Erfolgsstrategien für eine effektive Ersatzteilverwaltung: „Ohne geeignete Ersatzteile Ziele der Instandhaltung nicht erreichbar“
Bei der Ausführung von Instandhaltungsarbeiten werden in der Regel Ersatzteile und Verbrauchsmaterialien benötigt. Die Herausforderungen der Instandhaltung lassen sich in folgende Bereiche unterteilen: die Identifizierung des richtigen, benötigten Ersatzteils, dessen Beschaffung, die Dokumentation des Einbaus für die Kostenrechnung und Lebenslaufakte sowie die Verwaltung der Lagerbestände und von Warenein- und -ausgängen. Die Verwaltung von Ersatzteilen ist also ein Schlüsselthema in der Instandhaltung. Mit innovativen Strategien beschäftigen sich viele Unternehmen, um ihre Ersatzteilbestände zu optimieren und Lieferkettenproblemen entgegenwirken zu können, etwa durch automatisierte Bestellsysteme, KI oder 3D-Druck von Ersatzteilen.
Um das Ersatzteilwesen zu optimieren, bietet etwa der Systemintegrator und Prozessberater Cideon die Ersatzteilmanagementlösung Cideon Sparify an, dazu Sebastian Cordes, Portfolio Manager bei Cideon: „Cideon Sparify ist eine Applikation für das Ersatzteilmanagement, die unsere Kunden bei uns buchen können. Es wird eine Upload-Möglichkeit für CAD-Modelle und entsprechende Metadaten in einen Cloudbereich zur Verfügung gestellt. Diese Informationen sind meist im PDM-System schon vorhanden, wie zum Beispiel die Bestellnummer des Ersatzteils. Aus den Daten entsteht dann eine 3D-Ansicht des Produktes im Internet, in der ein Endkunde direkt die Ersatzteile auswählen kann, die er benötigt.” Wie wichtig genau das ist, beschreibt Dr.-Ing. Dominik Buß, Senior Scientist und Senior Projektmanager im Bereich Unternehmenslogistik, Abteilung Anlagen- und Servicemanagement, am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML (maintenance Dortmund 2025, Stand 4-D01): „Ersatzteile ermöglichen, sofern sie zum Zeitpunkt des Bedarfs verfügbar sind, eine rasche Reaktion bei Störungen, um mindestens einen funktionsfähigen und idealerweise einen neuwertigen Zustand der Maschine oder Anlage zu erreichen. Bei geplanten Maßnahmen, wie beispielsweise Wartungen, tragen Ersatzteile dazu bei, die Unterbrechung der Anlage auf ein Minimum zu reduzieren und ermöglichen erst die geplante Durchführung der Tätigkeiten.“
Die 1969 gegründete Inform GmbH mit Hauptsitz in Aachen fördert in verschiedenen Branchen die nachhaltige Wertschöpfung durch optimierte Entscheidungsfindung. Bild: Inform
Aus Daten präzise Bedarfsprognosen und optimierte Beschaffungsentscheidungen ableiten
Für Buß ist eine wesentliche Voraussetzung für die Verwaltung von Ersatzteilen das Vorhandensein qualitativ hochwertiger Stammdaten: „Stammdaten bilden das physische Ersatzteil in der digitalen Welt ab und sollten es so präzise wie möglich beschrieben werden. Neben den allgemeinen Informationen sollten die Stammdatensätze auch die technischen Merkmale in auswertbarer Form enthalten.“ Dies könne unter anderem durch die Anwendung einer (parametrischen) Klassifikation – wie etwa das Klassifikationssystem ECLASS – erreicht werden. „Gute Stammdaten ermöglichen eine effiziente und schnelle Suche nach gewünschten Ersatzteilen im IT-System, die Dimensionierung des Bestands sowie die Festlegung von Beschaffungs- oder Bevorratungsstrategien“, so Fraunhofer IML-Mann Buß.
Andreas Schäfer, Experte für Supply-Chain-Optimierung beim Aachener Softwareunternehmen Inform kennt Strategien, die Unternehmen bei der Verwaltung von Ersatzteilen heute auch verfolgen: „Unternehmen setzen zunehmend auf die Überwachung von Fertigungsprozessen mithilfe von Sensoren und digitalen Systemen wie einem Plant Operation Center zur Erfassung von Daten zur Produktqualität und Standzeiten von Komponenten. Der Schlüssel liegt jedoch nicht nur in der Datenerfassung, sondern auch in der intelligenten Nutzung dieser Informationen.“ Hier kommen also moderne Planungssysteme ins Spiel, die diese Daten analysieren und in präzise Bedarfsprognosen sowie optimierte Beschaffungsentscheidungen übersetzen. Sie sorgen auch dafür, dass Ersatzteile nicht nur rechtzeitig zur Verfügung stehen, sondern auch die Bestände effizient verwaltet werden.
