TOT AL PRODUCTIVE MAINTENANCE (TPM):

KONZEPTION EINER TPM-ORIENTIERTEN INSTAND­HAL TUNG AM BEISPIEL MOBILER ANLAGEN EINER

BAHNGESELLSCHAFT

Dissertation

zur Erlangung des Grades

eines Doktors der

wirtschaftlichen Staatswissenschaften

(Dr. rer. pol.)

des Fachbereichs Rechts- und

Wirtschaftswissenschaften

der

Johannes Gutenberg-Universität Mainz

vorgelegt von

Lic. rer. pol. Marco H. Zerbst

m

CH-6274 Eschenbach

1999

Deutscher Universitäts-Verlag, Wiesbaden 2000

Erstberichterstatter:

Datum der Berichterstattung:

Zweitberichterstatter:

Datum der Berichterstattung:

Tag der mündlichen Prüfung:

Univ.-Prof. Dr. Klaus Bellmann

27. November 1998

Univ.-Prof. Dr. Herbert Kargl

18. Februar 1999

9. Juni 1999

Marco Zerbst

Total Productive Maintenance

Strategische Instandhaltung mobiler Anlagen

Mit ei nem Geleitwort von Prof. Dr. Klaus Bellmann

DeutscherUniversitäts Verlag

Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme

Zerbst, Marco: Total productive maintenance : strategische Instandhaltung mobiler Anlagen / Marco Zerbst. Mit einem Geleitw. von Klaus Bellmann. - Wiesbaden: Dt. Univ.-Verl. ; Wiesbaden: Gabler, 2000

(Gabler Edition Wissenschaft: Forum produktionswirtschaftliche Forschung) Zugl.: Mainz, Univ., Diss., 1999

ISBN 978-3-8244-7167-6 ISBN 978-3-322-99210-9 (eBook) DOI 10.1007/978-3-322-99210-9

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Höchste inhaltliche und technische Qualität unserer Werke ist unser Ziel. Bei der Produktion und Verbreitung unserer Werke wollen wir die Umwelt schonen. Dieses Buch ist deshalb auf säure­freiem und chlorfrei gebleichtem Papier gedruckt. Die Einschweißfolie besteht aus Polyäthylen und damit aus organischen Grundstoffen, die weder bei der Herstellung noch bei der Verbren­nung Schadstoffe freisetzen.

Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche No­men im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften.

Geleitwort v

Geleitwort

Total Productive Maintenance (TPM) ist ein theoretischer Ansatz zur vorbeugenden

Instandhaltung von Produktionsanlagen, der - wie viele andere Managementansätze

auch - von Japan über die USA seinen Weg nach Europa genommen hat. Zwei Gründe

führen vor Augen, warum dieser Ansatz in der Fertigungsindustrie auf große Resonanz

stößt: Zum einen steht das strategische Ziel von TPM, die umfassende Verbesserung

der Anlageneffektivität durch Null-Fehler und Null-Ausfall, im Gleichklang mit der

globalen Forderung nach hoher Produktqualität bei niedrigeren Produktionskosten.

Zum anderen stellen Instandhaltungskosten, die im Vergleich mit Fertigungskosten

15% bis 70% (unter Einschluß von indirekten Wirkungen durch Ausfälle) von deren

Höhe erreichen können, einen bedeutenden, aber häufig verborgenen Faktor der Pro­

duktionskosten dar.

InstandhaItungsleistungen sind eine besondere Form der Dienstleistungsproduktion,

wobei der TPM-Ansatz auf die Instandhaltung stationärer Anlagen fokussiert. In Er­

weiterung dieses Ansatzes verfolgt Marco Zerbst das Ziel, die Übertragbarkeit der

TPM-Prinzipien auf mobile Anlagen zu analysieren und die Konzeption für eine nach

diesen Grundsätzen aufgebaute Instandhaltung am Beispiel mobiler Anlagen einer

Bahngesellschaft zu entwickeln.

