Optimierung der Verfügbarkeit von Laseranlagen
Wie man die Verfügbarkeit von Laseranlagen berechnet, Was die Einsatzfähigkeit beeinflusst und wie man diese optimiert
Esther Silberkuhl | 18. März 2025 ᛫ 10 Min.
Laseranlagen sind in der modernen Produktion unverzichtbar geworden. Ihre Vielseitigkeit und hohe Präzision ermöglichen ihren Einsatz in zahlreichen Branchen. Doch um die Produktion reibungslos und effizient zu gestalten, ist eine hohe Verfügbarkeit der Anlagen essenziell. Produktionsausfälle können nicht nur hohe Kosten verursachen, sondern auch Liefertermine gefährden und die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens beeinträchtigen. Die Verfügbarkeit beschreibt die Zeitspanne, in der eine Anlage zuverlässig in Betrieb ist, ohne durch geplante oder ungeplante Wartungen unterbrochen zu werden. Eine hohe Verfügbarkeit steht daher für eine stabile und effiziente Betriebsleistung.
In diesem Beitrag werfen wir einen Blick darauf, welche Faktoren die Verfügbarkeit beeinflussen und wie Unternehmen sie gezielt optimieren können, um ihre Produktionsprozesse zu verbessern.
Arten von Ausfallzeiten bei Laseranlagen
Ausfallzeiten können große Auswirkung auf Produktionsprozesse haben. Sie lassen sich in zwei Gruppen einteilen:
- Geplante Ausfallzeiten/Wartungen und
- Ungeplante Ausfallzeiten/Wartungen.
Geplante Ausfallzeiten/Wartungen sind Zeiten, in denen es zu einer kontrollierten und vorhersehbaren Unterbrechung des Anlagenbetriebs kommt. Hierzu zählen routinemäßige Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten, Upgrades sowie Modernisierungen oder auch Schulungen.
Ungeplante Ausfallzeiten/Wartungen sind Stillstände des Anlagenbetriebs, die aufgrund von unerwarteten Störungen oder Schäden an der Anlage entstehen. Hier wären mögliche Beispiele technische Störungen, Softwarefehler oder Verzögerungen durch fehlende Ersatzteile.
Die oben beschriebenen Ausfallzeiten werden in der Regel für die Berechnung von Verfügbarkeiten verwendet.
Im Produktionsbetrieb gibt es außerdem weitere Ausfallzeiten. Hierzu zählen:
- Strom- und Versorgungsausfälle: Unterbrechungen der Stromversorgung oder auch fehlende Bauteile für den Produktionsprozess können zu vorübergehenden Produktionsstopps führen
- Menschliche Faktoren: Menschliche Fehler, Arbeitskämpfe oder Personalmangel können ebenfalls zu Ausfallzeiten führen
- Naturkatastrophen und Umweltauswirkungen: Naturkatastrophen wie Überschwemmungen, Erdbeben oder Stürme können Anlagen schwer beschädigen. Umweltauswirkungen wie Umweltschutzauflagen oder Verschmutzung können ebenfalls zu Ausfallzeiten führen
- Anlagenunabhängige Infrastrukturmaßnahmen: Anlagenunabhängig können Infrastrukturmaßnahmen stattfinden, die sich auf die Verfügbarkeit der Anlage auswirken. Dies können beispielsweise Wartungsarbeiten der Stromversorgung der Anlagenhalle oder ähnliches sein
Diese Unterbrechungen werden in der Regel nicht in eine Verfügbarkeitsberechnung einer Anlage integriert. Sie sind im Produktionsbetrieb jedoch natürlich nicht vernachlässigbar.
