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Case Study

Case Study — Predictive Maintenance bei einem ATX-Industriebetrieb

Wie ein ATX-Industriebetrieb mit 12 Produktionslinien ungeplante Ausfälle um 42 Prozent reduziert hat — und warum ein einzelnes ML-Modell nicht reicht.

Von Andreas Will12 Min. Lesezeit
#Predictive Maintenance#Industrie#ATX#Case Study#MLOps

Im Werk eines ATX-Industriebetriebs in Oberösterreich hängt seit März 2025 ein Bildschirm in der Leitwarte, der nicht aussieht wie etwas Besonderes: zwölf Balken, ein Ampel-System, ein paar Live-Charts. Was nicht zu sehen ist: dahinter laufen 13 ML-Modelle, 412 Sensoren, eine SAP-PM-Integration, und ein Team, das in 14 Monaten gelernt hat, ML- Modelle nicht einmal zu bauen, sondern dauerhaft zu betreiben. Dieser Fall ist anonymisiert, aber zahlenmäßig real.

1. Ausgangslage — €40k pro Stillstand-Stunde, aber kein Live-Bild

Der Betrieb produziert Maschinenkomponenten in Serie, drei Schichten, 24/5-Betrieb. Zwölf Produktionslinien, jede mit zwischen 15 und 60 einzelnen Aggregaten (Spindeln, Pressen, Förderbänder, Wärme- behandlungs-Öfen). Vor dem Projekt war Wartung klassisch zeitbasiert geplant — alle X Betriebsstunden ein Service-Eingriff, unabhängig vom tatsächlichen Zustand.

Die Schmerzpunkte aus den ersten zwei Workshop-Tagen:

  • Ungeplante Ausfälle 2023: 187 Stunden im Jahr, im Schnitt €58.000/h Wertschöpfungsverlust — also rund €10,8 Mio. an vermeidbarem Schaden.
  • Geplante Wartungen waren häufig unnötig: Stichproben zeigten, dass 30 bis 40 Prozent der ausgetauschten Komponenten noch 6 bis 12 Monate Restlebensdauer gehabt hätten.
  • Reklamation des Produktionsleiters wörtlich: "Ich weiß nicht, wo meine Maschinen wirklich stehen." Die Daten kamen verzögert über Schicht-Protokolle, nicht in Echtzeit.

Es gab schon Sensorik — Vibration, Temperatur, Stromaufnahme — auf etwa 60 Prozent der kritischen Aggregate. Aber die Daten lagen in einem SCADA-System, das niemand außer einem Spezialisten lesen konnte, und flossen nicht in irgendeine Entscheidungs-Logik ein.

2. Audit-Ergebnis — der Use Case ist hochrisiko-relevant, aber machbar

Das Audit L dauerte sechs Wochen. Drei zentrale Erkenntnisse:

Erstens: Datenlage ist tragfähig, aber unstrukturiert. Es gab zwei Jahre historische Sensor-Daten plus drei Jahre Wartungs- Protokolle in SAP PM. Mit Aufwand verknüpfbar — aber nicht trivial.

Zweitens: Klassifizierung nach EU AI Act. Predictive Maintenance in kritischer Infrastruktur kann hochrisiko-relevant sein. Wir haben mit der Rechtsabteilung geprüft: in diesem Fall fiel der Use Case auf "Begrenztes Risiko" — die Maschinen sind keine kritische Infrastruktur im Sinne des Anhangs III, die Empfehlungen werden nicht autonom umgesetzt, sondern von einem menschlichen Instandhalter freigegeben.

Drittens: ein einziges Modell wird nicht funktionieren. Diese Erkenntnis war die wichtigste. Die zwölf Produktionslinien sind sich ähnlich, aber nicht gleich — unterschiedliche Aggregate, unterschiedliche Materialien, unterschiedliche Lastzyklen. Ein "One-Size-Fits-All"- Modell hätte auf den Top-Linien ordentlich performt, auf den Spezialitäten-Linien aber gefährlich danebengelegen.

12 Produktionslinien, 412 Sensoren live

ein XGBoost-Modell pro Linie plus ein globales Anomalie-Detection-Modell — wichtig: nicht alles auf einem Modell, sonst tarnt das System echte Probleme als Ausreißer einer Durchschnitts-Linie

3. Architektur — Sensor-Pipeline, Modell-Familie, SAP-PM-Hand­over

Die Architektur in vier Bausteinen:

Sensor-Pipeline. Bestehendes SCADA wurde nicht abgelöst, sondern ergänzt. Die Sensor-Daten fließen weiterhin ins SCADA, parallel schreibt ein Edge-Gateway pro Linie die relevanten Messpunkte (Vibration, Temperatur, Stromaufnahme, Drehmoment, Schmierdruck) in eine Time- Series-DB. Sampling: 100 ms für kritische Messpunkte, 1 s für weniger kritische.