Drei Schritte zeichnen den Weg zur Entwicklung der Konzeption: Zunächst wird die

TPM-Philosophie kritisch untersucht, hinterfragt und die darauffundierenden Anforde­

rungen und Erwartungen mit den Anforderungen und Leistungen der klassischen In­

standhaltung verglichen. Der nächste Schritt zielt auf die Dienstleistungsqualität und

deren Messung in der Instandhaltung. Aufgrund ihres Industriebezugs ist die Instand­

haltung keine typische Dienstleistung. Es ist deshalb kritisch zu überprüfen, ob zur

Beurteilung der Instandhaltungsqualität fertigungswirtschaftlich geprägte oder dienst­

leistungsspezifische Qualitätsmodelle besser geeignet sind. Im dritten Schritt wird

schließlich das Modell der Produktion von Instandhaltungsleistungen entwickelt und -

quasi fraktal - mit dem Modell der Produktion von Schienenverkehrsleistungen zu ei­

nem Gesamtmodell verschmolzen.

Damit ist die theoretische Basis gelegt, um die Wirkung qualitätsverbessemder Maß­

nahmen in der Instandhaltung auf die Enddienstleistung Bahntransport zu analysieren

und zu beurteilen. Das Resultat dieser Analyse fUhrt zu der praxisorientierten Konzep­

tion fUr eine TPM-orientierte Instandhaltung. Anschaulich und nachvollziehbar zeigt

VI Geleitwort

der Autor an dem gewählten Beispiel auf, daß die Einführung von TPM zwar einige

Verbesserungen bewirken kann, andererseits aber auch die traditionelle Instandhaltung

durchaus ihre Stärken hat.

Klaus Bellmann

Vorwort VII

Vorwort

Die rasante Veränderung der Märkte, die eine verstärkte Fokussierung auf den Kunden

sowie kontinuierlich steigende Anforderungen an die Qualität eines Produktes mit sich

bringt, hat in den letzten Jahren die Hinwendung zu neuen Managementphilosophien

unumgänglich gemacht. Das Überleben der Unternehmung und erfolgreiche Agieren

im Wettbewerb ist weitgehend mit einer hohen Innovationskraft verknüpft, die Aus­

schöpfung der bereits vorhandenen Ressourcen ein zwingendes Muss. Total Productive

Maintenance TPM ist ein Managementansatz, der die gestellten Erfordernisse simultan

zu befriedigen vermag. Das Konzept befasst sich grundlegend mit Verbesserungsmög­

lichkeiten im Bereich Instandhaltung, jedoch wird Bewährtes nicht einfach eliminiert,

sondern Neues und langjährig Erprobtes miteinander vereint. Strategisches Ziel von

TPM ist es, die bereits herausragende Leistungen erbringende traditionelle Instandhal­

tung mit neuen Elementen zu ergänzen, damit die Wettbewerbskraft nachhaltig ge­

stärkt wird und auf hohem Niveau erhalten bleibt.

Die vorliegende Arbeit schält die mit der Einführung von TPM verbundenen Vor- und

Nachteile heraus. Dabei ist die etablierte, traditionelle Instandhaltung als die Basis an­

zusehen, auf deren Grundlage zusätzliche Leistungssteigerungen realisierbar sind. Die

Resultate der Untersuchung zeigen, dass die traditionelle Instandhaltung überwiegend

operativ und funktional orientiert ist. Mit dieser Grundhaltung ist eine Hinwendung zur