Andreas Schäfer: „„Automatisierte Bestellsysteme gewinnen angesichts des Fachkräftemangels und der im internationalen Vergleich stark gestiegenen Produktions- und Personalkosten in Deutschland immer mehr an Bedeutung.“ Bild: Imform
„Resilienz und Risikomanagement: Ersatzteilbestände sinnvoll planen“
Doch sind diese Bestände keineswegs durchgängig vorhanden, wie die letzten fünf Jahre eindrucksvoll belegt haben: Lieferketten – und damit die Ersatzteillieferung – geraten aufgrund globaler politischer oder wirtschaftlicher Krisen immer wieder ins Stocken. Lieferengpässe sind die Folge von Störungen in der Lieferkette. Dies kann schon bei der Beschaffung der für die Produktfertigung erforderlichen Materialien beginnen. Auch Fehler während der tatsächlichen Produktion sowie Verzögerungen oder Ausfälle beim Transport von Material zur Produktionsstätte oder vom fertigen Produkt zum Händler können mögliche Ursachen für Lieferengpässe sein. Neben den durch die Corona-Pandemie in den letzten Jahren bedingten Einschränkungen in Produktion und Logistik führen auch gegenwärtig politische Konflikte, wie der Krieg zwischen Russland und der Ukraine, zu Lieferengpässen und Preissteigerungen. Auch die daraus resultierende stark angestiegene Inflationsrate sorgt für Sparmaßnahmen innerhalb der Produktion und trägt somit teilweise zu langen Lieferzeiten bei.
Andreas Schäfer kennt diese Situation und weiß: „Im Hinblick auf Resilienz und Risikomanagement müssen Unternehmen ihre Ersatzteilbestände sinnvoll planen, um weiterhin eine bestmögliche Verfügbarkeit für ihre Kunden gewährleisten zu können.“ Dies werde jedoch durch externe Faktoren wie politische Entscheidungen, überproportional steigende Personalkosten und die sinkende Wettbewerbsfähigkeit des Standorts Deutschland erheblich erschwert. Nicht zu vergessen: Hinzu kommen Sanktionen und der Wettbewerbsdruck durch Anbieter aus Fernost, die identische Produktqualitäten zu deutlich günstigeren Konditionen anbieten. „Im Kontext der Covid-Pandemie sowie zunehmender politischer und logistischer Restriktionen ist ein deutlicher Trend zu variierenden Lieferzeiten festzustellen“, sagt auch Dominik Buß. „Temporär oder auch dauerhaft verlängerte Lieferzeiten haben zunehmend Einfluss auf das Bestandsmanagement von Ersatzteilen. In diesem Zusammenhang wird ersichtlich, dass sich immer mehr Unternehmen mit der Bedeutung von Ersatzteilen für die Sicherstellung ihrer Produktionsfähigkeit auseinandersetzen. Derzeit seien zwei Trends zu beobachten. Erstens erfolge die Dimensionierung der Bestände immer seltener auf Basis von Intuition, sondern es wird eine systematische Herangehensweise gefordert. „Zweitens werden alternative Beschaffungswege in Betracht gezogen, die über das konventionelle Single- oder Multiple-Sourcing hinausgehen, wie beispielsweise die Nutzung eigener Netzwerke zur Unterstützung bei Lieferengpässen.“
Um das Risiko der Nichtverfügbarkeit zu minimieren, greifen Unternehmen heute zunehmend auf moderne Planungssysteme zur Unterstützung der Ersatzteilplanung zurück. Neben intelligenten Planungsstrategien und selbstlernenden Prognosemodellen schaffen die Systeme auch eine deutlich höhere Transparenz für die Planer, dazu Inform-Mann Schäfer: „Sie erleichtern die Arbeit erheblich und erhöhen die Planungssicherheit durch grafische Darstellungen, einen klaren Überblick über Lebenszyklen und eine ausnahmeorientierte Arbeitsweise. Das Motto lautet: Bestände gezielt und durchdacht planen, gegebenenfalls strategisch aufbauen – aber nicht ohne Plan und mit der Gießkanne in die Höhe treiben.“
Kernfragen für die Verwaltung von Ersatzteilen
- Welche Ersatzteile sind in welcher Menge zu bevorraten?
- Wo und wie sind Ersatzteile zu lagern? Wie kann eine schnelle und einfache Identifikation passender Ersatzteile für die Instandhaltungs-Maßnahme selbst, im IT-System und auch vor Ort realisiert werden?
- Wie sollte die Kommissionierung und (Aus-)Buchung im Lager erfolgen?
