Die drei Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität und der OEE werden als Prozentsätze zwischen 0-100% angegeben. Beispiel: Eine Anlage hat eine Verfügbarkeit von 90%, eine Leistung von 95% und eine Qualität von 98%. In diesem Fall würde die OEE der Anlage 90% x 95% x 98% = 84,1% betragen.

Verfügbarkeit, Leistung, Qualität

Durch die Multiplikation hängt der OEE von allen drei Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität, soll heißen: wird einer der Faktoren schlecht zieht dieser den gesamten OEE in den Keller obwohl die anderen beiden Faktoren weiterhin sehr gut sind. Daher sollte immer auch die einzelnen Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität untersucht werden. Hierdurch kommt man den Problemursachen näher.

Schauen wir uns die drei Faktoren einmal genauer an:

Der Verfügbarkeitsfaktor gibt Aufschluss darüber, wie lange auf der Anlage wirklich produziert wurde während diese für die Produktion verplant war. Jeder Stillstand welcher auftritt, reduziert die Verfügbarkeit der Anlage. Dabei wird zwischen geplanten Stillständen (z.B. Rüsten, geplante Wartung) oder ungeplanten Stillständen (plötzliche Maschinenschäden mit ungeplanter Reparatur) unterschieden.

Der Leistungsfaktor gibt an, wie weit entfernt von der maximalen Fertigungsgeschwindigkeit produziert wird. Hierzu ist es aus unserer Sicht notwendig auch immer das Produkt zu betrachten welches aktuell gefertigt wird. Denn nicht alle Produkte können gleich schnell auf der Anlage gefertigt werden. Eine ausführliche Erläuterung zum Thema Leistungsfaktor finden Sie hier.

Der Qualitätsfaktor gibt an, wie viel des gefertigten Produkts weiterverarbeitet bzw. an den Kunden verkauft werden kann. Hierzu wird die gefertigte Gut-Menge mit der Gesamtmenge ins Verhältnis gesetzt. Die Gut-Menge kann hierbei über die Ausschusszahlen berechnet werden.

Anlagenverfügbarkeit und OEE

Was ist Anlagenverfügbarkeit?

Anlagenverfügbarkeit ist ein wesentlicher Faktor für die Bestimmung der Gesamtanlageneffektivität (OEE). Sie gibt an, wie viel Zeit an der Anlage überhaupt produziert wurde. Steht die Anlage still, wenn sie eigentlich produzieren soll, geht produktive Zeit verloren, d.h. der OEE sinkt.

Die Verfügbarkeit ist dabei definiert als das Verhältnis der tatsächlich produktiven Zeit zur geplant-produktiven Zeit (laut Fertigungsplan). Manchmal werden geplante Stillstände von dieser geplanten Zeit noch abgezogen, damit sie sich nicht negativ auf die Verfügbarkeit auswirken. Warum dies eher zu Problemen führt, wird weiter unten näher erläutert.

Wie wird die Anlagenverfügbarkeit berechnet?

Die Anlagenverfügbarkeit wird über den Quotienten Verfügbarkeit = Tatsächlich produktive Zeit / Geplant-produktive Zeit (z.B. in h), erweitert mit dem Faktor 100% zur Darstellung als Prozentzahl (0-100%), errechnet.

Die geplant-produktive Zeit entspricht hier der Zeit, in der die Anlage laut Fertigungsplan für die Produktion verplant ist.

Stillstände: Geplante, nicht-geplant, Keine Produktion geplant

Die Verfügbarkeit ist schlussendlich von der Anzahl und Länge der Stillstände abhängig. Dabei gibt es unterschiedliche Auffassungen, welche Stillstände für die Berechnung der Verfügbarkeit berücksichtigt werden.

Steht die Anlage still, kann es unterschiedliche Gründe haben. In vielen Fällen wird die Anlage nicht für die Produktion geplant sein. Die Anlage ist zwar bereit und könnte produzieren, aber es liegt kein Fertigungsauftrag vor, weil z.B. nicht genug Bestellungen vorliegen, kein Werker für die Anlage geplant ist etc. Diese Gründe liegen nicht in der Verantwortung der Fertigungsplanung und sollten daher nicht in den OEE einberechnet werden, da sonst die echten Probleme verdeckt werden.

