Hersteller ultra-hochauflösender Mikroskope erzielt durch Wechsel von reaktiver Wartung zu Predictive Maintenance erhebliche Verkürzung der MTTR

Nur wenige Unternehmen können von sich behaupten, an Entdeckungen beteiligt gewesen zu sein, die unsere Welt verändert haben. ZEISS ist eines davon. ZEISS wurde vor 160 Jahren in Deutschland gegründet, hat über 30.000 Beschäftigte und fertigt optische und optoelektronische Geräte.

Die Gründer entdeckten ein Verfahren für hochauflösende Optik. Auf dieser Grundlage konnte ZEISS als erstes Unternehmen überhaupt Mikroskope von gleichbleibender Qualität herstellen und vermarkten. Heute bietet der Unternehmensbereich ZEISS Microscopy eines der weltweit umfangreichsten Mikroskopsortimente an. Mehr als 20 Nobelpreisträger aus Medizin, Chemie und Physik nutzten für ihre Forschungen Instrumente von ZEISS.

Service-Unterbrechungen können Kosten in Millionenhöhe verursachen

Forscher und Labore, die für ihre Forschungsarbeiten Instrumente im Wert zwischen 500.000 bis 1,5 Millionen US-Dollar nutzen, können sich Service-Unterbrechungen einfach nicht leisten. Laut Dr. Christian Schwindling, Produktverantwortlicher für ZEISS Predictive Service, hatten „unsere Kunden keine Möglichkeit vorherzusehen, wann ihre Mikroskope in Gefahr waren auszufallen, sondern es traf sie völlig unerwartet“.

Für Forscher und Labore sind die Konsequenzen von Geräteausfällen erheblich. In der Forschung können Ausfälle, die zu Verzögerungen führen, den Abschluss von Projekten zeitlich nach hinten schieben und im schlimmsten Fall sogar dazu führen, dass Wissenschaftler Testreihen oder andere laufende Arbeiten verwerfen müssen.

Auch in der Bildgebung werden Instrumente von ZEISS immer mehr unverzichtbar. In den entsprechenden Einrichtungen, beispielsweise Universitäten oder biowissenschaftlichen Firmen, werden einzelne Institute oder Abteilungen mit High-End-Mikroskopen ausgestattet. Durch Vermietung dieser Geräte an andere Abteilungen und Labore mit genauem Zeitplan für die Nutzung können die Einrichtungen Forschungskosten auf mehrere Schultern verteilen.

Fallen Geräte aus, entgehen der Einrichtung die Mieteinnahmen. Forscher wiederum müssen unter Umständen wochenlang auf Zugang zu kritischen Geräten warten. „Es ist aus diversen Gründen unerlässlich, dass solche Einrichtungen und Forscher eine optimale Leistung ihrer Geräteausstattung sicherstellen können. Einer dieser Gründe liegt darin, dass es nach einem Ausfall mitunter erhebliche Zeit dauert, bis man wieder zum Forschungszeitplan zurückkehren kann“, erklärt Dr. Schwindling.

Warum sind Ausfallsicherheit und Systemverfügbarkeit eine solche Herausforderung?

Da so viel von diesen Instrumenten abhängt, bietet ZEISS seinen Kunden schon seit Langem einen Premium-Service durch seine Fachleute an. Fällt bei einem Kunden ein Gerät aus, wird ein Service-Techniker entsandt. Die Kosten für die Entsendung dieser Service-Techniker – oftmals nur, um ein paar Daten zu Diagnosezwecken zu kopieren – beliefen sich für ZEISS auf beträchtliche Summen. Angesichts von über 800 Service-Technikern weltweit schmälerten diese Einsätze den Unternehmensgewinn spürbar, und je mehr das Unternehmen sein Mikroskopiegeschäft ausweitete, desto stärker eskalierten die Service-Kosten.

Unsere Kunden waren von dem Service beeindruckt. Es begeisterte sie, dass wir nun proaktiv Probleme erkennen und beheben können, bevor sie spürbar werden.

~ Dr. Christian Schwindling, Produktverantwortlicher, ZEISS Predictive Service

Der Weg zur digitalen Transformation

Im stetigen Bemühen um größere Kundenzufriedenheit entwickelte das Unternehmen ZEISS Predictive Service, ein Remote-Monitoring-Programm mit dem Ziel, Geräteprobleme schneller zu diagnostizieren und die Systemverfügbarkeit zu erhöhen. Man erhoffte sich von diesem Programm bessere Diagnosen, einen schnelleren Service und eine höhere Systemverfügbarkeit. Genauso wichtig wie diese Vorteile war dem Unternehmen die Steigerung der Kundenzufriedenheit in Verbindung mit genaueren Einblicken in das Geräteverhalten vor Ort.

