Um einen gesamtheitlichen Blick auf die Anlagenperformance zu erhalten, bedarf es der Kombination von Verfügbarkeit, Leistung und Qualität zu einer einzigen Kennzahl. Eine reine Optimierung auf die gefertigte Qualitätsrate würde eventuell eine Minderung der Verfügbarkeit mit sich ziehen. Optimiert man nur auf einen Parameter hin (z. B. Qualitätsrate), könnte die Verfügbarkeit zum Beispiel unbemerkt leiden. Erst die Kombination aller drei Sichtweisen liefert ein vollständiges Bild der Anlagenperformance. Wie sich die einzelnen Kennzahlen zusammensetzen, zeigt das folgende Schaubild.
Jede Produktion definiert die einzubeziehenden Informationen in den Feldern Verfügbarkeit, Leistung und Qualität selbst. Ein Beispiel ist die Diskussion, welche Stillstände geplant und welche ungeplant sind.
Die Gesamtanlageneffektivität dient dazu, einen neutralen Blick auf die Anlage zu generieren. Anhand der Kennzahlen können Verbesserungen als auch Verschlechterungen an der Anlage transparent dargestellt werden. Wird zum Beispiel ein Verbesserungsprojekt zur Reduktion der Stillstandszeiten durchgeführt, müsste sich im Nachgang die Kennzahl erhöhen.
Ebenfalls kann die Overall Equipment Effectiveness verwendet werden, um sogenannte Bottlenecks und Schwachstellen im Produktionsprozess zu identifizieren. Weist eine Anlage im Vergleich zu ähnlichen Anlagen mit ähnlichem Produktportfolio eine niedrigere Gesamtanlageneffektivität auf, deutet dies auf ein Problem an der Anlage hin.
Wenn die Gesamtanlageneffektivität nicht auf eine einzelne Maschine, sondern auf gesamte Produktionslinien angewandt wird, können auch hier Vergleiche der Performance durchgeführt werden. Hierzu müssen Ausschussraten und Mengen über die einzelnen Linien hinweg aggregiert werden.
Die Grundformel lässt sich sehr einfach darstellen:
OEE = Verfügbarkeit * Leistung * Qualität \newline
Verfügbarkeit = \cfrac{Betriebsdauer}{Geplante\, Produktionszeit - Geplante\, Stillstände}Leistung= \cfrac{Zykluszeit_{Soll}*Produzierte\, Menge}{Betriebsdauer}Qualität= \cfrac{Gutmenge}{Produzierte\, Menge}Vorgabeparameter wie die geplante Produktionszeit und vorgegebene Mengen sind oft im ERP-System hinterlegt. IST-Zahlen wie produzierte Menge, Ausschuss und Stillstandszeiten werden hingegen häufig direkt an der Maschine bzw. Anlage im Rahmen der Betriebsdatenerfassung aufgezeichnet. In diesem Beitrag haben wir die Möglichkeiten zur Erfassung von Betriebsdaten näher beschrieben.
Die OEE kann manuell oder softwaregestützt automatisiert berechnet werden. Bei der manuellen Berechnung werden die benötigten Werte am Schichtende erfasst und beispielsweise in einer Tabellenkalkulation ausgewertet. Bei mehreren Anlagen wird das schnell aufwendig und fehleranfällig. Software wie die DatenBerg smartPLAZA übernimmt Datenerfassung, Berechnung und Visualisierung automatisiert und stellt die Kennzahl direkt im Dashboard zur Verfügung.
Klassischerweise wird die Overall Equipment Effectiveness dazu verwendet, um einzelne Maschinen (z.B. Kunststoffspritzgussautomaten) zu überwachen. Je nach Schwerpunkt der Fertigung und Wertschöpfung bieten sich jedoch auch andere Maschinentypen zur OEE-Berechnung an. Im Bergbau werden zum Beispiel OEE-Kennzahlen eingesetzt, um Transport-LKWs zu monitoren. Als Qualitätsfaktor wird hier der Füllgrad der LKW angesetzt. In Branchen mit hohen Prüfaufwendungen, wie z.B. der Elektronikfertigung, wird die Gesamtanlageneffektivität zur Analyse von Prüfgeräten verwendet.
Doch wie berechnet man die Gesamtanlageneffektivität konkret? Die folgende Tabelle zeigt eine Beispielrechnung für eine diskrete Fertigung von Stückgütern über eine Schicht.
| Parameter | Verlustgründe | Berechnung |
|---|---|---|
| Geplante Produktionszeit | Geplante Wartungen | Geplante Betriebszeit: 480 min Geplanter Stillstand: 30 min Geplante Produktionszeit = 480 min-30 min = 450 min |
| Verfügbarkeit | Anlagenausfall Rüstzeiten Einstellen von Prozessparameter | Stillstände (ungeplant): 20min Verfügbarkeit = 450 min - 20 min / 450 min = 95,55 % |
| Leistung | Anlagenleerlauf Verringerte Anlagengeschwindigkeit | Soll-Zykluszeit: 6 min IST-Menge: 62 Stück Leistung = (6 min x 62 Stück) / 430 min = 86,51 % |
| Qualität | Werkzeugverschleiß Anlaufverluste Rohstoffschwankungen | IST-Menge: 62 Stück Ausschuss: 3 Stück Qualität = (62-3) / 62 = 95,16 % |
Mit den oben berechneten Werten Verfügbarkeit, Leistung und Qualität verhält sich die Gesamtanlageneffektivität wie folgt:
OEE = Verfügbarkeit * Leistung * Qualität = 95,55 \% * 86,51\% * 95,16\% = 78,65\% \newline
Die Kennzahl kann dann für jede Maschine, Schicht und Abteilung berechnet werden. Spannend wird es, wenn man den Verlauf über mehrere Wochen hin analysiert. So lässt sich früh ein Trend erkennen.