Dazu kommen geplante und nicht-geplante Stillstände. Geplante Stillstände sind solche, die Teil des Produktionsprozesses sind, wie z.B. Rüstvorgänge, Materialwechsel etc. Bei einigen OEE-Berechnung werden diese geplanten Stillstände nicht beobachtet. Wir raten hiervon ab: Diese geplanten Stillstände können zwar nicht verhindert werden, oft lohnt sich aber ein detaillierter Blick und Vergleich dieser Stillstände. So treten z.B. oft auf den selben Produkten unterschiedlich lange Rüstzeiten auf, was ein Hinweis auf Störungen im Produktionsablauf sein kann.

Die nicht-geplanten Stillstände gehören dagegen unumstritten zu den Stillständen, die die Verfügbarkeit reduzieren. Das sind z.B. unerwartete Maschinenausfälle durch Schäden an der Anlage, vorausschauende, ungeplante Wartung von Maschinenteilen zur Verhinderung von Schäden, Materialstau und plötzlicher Werkerausfall durch Krankheit, aber auch kurze Ausfälle wie Toilettengänge und Pausen.

Hier können Sie nachlesen, wie ENLYZE Stillstände automatisch erkennt und unterscheidet.

Wie kann ich die Anlagenverfügbarkeit erhöhen?

Zuallererst kann, bei Berücksichtigung von geplanten Stillständen, mögliche unnötige geplante Stillstände verringert werden. Auch wenn sie geplant sind, bleiben sie Stillstände, bei denen nicht produziert werden kann, die überdies oft durch fehlerhafte Planung nicht optimiert sind. Weitere Faktoren, die die Anlagenverfügbarkeit beeinflussen, sind unter anderem:

• Häufigkeit von Störungen und Ausfällen

• Dauer von Wartungs- und Reparaturarbeiten

• Qualität der Wartungs- und Reparaturarbeiten

• Verfügbarkeit von Ersatzteilen

• Qualifikation und Erfahrung des Personals

• Umgebungsbedingungen

OEE: So werden Leistung und Qualität berechnet

Was bedeutet die Leistung im Kontext von OEE?

Die Leistung ist der wesentliche Faktor für den technischen Zustand und die korrekte Einstellung der Maschine. Sie gibt an, wie viel Produkt an der Maschine hergestellt wird, in Relation dazu, wie viel hergestellt werden könnte.

Gerade die Bestimmung der “möglichen” Menge an Endprodukt ist nicht so ganz nebensächlich. Von ihr hängt letztendlich ab, wie hoch der Leistungsfaktor ausfällt. In der Industrie wird oft auf die Herstellerangaben zurückgegriffen, was leider nicht realistisch ist. Die Maschinen sind manchmal Jahrzehnte alt, und diese Maximalwerte wurden seit Jahren nicht erreicht. Wie das besser geht, erklären wir in diesem Artikel.

Wie wird die Leistung berechnet?

Die Leistung wird anhand des aktuellen Durchsatzes (Menge an Produkt pro Zeit, z.B. Stunde) im Verhältnis zum maximal möglichen Durchsatz berechnet.

Bei der traditionellen, manuellen Erfassung des OEE wird oft die Menge an hergestelltem Material pro Stunde gewogen, protokolliert und in regelmäßigen Abständen verglichen. Für den Vergleichswert, den maximalen Durchsatz, wird dann wie zuvor erwähnt oft die Angaben des Anlagenherstellers genutzt. Dieser gibt jedoch oft für seine Maschinen einen zu hoch gegriffenen Durchsatz pro Stunde an. Außerdem ändert sich die Leistung einer Anlage mit seinem Alter, und auch oder verschiedene Produkte können prozessbedingt nur mit bestimmten Durchsätzen hergestellt werden. Es lohnt sich daher, den Vergleichswert für unterschiedliche Produkte einzeln zu setzen und öfter zu aktualisieren.

Bei ENLYZE nutzen wir für die Leistungsbestimmung den Durchsatz aus den Maschinendaten. Die SPS sammelt kontinuierlich Geschwindigkeitsdaten, woraus der Durchsatz (Integral der Geschwindigkeit über die Zeit) berechnet werden kann. Diesen nutzen wir, um kontinuierlich die aktuelle Leistung anzuzeigen. Außerdem wird der maximale Durchsatz automatisch angepasst, wenn wir neue Top-Leistungen aufzeichnen.