Kurzfristigkeit und eine Neigung zum Statischen untrennbar verbunden. In einem sol­

chen System liegt das Hauptaugenmerk eher auf der Kostenverwaltung, anstelle eines

aktiven Kostenmanagements. Gleichwohl ist die traditionelle Instandhaltung heute

schon in der Lage, ausgezeichnete Leistungen hervorzubringen. Die Anforderungen

der Zukunft gehen jedoch weiter: Flexibilität, Integration und strategische Ausrichtung

verbunden mit hervorragender Qualität sind Entwicklungen, die sich langfristig auch

im Instandhaltungsmanagement niederschlagen müssen. Diese Betrachtungsweise er­

fordert eine Modifikation des Blickwinkels: Anstelle eines Anhängsels an die Produk­

tion ist eine Aufwertung vorzunehmen und die Instandhaltung der Produktion gleich­

zustellen. Die in der Analyse aufgezeigten Kostensenkungspotentiale, die massgeb­

lichen Einfluss auf die gesamten Produktionskosten haben, unterstützen diese Vorge­

hensweise.

Die Implementierung von Total Productive Maintenance bringt einige Veränderungen

im Instandhaltungsbereich mit sich: Namentlich die Konzentration auf den Menschen

ist in dieser Hinsicht zu nennen. Die wichtige Rolle der Mitarbeiter bei der Umsetzung

VIII Vorwort

des Konzeptes wird immer wieder betont. Die Motivation und Aufwertung der Stel­

lung der Mitarbeiter erfolgt mittels umfangreicher Schulungs- und Trainingsmassnah­

men, gleichzeitig werden autonome Kleingruppen und die selbständige Bedienerin­

standhaltung etabliert. Aber auch Elemente wie das Konzept der Lebenszykluskosten

oder das Konstukt Overall Equipment Effectiveness finden Eingang in eine TPM-ori­

entierte Instandhaltung.

Die Untersuchung geht noch einen Schritt weiter: Die Instandhaltung als atypischer

Dienstleister wird mit Modellen zur Beurteilung der Dienstleistungsqualität konfron­

tiert. Darüber hinaus erfolgt eine Erweiterung der Analyse in Richtung mobiler Anla­

gen. Insgesamt wird eine Konzeption für eine moderne, qualitätsorientierte Instandhal­

tung entworfen, die Anhaltspunkte zur Beurteilung der potentiellen Kosten- und Er­

tragssituation bietet.

Die Realisierung dieser Forschungsarbeit wurde erst durch die umfangreiche Unter­

stützung und Hilfe vieler Menschen ermöglicht. Meinem verehrten akademischen

Lehrer, Herrn Univ.-Prof. Dr. Klaus Bellmann danke ich ganz herzlich flir die Be­

treuung, die wissenschaftliche Förderung und seine vielfältigen Anregungen, die meine

Arbeit entscheidend mitgeprägt haben. Mein Dank gilt ebenso Herrn Univ.-Prof. Dr.

Werner Zohlnhöfer, der den Vorsitz der Prüfungskommission wahrnahm, Herrn Univ.­

Prof. Dr. Herbert Kargl für die Übernahme des Koreferates sowie Herrn Univ.-Prof.

Dr. Andreas Herrmann als dritter Prüfer anlässlich des Rigorosums.

Ein herzliches Danke auch an Markus Perschke und alle die Freunde, welche mit ihren

Ideen, Vorschlägen und Beiträgen wesentlich zum erfolgreichen Gelingen dieser Ar­

beit beigetragen haben.

Grösste Dankbarkeit gebührt jedoch meinen Eltern und Edith. Auf ihre Unterstützung

und Hilfe durfte ich stets zählen, auf sie konnte ich mich immer verlassen. In den

schwierigsten Phasen des Projekts standen sie mir selbstlos bei. Ihnen widme ich die­

ses Buch.