Der Service soll mithilfe des IoT (Internet of Things, Internet der Dinge) vor Ort Instrumentendaten erfassen, in der Cloud verarbeiten und unverzüglich in der Unternehmenszentrale bereitstellen. ZEISS wollte auf diese Weise Instrumentenprobleme rasch diagnostizieren, ohne einen Service-Techniker entsenden zu müssen. Zugleich ebnete das System aber auch den Weg für Predictive Maintenance. Dieser soll als Hebel zur Steigerung der Gewinnmargen bei den High-End-Produkten des Unternehmens dienen.

Pilotprojekt für ausgewählte Kunden

ZEISS beschloss, seinen neuen Remote-Monitoring-Service als Pilotprojekt für den Axio Scan.Z1 anzubieten, ein automatisches Slide-Scanner-Mikroskop für die Pathologie, das bei Kunden in der Regel rund um die Uhr in Betrieb ist. Um sein ZEISS Predictive Service-Angebot zu realisieren, nutzte das Unternehmen den Machine Cloud Service von Axeda (jetzt Teil von PTC). Als Innovator auf dem IoT-Markt lieferte Axeda Technologien zur Einrichtung sicherer Konnektivitätslösungen und für das Remote Monitoring und die Remote‑Verwaltung unterschiedlichster Maschinen, Sensoren und Geräte. Zusätzlich ermöglicht ein „Connected Machine Management“-Anwendungsset Remote Monitoring und Remote‑Wartung von Produkten und stellt sogar Live-Software-Aktualisierungen bereit.

Sobald die Axeda Technologie installiert war und Daten von den Sensoren des Axio Scan entgegennehmen konnte, startete ZEISS das Pilotprojekt bei ausgewählten Kunden in Deutschland, Österreich und der Schweiz. Nach einer fünfjährigen Pilotphase waren 85 % der ZEISS Kunden aus Wissenschaft und biopharmazeutischer Industrie mit der Axeda Plattform verbunden. „Unsere Kunden waren von dem Service beeindruckt. Es begeisterte sie, dass wir nun proaktiv Probleme erkennen und beheben können, bevor sie spürbar werden,“ erläutert Dr. Schwindling.

„Eins unserer Ziele ist die Steigerung der Service-Effizienz bei gleichzeitiger Ausweitung der Service-Verträge. Wenn wir unseren Kunden den besten und schnellsten Service anbieten können, werden unsere High-End-Verträge für sie umso attraktiver.

~ Dr. Christian Schwindling, Produktverantwortlicher, ZEISS Predictive Service

Erfolgreicher Wechsel zu ThingWorx in nur 4 Monaten

Gestützt auf den Erfolg der Pilotphase plante ZEISS die weltweite Bereitstellung seines Predictive Service sowie die Ausweitung auf andere Produkte. Allerdings musste sich ZEISS nach der Übernahme von Axeda durch PTC und der Einführung der ThingWorx Industrial IoT-Plattform entscheiden: Wechsel zu ThingWorx, unternehmensinterne Entwicklung einer IoT-Technologie oder Neustart mit einem neuen Technologieanbieter?

Das Unternehmen wusste, dass das unkomplizierte Konnektivitätsmodell von Axeda genauso gut auch mit ThingWorx funktionieren würde. Doch um zu einer rundum fundierten Entscheidung zu gelangen, entschied es sich für eine umfassende technische Prüfung samt Proof of Concept.

Bei der technischen Prüfung wurde ein breites Spektrum von Leistungsmerkmalen berücksichtigt, darunter Konnektivitätsoptionen, Tools für die Anwendungsentwicklung sowie Analysefunktionen. ThingWorx erzielte die besten Wertungen. Und auch der gute Ruf des Produkts untermauerte die Entscheidung.

Auf die Auswahl folgte ein Proof of Concept in Kalifornien. Ein kundenspezifisch angepasster Agent, basierend auf dem ThingWorx SDK, erfasste Daten von ZEISS Röntgenmikroskopen, verarbeitete die Protokolldateien und sendete sie an die ThingWorx Plattform. Dies ermöglichte dem Unternehmen Remote-Messungen von Röntgenquellen.