Fazit: Wie sollte der maximale Durchsatz bestimmt werden?

Wir empfehlen, den maximalen Durchsatz nicht anhand von Herstellerangaben, sondern durch Erfahrungswerte der Maschine festzulegen. So sollte über einen längeren Zeitraum öfter der Durchsatz bestimmt und der beste erreichte Wert als Maximum festgelegt werden.

Außerdem eignet sich eine eigene Leistungsberechnung für jedes Produkt, das auf der Anlage hergestellt wird. Zwei komplett verschiedene Produkte A und B, mit unterschiedlichen Durchmessern, Qualitätsmerkmalen etc., lassen sich nicht anhand eines Leistungswerts vergleichen.

Mehr dazu finden Sie in diesem vertiefenden Artikel zu den Leistungsverlusten

Was ist Qualität und wie wird sie berechnet?

Die Qualität eines Produkts gibt an, wie viel Endprodukt (=Gutmenge) nutzbar, also kein Ausschuss, ist. Sie berechnet sich durch den Quotienten Qualität = Gutmenge / Gesamtmenge. Die Gesamtmenge entspricht dabei der Menge an Rohmaterial, die an der Anlage verarbeitet wurde.

Die Gesamtmenge lässt sich anhand der Maschinendaten einfach berechnen. Alternativ lässt sie sich manuell wiegen, entweder über die Menge an Rohmaterial oder anhand der Summe aus Gutmenge (Menge des Endprodukts) + Ausschuss.

Mehr Infos zu dem Thema Qualität und Ausschuss haben wir in diesem Artikel gesammelt

OEE im Kontext der Fertigung

Vorteile der OEE-Berechnung in der Fertigung

OEE ist ein sehr mächtiges Werkzeug, das in der Lage ist, eine Vielzahl von Problemen aufzudecken und zu lösen. Es kann helfen, die Effektivität einer Anlage zu steigern, indem es auf Schwachstellen hinweist, die anschließend beseitigt werden können.

OEE ist auch sehr nützlich, um die Auswirkungen von Änderungen zu bewerten. Häufige Anwendungsfälle sind zum Beispiel die Einführung neuer Materialien. Durch OEE-gestützte Experimente kann die Produktivität des neuen Material schnell optimiert werden.

Was ist ein guter OEE-Wert?

Eine Aussage über einen "guten OEE" kann so einfach nicht getroffen werden. Dafür sind Fertigungsprozesse und Anlagen in der Industrie einfach zu verschieden. Als guter OEE-Wert wird dann oft ein Wert von ~80 Prozent gennant, der sich auch bei unseren Kunden oft bewahrheitet. Dennoch sollte erwähnt, dass der OEE zu oft als absolute Zahl missverstanden wird und so oft verfälscht wird, um unrealistischen Zielvorgaben gerecht zu werden.

So können die Referenzwerte für Leistung und Verfügbarkeit zu gering gewählt und damit ein OEE-Wert von 100 Prozent oder mehr erreicht werden. Wird der OEE-Wert dagegen anhand von sinnvoll gewählten Indikatoren gemessen, ist er ein vertrauenswürdiger Index für die Produktivität in der Fertigung. Er gibt Aufschluss darüber, wie viel Zeit eine Maschine wirklich produktiv genutzt wird.

Melden Sie sich gerne hier für unseren 4-wöchigen Bootcamp an. Sie erhalten hier über 4 Wochen, zwei mal die Woche eine Mail mit alles rund um den OEE, wie z.B. typische Probleme bei der Implementierung und wie sie ihn wirklich gewinnbringend einsetzen können. Bei ENLYZE haben wir z.B. den Punkt der sinnvoll gewählten Zielvorgaben damit gelöst, dass wir datengetrieben und anhand unverfälschbarer Maschinendaten Ihren OEE errechnen.

Ist ein OEE von 100% möglich?

Kurze Antwort: Ja, aber unwahrscheinlich. Und viele Unternehmen “tricksen” bei der Berechnung eines solchen OEE.

Unterschiedliche Ansätze zur Berechnung machen es schwierig, den OEE-Wert mit anderen Unternehmen zu vergleichen und zu entscheiden, ob er „gut“ oder „schlecht“ ist. In der Praxis wird häufig davon gesprochen, dass ein OEE-Wert von 60 bis 70 Prozent als durchschnittlich gilt. Von einem “guten” OEE-Wert spricht man, wie zuvor erwähnt, schon bei 80 Prozent.