Marco Zerbst

Inhaltsverzeichnis IX

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis ............................................................................................. IX

Abbildungsverzeichnis ................................................................................... .xIII

AbkÜfzungsverzeichnis ................................................................................... .xV

1. Kapitel: Einführung ......................................................................................... 1

1.1. Grundlegende Problemstellung ........................................................... 1

1.2. Zielsetzungen der Arbeit. .................................................................... 9

1.3. Forschungsmethodisches Vorgehen ................................................. 10

1.4. Aufbau der Arbeit... .......................................................................... 11

2. Kapitel: Kritische Untersuchung der TPM-Philosophie im Vergleich zur

"traditionellen" Instandhaltung ....................................................... 14

2.1. Instandhaltung als System: Begriffe, Wesen, Aufgaben, Inhalte,

Bedeutung und Zusammenhang zum Gesamtunternehmen .............. 14

2.1.1. Begriffe ............................................................................. 14

2.1.2. Wesen ................................................................................ 16

2.1.3. Aufgaben ........................................................................... 19

2.1.4. Inhalte ................................................................................ 21

2.1.5. Bedeutung .......................................................................... 31

2.1.6. Bezug zum Gesamtunternehmen ........................................ 39

2.1.7. Diskussion der Ergebnisse ................................................ .46

2.2. Gesamtunternehmensziele und Ziele der Instandhaltung ................. 50

2.2.1. Grundlagen ........................................................................ 50

2.2.2. Kosten-, Qualitäts-, Zeit- und Umweltziele ........................ 55

2.2.3. Instandhaltungsziele bei einem TPM-orientierten

Unternehmen ..................................................................... 60

2.2.4. Diskussion der Ergebnisse ................................................. 67

x Inhaltsverzeichnis

2.3. Strategien der Instandhaltung .......................................................... 70

2.3.1. Einflussgrössen auf die Instandhaltungsstrategie ................ 70

2.3.2. Massnahmenbezogene Strategien in der Instand-

haltung ............................................................................... 76

2.3.3. Anlagenbezogene Strategien in der Instandhaltung ............. 84

2.3.4. Personelle Strategien in der Instandhaltung ........................ 87

2.3.5. Strategiewahl in der Instandhaltung ................................... 88

2.3.6. Instandhaltungsstrategien bei einem TPM-orientierten

Unternehmen ..................................................................... 94

2.3.7. Diskussion der Ergebnisse ............................................... 100

2.4. EDV-Einsatz in der Instandhaltung ............................................... 104

2.4.1. Anforderungen an die EDV ............................................. 104

2.4.2. Leitstandgefuhrte Steuerung der Instandhaltungs-

akti vi täten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1 1 0

2.4.3. Aufbau und Nutzen eines EDV-Systems in der

Instandhaltung ................................................................. 11 1

2.4.4. EDV-Einsatz unter TPM .................................................. ll5

2.4.5. Diskussion der Ergebnisse ............................................... 119

2.5. Organisationsgestaltung in der Instandhaltung ............................. 121

2.5.1. Eingliederung in die Unternehmensorganisation .............. 121

2.5.2. Strukturierung des Bereiches Instandhaltung .................... 128

2.5.3. Auswahl der Organisationsform für den Bereich

Instandhaltung ................................................................. 134

2.5.4. Vorgehensweise zur Implementierung von TPM .............. 137

2.5.5. Diskussion der Ergebnisse ............................................... 140

2.6. Quintessenz: Was bringt TPM wirklich Neues? ............................ 142

Inhaltsverzeichnis XI

3. Kapitel: Dienstleistungsproduktion und Dienstleistungsqualität.. ................. 150

3.1. Dienstleistungsproduktion ............................................................ 150

3.l.l. Dienstleistungsbegriffe .................................................... 150

3.l.2. Besonderheiten der Dienstleistungsproduktion ................. 154

3.1.3. Modell für die Erstellung von Dienstleistungen ................ 162

3.l.4. Anwendung des Modells der Dienstleistungsproduktion

auf die Erbringung von Schienenverkehrsleistungen ........ 164

3.l.5. Anwendung des Modells der Dienstleistungsproduktion

auf die Erbringung von Instandhaltungsleistungen ........... 168

3.l.6. Zusammenfassung und Würdigung der beiden

Modelle zur Produktion von Dienstleistungen .................. 171

3.2. Qualitätsmessung und Dienstleistungsqualität... ............................ 177

3.2.1. Qualität ............................................................................ 177

3.2.2. Qualitätsmanagement ....................................................... 182

3.2.3. Qualitätskonzepte ............................................................ 186

3.2.4. Qualität in der Instandhaltung .......................................... 194

3.2.5. Qualitätskonzepte, Qualitätsmodelle und Qualitäts-

management im Dienstleistungsbereich ............................ 197

3.3. Modell zur Messung der Dienstleistungsqualität in der

Instandhaltung .............................................................................. 201