Feature-Engineering. Aus den Rohwerten werden alle 30 Sekunden Features berechnet — gleitende Mittelwerte, FFT-basierte Frequenz- Features, Trend-Indikatoren. Das ist die Schicht, die in praktisch jedem Predictive-Maintenance-Projekt unterschätzt wird: ohne saubere Features ist auch das beste Modell blind.

Modell-Familie. Ein XGBoost-Klassifikator pro Linie, trainiert auf den historischen Ausfall-Labels, plus ein globales Anomalie- Modell (Isolation Forest), das ungewöhnliche Muster identifiziert, die noch nie in den Trainingsdaten waren. Wichtig: die globalen Anomalien werden als "Frühwarnung" markiert, nicht als Vorhersage — sie triggern eine menschliche Sichtprüfung, keine automatische Wartungs-Order.

SAP-PM-Integration. Wenn ein Modell eine Wartungsempfehlung ausspricht, wird automatisch eine SAP-PM-Meldung erzeugt — mit Prognose-Begründung, Restlebensdauer-Schätzung und Konfidenz-Wert. Der Instandhaltungs-Planer entscheidet final, ob und wann er den Eingriff einplant. Diese menschliche Schleife war Voraussetzung für die Akzeptanz im Werk.

4. Implementation — vier Monate, drei Phasen

Nach dem Audit lief das Projekt als Enterprise-Build:

Monat 1: Daten-Backbone. Edge-Gateways an allen 12 Linien installiert, Time-Series-DB aufgebaut, historische Daten aus SCADA und SAP migriert. Hier sind wir zwei Wochen über Plan gelaufen, weil das Mapping zwischen SAP-PM-Komponenten und Sensor-IDs in 60 Prozent der Fälle händisch geklärt werden musste. Lektion: bei Industriedaten immer zwei Wochen Puffer einplanen.

Monate 2–3: Modell-Entwicklung. Pro Linie ein eigenes Modell, trainiert auf 24 Monaten historischer Daten. Cross-Validation, Feature-Selection, Hyperparameter-Tuning. Außerdem das globale Anomalie-Modell. Parallel dazu: SAP-PM-Schnittstelle gebaut und getestet.

Monat 4: Pilot, Rollout, Schulung. Drei Wochen Shadow-Mode auf zwei Pilot-Linien — Modelle generieren Empfehlungen, aber die werden nur intern verglichen, nicht umgesetzt. False-Positive-Rate in Woche 1: 18 Prozent. Nach zwei Wochen Re-Training mit Feedback: 9 Prozent. Akzeptabel für den Start.

Go-Live mit allen 12 Linien März 2025. Parallel dazu: Schulung der Instandhalter — zwei halbe Tage pro Person, plus laufendes Coaching durch unseren MLOps-Lead in den ersten acht Wochen.

5. ROI nach 12 Monaten

Stand März 2026, ein Jahr nach Go-Live:

  • Ungeplante Ausfälle: 187 h/Jahr → 108 h/Jahr, also −42 Prozent. Wertschöpfungsgewinn rechnerisch rund €4,6 Mio.
  • Wartungskosten: −18 Prozent. Weniger unnötig getauschte Komponenten, klügeres Ersatzteil-Management.
  • OEE (Overall Equipment Effectiveness): von 71 auf 77 Prozent.
  • Investment: €280.000 (Audit L + Enterprise-Build), €34.000/Jahr laufende Kosten (Modell-Betrieb, Re-Training, Edge-Hardware).
  • Amortisation: rund 14 Monate.

Wichtig: Diese Zahlen sind Werks-intern verifiziert und in der internen Wirtschaftlichkeitsrechnung verbucht. Sie sind nicht "Marketing-ROI", sondern aus den SAP-PM- und MES-Daten rekonstruiert. Der Vorstand hat das Projekt 2026 als Referenz für zwei weitere Standorte freigegeben.

6. Was die Stunde-1-Lessons waren

Erstens: Datenqualität ist 70 Prozent der Arbeit. Wir haben mehr Zeit in Datenkuration und Sensor-Mapping investiert als in Modell-Training. Das ist normal und richtig. Wer hier abkürzt, zahlt es später drei Mal.

Zweitens: Modelle haben ein Verfallsdatum. Die XGBoost-Modelle werden alle drei Monate re-trainiert, weil sich Produktionsmix, Materialchargen und Wartungs-Patterns verändern. Ohne MLOps- Pipeline ist Predictive Maintenance ein Einmal-Effekt, der nach sechs Monaten verschwindet.

Drittens: Die Instandhalter sind der eigentliche Erfolgsfaktor. Ohne ihre fachliche Akzeptanz wird das System nicht genutzt. Wir haben in den ersten acht Wochen wöchentliche Feedback-Runden mit den Schicht-Instandhaltern gemacht, ihre Anmerkungen direkt in die Modelle eingespielt. Heute sehen sie sich nicht als "Daten- lieferanten", sondern als Co-Trainer.