Wir setzen mehr Wert darauf, den korrekten OEE zu errechnen und darauf basierend realistische Verbesserungspotenziale aufzudecken. Eine solche Integration des OEE in Ihre Produktion ermöglicht es, echte Probleme in der Fertigung zu erkennen und die Produktivität stetig auf ein betriebsspezifisches Maximum zu steuern.

OEE und “Lean Manufacturing”

Der OEE ist eine wichtige Kennzahl für das Lean Manufacturing. Die OEE misst die Produktivität einer Fabrik in Bezug auf Qualität, Ausbringung (Leistung) und Auslastung (Verfügbarkeit). Durch die Berechnung der OEE kann ein Unternehmen ermitteln, wie viel Produkt es im Vergleich zu seinem möglichen Maximum erzeugt und wo Verbesserungspotenziale bestehen.

Lean Manufacturing zielt darauf ab, Verschwendung zu vermeiden und die Produktion zu maximieren. Der OEE trägt dazu bei, dieses Ziel zu erreichen, indem sie die Produktivität einer Fabrik messbar macht. So können Unternehmen Schwachstellen identifizieren und Maßnahmen ergreifen, um den OEE zu verbessern. Durch die Erhöhung des OEE steigt auch die Effizienz nach dem Prinzip des Lean Manufacturing.

Darüber hinaus unterstützt der OEE die Umsetzung von Lean Manufacturing, da er Transparenz schafft und so die größten Probleme in der Fertigung und damit die größten Potenziale für Verbesserungen priorisiert. So können Unternehmen mit Hilfe des OEE ermitteln, an welcher Anlage die meisten Maschinenausfälle auftreten und welche Ursachen dafür verantwortlich sind. Auf diese Weise können Maßnahmen ergriffen werden, um die Ausfallrate zu reduzieren und so die Effizienz der Fertigung zu steigern.

The Six Big Losses in Manufacturing

In der Produktion gibt es 6 große Verluste, die den Overall Equipment Effectiveness (OEE) negativ beeinflussen. Um den OEE zu verbessern, gilt es, systematisch diese Verluste zu minimieren. Sie lassen sich sehr gut nach den drei Faktoren des OEE sortieren:

Verfügbarkeit:

1. Planmäßige Wartungsarbeiten: Prozessbedingte Stillstände, wie z.B. Auf- oder Umrüstung

2. Ungeplante Ausfallzeiten: Zu häufige, ungeplante Ausfälle entstehen z.B. durch technische Fehler.

Leistung:

3. Kurze Stops: Kurze Stops (wenige Sekunden) werden bei der Verfügbarkeit oft nicht betrachtet, senken aber in Summe merkbar die Leistung pro Stunde.

4. Langsame Zykluszeiten: Die Anlage läuft langsamer als sie sollte – typischer Leistungsabfall.

Qualität:

5. Laufender Ausschuss: Durch z.B. unvorhergesehene Prozessfehler entstehen Schäden am Produkt

6. Anfahrausschuss: Prozessbedingt entsteht beim Anfahren von Anlagen oft eine bestimmte Menge Ausschuss, bis die Anlage wirklich warm läuft

Sie wollen tiefer in das Thema der 6 Big Losses eintauchen? Erfahren Sie hier wie mithilfe der 6 Big Losses die größten Optimierungshebel auf dem Shopfloor gefunden werden.

OEE in der Fertigung implementieren

Die Herausforderungen der OEE-Berechnung

Die Berechnung des Overall Equipment Effectiveness ist eine komplexe Aufgabe, die viele Herausforderungen mit sich bringt. Zunächst müssen die Daten, die für die Berechnung benötigt werden, zusammengetragen und aufbereitet werden. Dies ist oft eine zeitaufwändige und mühsame Aufgabe, gerade wenn sie manuell erfolgt, da die Daten häufig in unterschiedlichen Formaten und Systemen vorliegen.

Außerdem ist die Aussagekraft des OEE davon abhängig, wie detailliert die Daten erfasst werden. Wie wird sichergestellt, dass immer die richtigen Gründe für Ausfallzeiten (Stillstände) angegeben werden? Warum fährt die Anlage aktuell langsamer als normal, und kann der Werker die korrekten Daten dafür identifizieren?