3.3.l. Das Gap-Modell von Parasuraman, Zeithaml

und Berry ......................................................................... 201

3.3.2. Überprüfung des Qualitätsmodells auf Anwendbarkeit

auf die Dienstleistung Instandhaltung ............................... 206

3.3.3. Diskussion der Ergebnisse ............................................... 215

XII Inhaltsverzeichnis

4. Kapitel: Adaption der Ergebnisse und Herleitung einer Konzeption für

eine TPM-orientierte Instandhaltung.... .... ...... ............... ... . .... 217

4.1. Erkenntnisse der Untersuchung ................................................... 217

4.2. Rahmenbedingungen für den Aufbau einer TPM-

orientierten Instandhaltung .......................................................... 217

4.2.1. Ziele ................................................................................ 217

4.2.2. Strategien ......................................................................... 219

4.2.3. Methoden und Verfahren ................................................. 221

4.2.4. EDV -Einsatz... ..... .... ..... .... ...... ...... .... ... ...... ... . ..... 223

4.2.5. Organisation ................................................ . . .... 226

4.3. Wirtschaftlichkeit und Wirksamkeit einer TPM-orientierten

Instandhaltung ............................................................................. 228

4.3.1. Grundlagen ..................................................................... 228

4.3.2. Systematisierung der Kosten ............................................ 230

4.3.3. Konsequenzen bei einer Bahngesellschaft ........................ 242

4.3.4. Qualitätskostenanalyse und Qualitätsbewertungs-

verfahren ........................................................................ 246

4.3.5. Diskussion der Ergebnisse .............................................. 252

5. Kapitel: Zusanunenfassung der Ergebnisse ................................................. 253

Literaturverzeichnis ........................................................................................ 257

Stichwortverzeichnis ....................................................................................... 307

Abbildungsverzeichnis XIII

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1.1.

Abb.2.1.

Abb.2.2.

Abb.2.3.

Abb.2.4.

Abb.2.5.

Abb.2.6.

Abb.2.7.

Abb.2.8.

Aufbau der Arbeit. ................................................................................... 12

Grundbegriffe der Instandhaltung ............................................................ 15

Abnutzungsvorrat und Sollzustand im Zeitverlauf ................................... 18

Anteile der Wirtschafts sektoren an der Instandhaltung ............................ 33

Fehlentwicklungen im Bereich Instandhaltung ......................................... 41

Die sechs grossen Verlustquellen ........................................................... .44

Kostenoptimum bei geforderter Verfügbarkeit. ........................................ 57

Dimensionen der Instandhaltungszielsetzung ........................................... 59

Schulung und Training unter TPM .......................................................... 65

Abb.2.9. Ziele der traditionellen Instandhaltung und von TPM im Vergleich ......... 70

Abb.2.1O. Vorbeugende und ungeplante Instandhaltung nach Rötzel ....................... 73

Abb. 2.11. Anlagenbezogene und technologische Strategien ..................................... 84

Abb. 2.12. Konzept der Badewannenkurve ............................................................... 92

Abb. 2.13. Entwicklungspfad zu TPM ...................................................................... 94

Abb. 2.14. Elemente von TPM .................................................................................. 96

Abb. 2.15. Elemente von TPEM nach Hartmann ....................................................... 97

Abb. 2.16. Wesentliche Unterschiede zwischen der traditionellen Instand-

haltung und TPM ................................................................................... 103

Abb.2.17. Die zwölf Stufen der TPM-Einflihrung .................................................. 138

Abb.3.1.