Viertens: Sensor-Ausfälle sind real. In den ersten 12 Monaten Vollbetrieb sind insgesamt 14 Sensoren ausgefallen oder defekt geworden. Wir haben eine Sensor-Health-Überwachung dazugebaut, die fehlende oder fehlerhafte Daten erkennt und das Modell auf "vorsichtigen Modus" umschaltet, bis Ersatz da ist.

7. Was das für andere ATX- und Industrie-Setups bedeutet

Aus diesem und zwei weiteren Industrie-Projekten 2024/26 in Österreich und Süddeutschland ergibt sich ein konsistentes Bild:

  • Predictive Maintenance rechnet sich ab einem Ausfall-Schaden von rund €15.000 pro Stunde aufwärts und einer Anlagenzahl, die einen Pipeline-Build rechtfertigt (Daumenregel: ab 5 vergleichbaren Linien).
  • Reduktion ungeplanter Ausfälle in der Größenordnung 30 bis 50 Prozent ist realistisch, alles darüber ist meist Marketing.
  • Die größten Kostenpunkte sind Daten-Engineering und MLOps-Betrieb, nicht das Modell selbst.
  • Amortisation in 12 bis 18 Monaten ist machbar — wer mit "ROI in drei Monaten" pitcht, lügt.

Häufige Fragen

Was Produktions- und Werks-Leiter zu Predictive Maintenance fragen.

Wie lange müssen Daten gesammelt werden, bevor sinnvolles Modell-Training möglich ist?
Realistisch 12 bis 24 Monate historische Daten, idealerweise mit mindestens 30 dokumentierten Ausfall-Ereignissen pro Linie. Weniger geht — dann landet man stark im Anomalie-Detection-Bereich und weniger in echter Klassifikation. In diesem Projekt hatten wir 24 Monate Sensor-Historie plus drei Jahre Wartungs-Protokolle. Wer mit weniger startet, sollte zwei Modell-Generationen einplanen: eine erste, die primär Anomalien meldet, eine zweite nach 6–12 Monaten Live-Daten mit echter Vorhersage.
Was ist mit False-Positives passiert — und wie hat das Werk reagiert?
Die False-Positive-Rate lag in Woche 1 bei 18 Prozent, das ist hoch. Die Instandhalter waren nach den ersten zwei falschen Wartungs-Triggern frustriert — und das zu Recht. Wir haben zwei Maßnahmen gefahren: erstens, schnelles Re-Training mit den korrigierten Labels (Mensch markiert Empfehlung als 'falsch'). Zweitens, einen Konfidenz-Schwellwert eingeführt — Empfehlungen unter 70 Prozent Konfidenz werden als 'zur Sichtprüfung' markiert, nicht als 'Wartung empfohlen'. Nach acht Wochen lag die False-Positive-Rate stabil bei 7 bis 9 Prozent.
Wer betreibt das Modell nach Go-Live? Bleibt der externe Partner?
Geteilt. Das interne MES-Team hat zwei Personen aufgebaut, die die Modelle laufend monitoren und Re-Trainings auslösen können. Wir bleiben für strukturelle Modell-Änderungen und neue Linien an Bord, aber der laufende Betrieb ist intern. Diese Übergabe wurde von Tag 1 geplant — vier von zwölf Wochen Implementation waren explizit Knowledge-Transfer und Co-Pairing.
Wie integriert sich das System mit SAP PM technisch?
Über die SAP-Schnittstelle IDoc-IM_NOTIFICATION (Messaging-basiert). Wenn ein Modell eine Empfehlung generiert, wird ein PM-Notification-Datensatz angelegt mit eigenem Notification-Typ ('KI-Empfehlung'). Der Instandhaltungs-Planer sieht den Vorschlag im normalen Workflow, kann ihn übernehmen, modifizieren oder verwerfen. Verworfene Vorschläge fließen als negative Trainingsdaten zurück.
Was passiert, wenn ein Sensor ausfällt — kollabiert dann das Modell?
Nein, aber es wird vorsichtiger. Wir haben eine Sensor-Health-Komponente, die jeden Datenstrom auf Plausibilität prüft. Fällt ein Sensor aus oder liefert Schrott-Werte, wird er aus dem Feature-Set für die Inferenz dieser Linie ausgeschlossen, und das Modell signalisiert eine reduzierte Konfidenz. Bei mehr als drei fehlenden kritischen Sensoren wechselt die Linie in den 'Modell-degradiert'-Status, dann übernimmt wieder die zeitbasierte Wartung, bis der Sensor ersetzt ist.

Was als Nächstes?

Wenn du einen Industriebetrieb mit signifikanten Ausfall-Kosten führst und Predictive Maintenance als Option auf dem Tisch hast — der saubere Einstieg ist ein Audit L mit Daten-Reifegrad-Bewertung und ROI-Schätzung. Sechs Wochen, klare Architektur-Empfehlung, ehrliche Aussage, ob das Setup heute trägt oder ob erst die Sensorik nachgezogen werden muss. Discovery-Call dauert 30 Minuten und kostet nichts.

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