Faktoren, die die Verfügbarkeit von Laseranlagen positiv beeinflussen
Um eine möglichst hohe Verfügbarkeit zu erzielen, können sich verschiedene Faktoren positiv auf diese auswirken:
- Präventive Wartung: Regelmäßige Inspektionen, Instandhaltung und Modernisierungen tragen dazu bei, potenzielle Ausfallursachen frühzeitig zu erkennen und zu beheben
- Energieversorgung und Umgebungsbedingungen: Eine stabile und ausfallsichere Energieversorgung kann ungeplante Ausfälle verhindern. Konstante und angepasste Umgebungsbedingungen sind dabei im Allgemeinen wichtig. Zusätzlich ist eine saubere Anlagenumgebung von Vorteil
- Konstante Qualität der Bauteile: Schwankungen in den Werkstoffzusammensetzungen oder ähnliches können sich negativ auf das Produktionsergebnis auswirken. Eine vorgelagerte Kontrolle kann hier die konstante Produktion sicherstellen
- Schulungen: Um Bedienerfehler zu vermeiden, tragen regelmäßige Schulungen zu einer hohen Anlagenverfügbarkeit bei
- Anlagensoftware: Ein umfassender Schutz vor Cyberangriffen ist ebenfalls für eine stabile Produktion wichtig. Jedoch sollten auch menschliche Faktoren oder missglückte Softwareupdates Beachtung finden. So sind geeignete Backupstrategien auszuwählen
- Ersatzteilverfügbarkeit: Ein zusätzlicher Einflussfaktor kann die Ersatzteilverfügbarkeit sein. Ungeplante Ausfälle kommen leider vor. Eine entsprechende Lagerhaltung unterstützt hier eine hohe Verfügbarkeit und vermeidet lange Ausfallzeiten
Durch die Berücksichtigung dieser Faktoren kann die Verfügbarkeit von Laseranlagen maximiert und ungeplante Ausfallzeiten minimiert werden. Eine zuverlässige Energieversorgung, regelmäßige Wartung und optimale Betriebsbedingungen sind entscheidend für eine sichere und effiziente Produktion. Durch präventive Maßnahmen lassen sich Störungen reduzieren und die langfristige Leistungsfähigkeit der Anlagen sicherstellen.
Verfügbarkeit berechnen: Welche Modelle gibt es und wie unterscheiden sie sich?
Es existieren verschiedene Modelle zur Berechnung der Verfügbarkeit von Laseranlagen. Sie unterscheiden sich grundsätzliche in ihrer Detaillierung und den einbezogenen Einflussfaktoren. Ebenfalls gibt es in unterschiedlichen Industrien spezifische Modelle für die Berechnung. Modelle sind beispielsweise:
- OEE (Overall Equipment Effectiveness): Umfasst Verfügbarkeit, Leistung und Qualität als zentrale Faktoren und wird häufig in der Fertigungsindustrie angewandt
- SEMI E10 Modell: Berücksichtigt verschiedene Betriebszustände, definiert spezifische Stillstandsgründe und ist für die Halbleiterindustrie entwickelt worden
- RAMS-Modell (Reliability, Availability, Maintainability, Safety): Betrachtet neben der Verfügbarkeit auch Sicherheitsaspekte und wird in sicherheitskritischen Branchen wie Bahn- oder Luftfahrttechnik genutzt
Für das SEMI E10 Modell kann die Verfügbarkeit beispielsweise wie folgt berechnet werden: Die Betriebszeit wird zunächst in verschiedene Zustände kategorisiert: Produktive Zeit (z.B. die Bearbeitung von Bauteilen), Geplante Stillstandszeit (z.B. für die Wartung der Anlage), Ungeplante Stillstandszeit (z.B. bei einem Komponentenausfall). Die Formel zur Berechnung ist in diesem Modell folgende:
Verfügbarkeit = Produktionszeit / (Gesamtzeit – geplante Stillstandszeit)
© Pulsar Photonics GmbH.
Was bei der Wartung an Laseranlagen beachtet werden, sollte Lest ihr hier
Fazit
Die Verfügbarkeit von Laseranlagen ist ein entscheidender Faktor für eine effiziente und wirtschaftliche Produktion. Ungeplante Ausfälle können hohe Kosten verursachen und Produktionsprozesse erheblich stören. Daher ist es essenziell, auf präventive Maßnahmen wie regelmäßige Wartungen, eine stabile Energieversorgung und gut geschulte Mitarbeiter zu setzen.
Durch den gezielten Einsatz von Verfügbarkeitsmodellen wie OEE, SEMI E10 oder RAMS können Unternehmen die Betriebsleistung ihrer Anlagen analysieren und optimieren. Eine systematische Erfassung und Bewertung der Ausfallzeiten helfen dabei, Schwachstellen frühzeitig zu erkennen und gezielt Gegenmaßnahmen zu ergreifen.
Letztlich trägt eine hohe Verfügbarkeit nicht nur zur Produktivität, sondern auch zur Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens bei. Durch eine strategische Planung und ein umfassendes Verständnis der Einflussfaktoren können Unternehmen ihre Laseranlagen zuverlässig und nachhaltig betreiben.
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Mehr über die Autorin:
Esther Silberkuhl, M. Sc.
Esther Silberkuhl ist Leiterin des Servicebereiches bei Pulsar Photonics. Sie hat ihr Ingenieursstudium an der RWTH Aachen mit dem Master in Produktionstechnik abgeschlossen und den Bereich Service bei Pulsar Photonics aufgebaut.