Abb.3.2.

Abb.3.3.

Abb.3.4.

Abb.3.5.

Abb.4.1.

Abb.4.2.

Abb.4.3.

Abb.4.4.

Modell der Erstellung von Schienenverkehrsleistungen unter

expliziter Berücksichtigung der Instandhaltung ..................................... 176

Qualitätsbegriffe .................................................................................... 180

Funktionen des Qualitätsmanagements .................................................. 184

Qualitätsverlustfunktion nach Taguchi ................................................... 192

Lückenmodell nach Parasuraman/Zeithaml/Berry .................................. 203

Drei Modelle zur Abgrenzung der Instandhaltungskosten ...................... 235

Traditionelle Betrachtungsweise der Qualitätskosten ............................. 238

Neuaufteilung der Qualitätskosten ......................................................... 239

Qualitätsmess- und Qualitätsbewertungsverfahren ................................. 247

Abkürzungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

( ... )

Anm.

Aufl.

Bd.

CAD

CI

CIM

DGQ

d.h.

DIN

DKIN

DV

EDV

EFQM

EN

EOQ

EQA

fir

FMEA

FRAP

FTPM

Hrsg.

hrsg.

IH

10

IPS

ISO

JIT

MBQA

MDE

MTBF

MTTR

Auslassung in einem Zitat

Arunerkung

Auflage

Band

Computer Aided Design

Continuous Improvement

Computer Integrated Manufacturing

Deutsche Gesellschaft für Qualität e.Y.

das heisst

Deutsche Industrie Norm

Deutsches Komitee für Instandhaltung

Datenverarbeitung

Elektronische DatenverarbeitungiDatenverwaltung

European F oundation for Quality Management

Europäische Norm

European Organization for Quality

European Quality A ward

Forschungsinstitut für Rationalisierung

Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse

Frequenz-Relevanz-Analyse von Problemen

Ford Total Productive Maintenance

Herausgeber

herausgegeben

Instandhaltung

Industrielle Organisation

Instandhaltungsplanung und -steuerung

International Standard Organization

Just In Time

Malcom Baldridge Quality Award

Maschinendatenerfassung

Mean Time Between Failures

Mean Time To Repair

xv

XVI

Nr.

No.

OE

OEE

0.1.

0.0.

O.S.

O.V.

PIMS

PPS

QFD

REFA

resp.

ROI

ROQ

ROS

SAQ

SN

SNV

Sp.

SPC

TEl

TPEM

TPM

TPM-AM

TPM-EM

TPM-PM

TQC

TQM

vor vgl.

Vol.

vs.

WiSt

Nummer

Number

Organisationsentwicklung

Overall Equipment Effectiveness

ohne Jahr

ohne Ort

ohne Seite

ohne Verfasser

Profit Impact ofMarket Strategy

Produktionsplanung und -steuerung

Quality Function Deployment

Verband für Arbeitsstudien REFA e.Y.

respektive

Return on Investment

Return on Quality

Return on Sales

Abkürzungsverzeichnis

Schweizerische Arbeitsgemeinschaft für Qualitätsförderung

Schweizer Norm

Schweizerische Normen-Vereinigung

Spalte

Statistical Process Control

Total Employee Involvement

Total Productive Equipment Management

Total Productive Maintenance

Total Productive Maintenance-Autonomous Maintenance

Total Productive Maintenance-Equipment Management

Total Productive Maintenance-Preventive Maintenance

Total Quality Control

Total Quality Management

Verein Deutscher Ingenieure

vergleiche

Volume

versus

Wirtschafts wissenschaftliches Studium

Abkürzungsverzeichnis XVII

WISU Das Wirtschaftsstudium

ZfB Zeitschrift für Betriebswirtschaft

ZtbF Schmalenbachs Zeitschrift für betriebswirtschaftliche Forschung

ZwF Zeitschrift für wirtschaftliche Fertigung