Um den OEE korrekt zu ermitteln, sollte daher auf einige Punkte geachtet werden.

Schritte zur Implementierung eines OEE-Systems:

1. Zuallererst sollte bekannt sein, wie der OEE berechnet werden soll. Standardmäßig wird er über Verfügbarkeit, Leistung und Qualität berechnet, kann aber je nach Bedarf erweitert werden.

2. Nun werden Maßnahmen zur regelmäßigen Erfassung dieser Faktoren definiert. Das kann traditionell und manuell erfolgen oder vollautomatisch über spezielle Systeme. Die Leistung einer Anlage kann z.B. durch das Wiegen der in einer bestimmten Zeitspanne (z.B. 1 Stunde) gefertigten Endprodukts bestimmt werden, oder automatisch anhand der Geschwindigkeiten berechnet werden.

3. Der OEE sollte nun regelmäßig aus diesen Faktoren errechnet, und noch wichtiger, den relevanten Stellen zugänglich gemacht werden. Es macht keinen Sinn, dass der Fertigungsleiter jeden Freitag den OEE ausrechnet und in eine Excel einträgt, auf die nur er Zugriff hat.

4. Aus dem OEE bzw. seinen Faktoren können dann die größten Schwächen der Fertigung erkannt werden. Dies hilft, geziellt mögliche Verbesserungsmaßnahmen abzuleiten. Ist die Verfügbarkeit z.B. sehr unerwartet gering, könnten die Fertigungspläne überarbeitet werden. Liegt dies an ungeplanten Stillständen, muss die Analyse tiefergehend anhand der Maschinenparameter erfolgen. Welche Fehler häufen sich, und welche Ursachen gibt es dafür?

→ Auch hier gilt: Je mehr Daten vorliegen, desto besser können Probleme analysiert werden. Werker sollten Auffälligkeiten an der Anlage systematisch protokollieren, damit Zusammenhänge gefunden werden können. Wird der OEE vollautomatisch berechnet, können diese Wechselwirkungen anhand der gesammelten Maschinendaten analysiert werden.

OEE (automatisiert) berechnen

Der OEE ist eine wichtige KPI für die Produktion, die traditionelle Berechnung ist jedoch oft aufwändig und fehleranfällig, da sie auf vielen verschiedenen Daten basiert. Abhilfe schaffen Systeme, die den OEE vollautomatisch berechnen.

Bei der manuelle Erfassung werden dabei Produktions- und Maschinendaten in regelmäßigen Abständen entweder in händischen Protokollen oder in MES/ERP-Systemen dokumentiert. Die manuelle Datenerfassung ist allerdings zeitaufwändig und führt zu inakkuraten Daten.

Mithilfe von automatisch augelesenen Maschinendaten kann der OEE jedoch automatisch im Hintergrund kontinuierlich erfasst werden. Die Datenqualität nimmt zu und die Mitarbeiter auf dem Shopfloor werden entlastet und können sich auf wertstiftende Arbeit statt auf stumpfes manuelles Erfassen der Daten konzentrieren.

Heutigen Fertigungsmanagementsystemen (MES) fehlt genau dieser Zugang zu den Maschinendaten und benötigt daher die große Anzahl an manuellen Buchungen um den OEE zu berechnen. Oftmals wird der OEE auch über einfache Sensoren, wie Lichtschranken und Taktsignale aus der SPS errechnet. Bei letzterem wird lediglich gemessen, ob die SPS einen Takt meldet, also die Anlage läuft oder nicht. Dieser Wert wird leider fälschlich von vielen Anbietern als OEE angegeben, bildet aber lediglich die Verfügbarkeit der Anlage ab.

Systeme zur Erfassung aller Maschinendaten, wie das von ENLYZE, geben hingegen tiefgehenden Einblick in die Anlagen. Dabei werden alle (relevanten) Daten aus der SPS sowie ggf. weitere benötigte Sensordaten direkt an der Maschine ausgelesen und kontinuierlich gesammelt. Der OEE kann dann aus den Daten kontinuierlich und realistisch berechnet werden. Außerdem werden weitreichende Analysen über den OEE hinaus ermöglicht. Dadurch können auch direkt Ursachen für Qualitäts- und Produktionsprobleme nachvollzogen werden. Somit haben Sie Ihre Produktion stets im Blick und können schnell auf Probleme reagieren.