- Sind etwa schichtabhängig unterschiedliche Strategien anzuwenden?
- Wer darf wann ins Lager gehen und dort kommissionieren?
- Sind Ersatzteile abzuholen, bereitzustellen oder zum Bedarfsort zu transportieren?
- Wie erfolgt die Nachbeschaffung? Existiert hierfür eine eigene Abteilung, ein Personenkreis?
- Welche Beschaffungsstrategien lassen sich sinnvoll umsetzen und sind für welche Ersatzteile anzuwenden?
Mit der Erboras-Methode zum kostenoptimalen Bestandsvorschlag
Die Festlegung der zu bevorratenden Mengen erfolgt laut Experten durch die Einteilung von Ersatzteilen in Risikoklassen. Hierbei werden in der Regel die einzelnen Einbauorte hinsichtlich der Bedeutung eines Ausfalls analysiert, dazu Dominik Buß: „Meines Erachtens geht dieser Trend zwar in die richtige Richtung, ist jedoch häufig zu kurz gedacht. Risikoklassen eignen sich zur Identifikation von Ersatzteilen, die für die Wertschöpfungsfähigkeit von Bedeutung sind, jedoch liefern sie keine Informationen über die erforderliche Bevorratungsmenge. Daher sollte ergänzend eine umfassende Betrachtung des (monetären) Risikos erfolgen. Zur Bestimmung der idealen Bevorratungsmenge sollten neben den Lagerhaltungskosten auch die Ausfallfolgekosten aufgrund fehlender Ersatzteile und das monetäre Verschrottungsrisiko nicht mehr benötigter Ersatzteile betrachtet werden: „Eine Möglichkeit zur Analyse dieser drei Kostenarten bietet beispielsweise die Erboras-Methode des Fraunhofer IML, die einen kostenoptimalen Bestandsvorschlag unter Berücksichtigung von Risikoaspekten berechnen kann“, so Buß weiter. „Eine Grundvoraussetzung für beide Betrachtungsweisen ist selbstverständlich eine hohe Datenqualität. Ohne Kenntnisse darüber, welche Ersatzteile in welchen Anlagen verbaut sind, wie häufig dies geschieht und wie lange diese im Durchschnitt dort verbleiben, können solche Analysen nicht durchgeführt werden.“
Dominik Buß: „Ohne geeignete Ersatzteile sind die Ziele der Instandhaltung nicht erreichbar und sollten daher entsprechend in die Überlegungen einbezogen werden.“ Bild: Fraunhofer IML
Ökonomische Effizienz und ökologische Verantwortung verbinden
Doch auch Faktoren wie Nachhaltigkeit und Corporate Social Responsibility (CSR) spielen im Kontext der Ersatzteilverwaltung und –beschaffung zunehmend eine große Rolle, wie Andreas Schäfer erläutert: „Nachhaltigkeit spielt im Kontext der Ersatzteilverwaltung und -beschaffung eine immer größere Rolle. Vorgaben wie die RoHS-Richtlinien, das Lieferkettengesetz, die Entwaldungsverordnung oder das Verpackungsgesetz setzen klare Rahmenbedingungen und fördern die Umsetzung nachhaltiger Standards. Gleichzeitig erkennen Unternehmen zunehmend, dass sie durch intelligentere Prozesse nicht nur deutlich effizienter, sondern automatisch auch nachhaltiger agieren können.“ So lassen sich auch durch präzise Bedarfsprognosen Bestände gezielt optimieren und Überbestände vermeiden, die sonst nicht nur Lagerfläche blockieren, sondern auch unnötig Ressourcen verbrauchen. Eine optimierte Planung ermöglicht zudem gezielte Umlagerungen innerhalb des Unternehmensnetzwerkes, wodurch der Bedarf an externen Beschaffungen reduziert wird. „Dies führt zu einer geringeren Anzahl von Einzellieferungen, senkt den CO2-Ausstoß und verbessert die Umweltbilanz nachhaltig“, so Schäfer. Das Ergebnis: Ökonomische Effizienz und ökologische Verantwortung lassen sich so erfolgreich verbinden. Dominik Buß wirft einen Blick nach vorne: „Zukünftig müssen Herstellungsarten, verwendete Stoffe und Materialien sowie Transportwege und arten verstärkt in die Betrachtung miteinfließen. Ebenso sind die Auswirkungen der Verwendung von Ersatzteilen auf den Ressourcenbedarf und den Emissionsausstoß, beispielsweise der instandgehaltenen Produktionsanlage, zu evaluieren. Bei dieser Thematik sollte nicht außer Acht gelassen werden, wofür die Instandhaltung steht – nämlich für die Sicherstellung der Anlagenverfügbarkeit durch vorbeugende, instandsetzende und verbessernde Maßnahmen. Ohne geeignete Ersatzteile sind die Ziele der Instandhaltung nicht erreichbar und sollten daher entsprechend in die Überlegungen einbezogen werden.“
Um das Risiko der Nichtverfügbarkeit zu minimieren, greifen Unternehmen heute zunehmend auf moderne Planungssysteme zur Unterstützung der Ersatzteilplanung zurück. Bild: Palfinger
KI- und ML-basierte Technologien für eine optimierte Ersatzteilverwaltung
Ob automatisierte Bestellsysteme und KI-Technologien bei der Ersatzteilbeschaffung und –verwaltung helfen können, weiß Andreas Schäfer, Inform: „Automatisierte Bestellsysteme gewinnen angesichts des Fachkräftemangels und der im internationalen Vergleich stark gestiegenen Produktions- und Personalkosten in Deutschland immer mehr an Bedeutung. Sie sind für viele Unternehmen unverzichtbar, um auch langfristig wettbewerbsfähig zu bleiben.“ Gerade in der oft komplexen und anspruchsvollen Ersatzteilplanung zeigen diese Systeme ihren großen Nutzen. Abhängig von der Datenqualität und der dazugehörigen Planungssicherheit können automatisierte Beschaffungsprozesse also den Aufwand in der Ersatzteilplanung erheblich reduzieren und die Effizienz deutlich steigern.
