OEE – so verbessern Sie Ihre Gesamtanlageneffektivität

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OEE performance

Nachdem wir uns im jüngsten Blogbeitrag das Thema Total Productive Maintenance angesehen haben, beschäftigen wir uns heute wieder mit einem Fachbegriff, der vom Japan Institute of Plant Management geprägt wurde: OEE. Die Abkürzung steht im Englischen für Overall Equipment Effectiveness und wird im Deutschen meist als Gesamtanlageneffektivität (GAE) bezeichnet. Warum die Gesamtanlageneffektivität auch für Ihr Unternehmen wichtig sein kann, das erfahren Sie in diesem Artikel. Wir erklären, was die OEE überhaupt aussagt, wie der Wert berechnet wird und welche konkreten Maßnahmen die Experten der Günter Pauli GmbH empfehlen, um ihn zu verbessern. Wenn Sie nach Informationen in einem ganz bestimmten Bereich suchen, dann nutzen Sie doch einfach das nachfolgende Inhaltsverzeichnis, um direkt zum Kapitel Ihrer Wahl zu springen.

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Definition: Was bedeutet OEE

OEE, die Overall Equipment Effectiveness, ist eine Kennzahl für die Effektivität einer Industrieanlage. Der OEE-Wert gibt an, zu wieviel Prozent eine Maschine tatsächlich produktiv ist – und wie viel Effektivität durch Stillstände, mangelnde Geschwindigkeit und Ausschuss verloren geht. Er errechnet sich aus den drei Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität (mehr dazu weiter unten). Der ideale OEE-Wert liegt bei 100%. Eine Maschine, die diese Zahl erreicht, stellt ausschließlich Teile von hoher Qualität her, ist dabei so schnell wie möglich und fällt niemals ungeplant aus. Natürlich ist diese perfekte Gesamtanlagenproduktivität in der Praxis häufig nicht über einen längeren Zeitraum erreichbar. Dennoch ist die Kennzahl GAE hervorragend geeignet, um sich auf einen Blick über die Wertschöpfung der Anlage zu informieren und Problemfelder zu identifizieren.

Die Gesamtanlageneffektivität als Teil der Total Productive Maintenance

Entwickelt wurde die Overall Equipment Effectiveness vom Japan Institute of Plant Maintenance (JIPM). Das Institut gilt als Vorreiter auf dem Gebiet der Total Productive Maintenance (TPM) – ein Konzept, das ursprünglich dazu gedacht war, die Instandhaltung von Maschinen und Anlagen zu verbessern, inzwischen aber auch in anderen Unternehmensbereichen eingesetzt wird. Um messen zu können, ob das System TPM in einem Unternehmen erfolgreich eingesetzt wird, sind Benchmarks nötig. Und hier kommt OEE ins Spiel. Das JIPM entwickelte diesen Wert, um mit einer einzelnen Kennzahl die Verfügbarkeit, Leistung und Qualität von Maschinen und Anlagen darstellen zu können. Obwohl das Konzept schon Jahrzehnte alt ist, gelten TPM und OEE auch heute noch als Best Practice und finden im Lean Management Beachtung.

Was sagt OEE aus? Welchen Vorteil bringt ein guter Wert?

Der Vorteil eines hohen OEE-Wertes, der bei 100% liegt oder möglichst nahe herankommt, liegt auf der Hand: Er besagt, dass eine Maschine (fast) optimale Leistung bringt. Da geplante Stillstandszeiten außen vor gelassen werden und nur die ungeplanten Verluste einer Anlage in den Wert einfließen, ist ein OEE-Wert von 100% gar nicht so realitätsfern, wie man zunächst denken mag. Um dies näher zu erläutern, sehen wir uns im Folgenden an, wie die Gesamtanlageneffektivität berechnet wird.

So wird die OEE-Kennzahl berechnet

Vorab sei erwähnt: Die Formel für OEE ist zwar schnell erklärt, die tatsächliche Berechnung ist aber ein komplexer Prozess, der für jede einzelne Anlage gesondert durchgeführt werden muss. Ein Unternehmen muss zunächst die Soll-Werte für jede Anlage bestimmen. Für jeden der drei Faktoren der GAE müssen daher Analysen und Berechnungen durchgeführt werden, auf die wir weiter unten genauer eingehen. Widmen wir uns nun aber zunächst der Berechnung:

Formel
OEE = Verfügbarkeitsfaktor x Leistungsfaktor x Qualitätsfaktor

Das folgende Schaubild fasst die Berechnung von OEE auf einen Blick zusammen:


Bildquelle: Steinjoe via Wikipedia, CC BY-SA 3.0.

Eine Erläuterung hierzu: Ausgangspunkt ist zunächst einmal die maximale theoretisch mögliche Produktionszeit, also 24 Stunden am Tag, 7 Tage in der Woche (Kalenderzeit). Von diesem Wert zieht man die geplanten Stillstände ab. Wenn also nachts oder am Wochenende generell nicht gearbeitet wird, fließt diese Zeit auch nicht in die Berechnung ein. Gleiches gilt für Pausenzeiten, geplante Wartungsmaßnahmen und äußere Einflüsse, die nichts mit der eigentlichen Funktion der Anlage zu tun haben. Beispiele hierfür sind ein Streik oder ein absichtlicher Produktionsstopp. Was bleibt, ist die geplante Produktionszeit, auch Betriebszeit genannt.