„Unsere Kollegen in Kalifornien testeten ThingWorx und waren sehr zufrieden damit“, erinnert sich Dr. Schwindling.

Die Vorteile von Microsoft Azure

Die andere wichtige technische Komponente war Microsoft Azure. ZEISS war schon seit Langem Kunde von Microsoft und nutzte Azure als Cloud-Umgebung. Mithilfe von Azure konnte ZEISS rasch auf umfangreiche Plattform-Services zugreifen und notwendige Infrastrukturen innerhalb von Stunden statt Monaten einrichten. Darüber hinaus konnte ZEISS seine Lösung dank der tief greifenden Integration zwischen PTC und Microsoft problemlos skalieren und das breite Funktionsspektrum nutzen.

In der Kombination boten ThingWorx und die Azure Cloud die besten IoT-Entwicklungs-Tools ihrer Klasse mit unternehmenstauglicher Sicherheit und Skalierbarkeit, sodass ZEISS Anwendungen rasch und in weltweitem Maßstab aufbauen, verwalten und bereitstellen konnte.

ZEISS konnte den Wechsel in nur vier Monaten vollziehen und war darüber sehr erfreut. Der rasche Wechsel gelang, weil ZEISS zum einen auf die Axeda Kompetenz von PTC zurückgreifen konnte und zum anderen mit der doubleSlash Net-Business GmbH aus München zusammenarbeitete, einem langjährigen Systemintegrator für PTC ThingWorx. Das Kerngeschäft von doubleSlash besteht in der Unterstützung seiner Kunden bei der Nutzung intelligent vernetzter Produkte.

„Wir haben uns für doubleSlash als Integrationspartner entschieden, weil man dort Erfahrung sowohl mit Axeda als auch mit ThingWorx hat. doubleSlash leitete uns bei dem Projekt strukturiert an und ermöglichte uns dadurch die Vernetzung von 450 Systemen in nur einem Jahr. Das war schon ziemlich beeindruckend“, so Dr. Schwindling.

Messung des Nutzens der Service-Optimierung

Seit der Einführung der neuen Lösung verzeichnet ZEISS sowohl quantitative als auch qualitative Vorteile. Alles in allem konnte das Unternehmen seine FTFR (First-Time Fix Rate) in nur 13 Monaten um 7 % verbessern und seine MTTR (Mean Time to Repair, mittlere Reparaturdauer) durch Remote-Fehlerbehebung in nur einem Jahr erheblich verkürzen.

Mit seinem vorausschauenden Remote-Monitoring-Service samt automatisierten Routinefunktionen konnte ZEISS Ausfallzeiten infolge von Kalibrierungsproblemen von einem Tag auf ein bis zwei Stunden reduzieren. „Wir können erkennen, wann unsere Röntgensysteme kalibriert werden müssen, und einen Techniker schicken, der eine Kalibrierungsroutine startet. Künftig wollen wir unsere Service-Techniker benachrichtigen, sodass sie die Kunden kontaktieren können, die dann eine Selbstkalibrierung starten“, erläutert Dr. Schwindling.

Eine vielversprechende Zukunft

ZEISS hat hohe Erwartungen an den Predictive Monitoring-Service. Das Unternehmen plant, Dashboards zur Trendüberwachung seiner Instrumente zu entwickeln, die eine frühe Vorhersage drohender Komponentenausfälle ermöglichen sollen. Diese könnten dann durch Entsendung eines Service-Technikers bzw. zunehmend auch remote behoben werden.

„Zwar testen wir die Komponenten vor der Auslieferung unserer Geräte an den Kunden, aber es ist nicht möglich, alle Komponenten in der Zusammenstellung zu testen, in der sie im Labor zum Einsatz kommen. Mit unserem neuen Service können wir Leistungsparameter erfassen und auf dieser Basis Trends erkennen. Damit können wir Schwellenalarme einführen, die den Kunden warnen, falls eine Komponente in absehbarer Zeit auszufallen droht, sodass sinnvolle Gegenmaßnahmen getroffen werden können“, erläutert Dr. Schwindling.

Mithilfe von Azure plant das Unternehmen, seinen Kunden Einblicke in die Leistung ihrer Systeme zu ermöglichen. Darüber hinaus führt ZEISS ein neues Kundenportal mit der Bezeichnung „Digital Customer Companion“ ein, an dem sich die Kunden anmelden und Detaildaten zu allen ihren ZEISS Geräten anzeigen können – einschließlich Gerätestatus und Gerätenutzung.