Für Schäfer bieten KI- und ML-basierte Technologien enorme Potenziale, „wovon wir als Softwarehersteller mit über 30 Jahren Erfahrung in der Supply-Chain-Optimierung mittels mathematischer Algorithmen und KI ein Lied singen können.“ Sie optimierten die Ersatzteilverwaltung, indem sie selbstlernend Prognosen für den zukünftigen Bedarf an Ersatzteilen berechnen und den gesamten Beschaffungsprozess des Disponenten transparent unterstützen. Fakt: Insbesondere in Zeiten des Fachkräftemangels sind sie eine wichtige Unterstützung, da sie eine fundierte Grundlage für Entscheidungen bieten. „Dadurch können selbst Neueinsteiger von Beginn an auf einem hohen Niveau arbeiten. So werden typische Fehler wie zu hohe Bestände oder eine unzureichende Verfügbarkeit vermieden, die ansonsten zu Kundenunzufriedenheit und überhöhten Kosten führen würden“, so Schäfer weiter.
Dominik Buß sieht hier ebenfalls großes Potenzial: „Nach meiner Einschätzung besitzt das umfassende Thema der künstlichen Intelligenz einen erheblichen Einfluss auf das Ersatzteilmanagement, wenn auch in der Regel eher ein indirektes. Die Bestimmung der Bevorratungsmenge ist für Buß maßgeblich von vier Faktoren abhängig: Ein wesentlicher Faktor ist hier die monetäre Risikoeinschätzung sowohl hinsichtlich der Bevorratung als auch der Nichtbevorratung. Darüber hinaus sind die Vorhersagbarkeit des Bedarfs, die Wiederbeschaffungszeit eines Ersatzteils sowie die Substituierbarkeit von Ersatzteilen zu berücksichtigen. „Insbesondere bei den zuletzt genannten drei Faktoren hat die künstliche Intelligenz das Potenzial, eine neue Dimension einzuleiten“, so Buß weiter, der auch im 3D-Druck von Ersatzteilen eine Chance sieht.„Das Thema der additiven Fertigung gewinnt, nach einer intensiven Hype-Phase vor einigen Jahren, zunehmend (wieder) an Bedeutung. Es ersetzt jedoch nach wie vor nicht die vollständige Lagerung von (3D-druckbaren) Ersatzteilen. Insbesondere in den Bereichen der datensouveränen Nutzung von Zeichnungen (als Druckvorlage), der Zertifizierung und der additiven Fertigungsweisen wurden in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte erzielt. Aktuelle Forschungsthemen befassen sich unter anderem mit der Verwendung von ökologisch nachhaltigen Filamenten.“ Obwohl der zentrale Gedanke des Einsatzes additiver Fertigungsverfahren darin bestehe, die Bevorratung bestimmter Ersatzteile zu minimieren oder sogar zu eliminieren, müsse selbstverständlich die Fertigungsdauer im Verhältnis zum Vorhersagezeitraum berücksichtigt werden. „Die Forschungsschwerpunkte sollten demnach im Bezug zur Ersatzteilverwaltung und Ersatzteildisposition insbesondere darin bestehen, additive Fertigungsverfahren in der Art einzusetzen, dass dieses Verfahren zur Nachbeschaffung von Ersatzteilen und dadurch zur Verbesserung des ökologischen Fußabdrucks beiträgt.“