Welche Schritte werden benötigt, um eine Overall Equipment Effectiveness in der Produktion zu berechnen? Finden Sie hier unser vier Schritte Konzept:
Zum einen werden die IST-Daten von der Maschine eingebunden. Die Daten können bereits aggregierte Werte (z.B. Ausschuss pro Auftrag) enthalten oder die Rohdaten (z.B. IST-Prozesswerte pro Schuss, Messergebnisse) enthalten. Ebenfalls werden die Vorgabedaten aus dem ERP-System eingebunden. Für beide Schnittstellen stehen im Data Warehouse Standard Konnektoren zur Verfügung.
Im Reportingtool wird die OEE-Berechnung definiert. Hierzu werden die Vorgabedaten den einzelnen OEE-Bausteinen zugeordnet. Dabei können auch weitere individuelle Adaptionen durchgeführt werden. Ebenfalls werden die IST-Daten den jeweiligen OEE-Blöcken zugeordnet. Ebenfalls wird der Berechnungszeitpunkt bestimmt, zum Beispiel 30min nach Schichtende. Nach Aktivierung werden die OEE-Daten zyklisch automatisiert berechnet und in eine eigene Datentabelle weggeschrieben.
Für die Visualisierung wird ein Dashboard empfohlen. Hier stehen vorgefertigte Templates zur Verfügung, um die relevanten Datenpunkte anzuzeigen. Diese müssen mit der OEE-Tabelle verknüpft werden. Anschließend kann das OEE-Dashboard freigegeben werden.
Je nach Anzahl der Maschinen kann das Monitoring der OEE-Kennzahlen komplex werden. Mit Hilfe der Monitoring Funktionalität können die einzelnen Datenpunkte überwacht werden. Tritt ein Trend über mehrere Schichten auf, kann direkt zum Beispiel der Schichtleiter benachrichtigt werden.
Obwohl die Berechnungsformel recht einfach ist, hängt die Höhe der Kennzahl von vielen individuellen Annahmen ab. Eine pauschale Aussage wie „ab einer OEE von X % ist die Produktion gut“ ist daher schwierig und sollte vermieden werden. Die Gesamtanlageneffektivität ist ein Werkzeug, um Verbesserungspotenzial aufzuzeigen. Bei gleicher Berechnungsgrundlage eignet sich die Kennzahl jedoch auch für ein Benchmarking zwischen Maschinen, Abteilungen, Werken und Unternehmen. Das gilt jedoch nur bei gleichen Annahmen, sonst werden Äpfel mit Birnen verglichen.
Mithilfe der OEE-Kennzahl kann man einen gesamtheitlichen Blickwinkel auf die Anlagenperformance richten. Damit lassen sich außerdem Verbesserungsmaßnahmen leicht validieren und hinsichtlich verschiedener Dimensionen (Verfügbarkeit, Leistung und Qualität) prüfen.
Die Overall Equipment Effectiveness (OEE), auf Deutsch auch Gesamtanlageneffektivität genannt, ist eine Kennzahl zur Bewertung der Effektivität einer Fertigungsanlage. Sie setzt sich aus den drei Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität zusammen und wird als deren Produkt berechnet. Die OEE macht Verbesserungspotenziale und Schwachstellen in der Produktion transparent und vergleichbar.
Die OEE wird eingesetzt, um Verbesserungsprojekte in der Produktion zu validieren, Bottlenecks und Schwachstellen an Anlagen zu identifizieren und die Performance verschiedener Produktionslinien miteinander zu vergleichen. Sie liefert dabei einen neutralen, auf Zahlen basierten Blick auf die Anlagenperformance.
Einen pauschalen absoluten Zielwert zu formulieren, ist nicht einfach, da die Berechnung auf vielen individuellen Annahmen basiert. Als grobe Orientierung gilt in der Industrie häufig ein Wert von 85 % als „Weltklasse". In der Praxis liegt der tatsächliche Durchschnitt vieler Werke jedoch deutlich darunter, häufig im Bereich von 55 bis 70 %. Der 85 %-Wert sollte daher nicht unreflektiert als Zielvorgabe übernommen werden, da er stark von Branche und den zugrunde gelegten Annahmen abhängt.
Es existiert keine einheitliche Norm für die Berechnung der Kennzahl. Ein Vergleich zwischen Unternehmen (und auch Werken) ist daher bei unterschiedlichen Annahmen oft irreführend.
Bei einer einzelnen Maschine bezieht sich die OEE auf deren individuelle Verfügbarkeit, Leistung und Qualität. Wird die OEE hingegen für eine gesamte Produktionslinie berechnet, müssen Ausschussraten und Mengen über die einzelnen Linien hinweg aggregiert werden. So kann man auch ganze Produktionslinien miteinander vergleichen.
Anwendung in der Bergbaubranche mit Berechnung der OEE hier nachzulesen
Informationen zu OEE und von Lean-Spezialist Prof. Roser hier nachzulesen
Eine noch detailliertere Schritt-für-Schritt-Anleitung zur automatisierten OEE-Berechnung finden Sie im Beitrag OEE berechnen.