  • Zieht man von der Betriebszeit (A) die ungeplanten Stillstände ab, dann ergibt sich daraus die Laufzeit (B). B/A ergibt den Verfügbarkeitsfaktor.
  • In einem zweiten Schritt wird nun die Leistung berechnet, indem man die geplante Produktionsmenge (C) mit der tatsächlichen Produktionsmenge (D) vergleicht. D/C ergibt den Leistungsfaktor.
  • Zum Schluss wird die produzierte Menge (E) mit der Menge verglichen, welche die gesetzten Qualitätsstandards erreicht (F). Teilt man F/E, hat man den Qualitätsfaktor.
  • Zum Schluss werden die drei Faktoren multipliziert. Dies hat zur Folge, dass schon ein sehr schlechter Wert ausreicht, um die Gesamtanlageneffektivitäts-Kennzahl deutlich zu senken.
Beispielrechnungen
0,9 Verfügbarkeitsfaktor x 0,9 Leistungsfaktor x 0,9 Qualitätsfaktor = 0,729 OEE
Die Gesamtanlageneffektivität liegt bei 72,9%

0,95 Verfügbarkeitsfaktor x 0,9 Leistungsfaktor x 0,6 Qualitätsfaktor = 0,513 OEE
Die Gesamtanlageneffektivität liegt bei 51,3%

Die drei Faktoren der GAE

Nachdem wir oben in aller Kürze die Berechnung vorgestellt haben, sehen wir uns nun genauer an, wovon die drei OEE-Faktoren beeinflusst werden.

Die Verfügbarkeit

Der Verfügbarkeitsfaktor stellt dar, in welchem Maße die Produktivität einer Anlage durch ungeplante Stillstände gesenkt wird. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn kurzfristig Personal oder Material fehlt, wenn der Strom ausfällt oder eine Störung der Maschine vorliegt. Berechnet wird der Verfügbarkeitsfaktor, indem man die tatsächliche Laufzeit einer Anlage durch die Summe von Laufzeit und ungeplanter Stillstandszeit teilt – wobei Stillstände von weniger als 60 Sekunden in der Regel nicht erfasst werden, da der Aufwand zu groß wäre, jede Sekunde Stillstand zu dokumentieren.

Formel
Verfügbarkeitsfaktor = Laufzeit / (Laufzeit + Stillstandszeit)

Beispiel: Wenn eine Anlage in einer Woche statt der eigentlich geplanten 100 Stunden nur an 90 Stunden läuft, wird wie folgt gerechnet: 90 / (90+10) = 0,9.
Der Verfügbarkeitsfaktor beträgt also 0,9.

Die Ursache für Störungen ist häufig eine mangelhafte Instandhaltung. Wenn Unternehmen Ihre Maschinen nur dann warten, wenn ein akuter Defekt vorliegt, wirkt sich dies sehr negativ auf die GAE aus. Weiter unten erklären wir, mit welchen Maßnahmen Sie Abhilfe schaffen.

Tipp: Modernisieren Sie Ihre Instandhaltung

Moderne Instandhaltungsstrategien können auch Ihrem Unternehmen helfen, den OEE-Wert zu verbessern. Die Günter Pauli GmbH ist Spezialist auf diesem Gebiet. Lassen Sie sich noch heute individuell beraten.

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Je nach Unternehmen können auch die Rüstzeiten einer Maschine in den Verfügbarkeitsfaktor einer Anlage einfließen. Viele Unternehmen entscheiden sich dazu, einen Wert für eine geplante Umrüstung der Maschinen zu definieren. Nur wenn das Rüsten länger dauert als geplant, wirkt sich das Rüsten negativ auf den Verfügbarkeitsfaktor aus.

Die Leistung

Während sich die Verfügbarkeit einer Anlage anhand der Zeit bemisst, in der sie in Betrieb ist, geht es beim Leistungsfaktor um die produzierte Stückzahl. Wenn die Anlage beispielsweise läuft, aber nicht mit voller Geschwindigkeit, dann macht sich dies im Leistungsfaktor bemerkbar. Auch kleinere Stillstände (je nach Definition, meist unter einer Minute) beeinflussen diesen Faktor. Berechnet wird er wie folgt:

Formel
Leistungsfaktor = Istleistung / Sollleistung

Beispiel: Wenn die Anlage 8.500 Stück pro Stunde produziert, der Sollwert aber bei 10.000 Stück liegt, dann errechnet sich der Leistungsfaktor wie folgt: 8.500 / 10.000 = 0,85.

Die Herausforderung bei der Berechnung des Leistungsfaktors ist es, einen sinnvollen Sollwert anzusetzen. Die tatsächliche Leistung der Maschine kann ganz einfach gemessen werden. Bei der theoretisch maximalen Produktionsleistung ist es häufig schwieriger. Nicht jeder Maschinenhersteller liefert diesen Wert in der Dokumentation mit. Und selbst wenn, erweisen sich die Herstellerangaben häufig als unrealistisch – zum Beispiel, weil das hergestellte Produkt eine reduzierte Geschwindigkeit erfordert. In der Praxis setzen daher viele Unternehmen als vorgegebene Menge den besten Wert an, der bisher erreicht wurde. Im Fachjargon nennt sich dies das Konzept der „bestdemonstrierten Stückzeit“.

Die Qualität

Im dritten Schritt wird nun die produzierte Qualität bewertet. Der Qualitätsfaktor wird zum Einen durch Produktionsausschuss beeinflusst. Aber auch Anfahrausschuss, der häufig beim Hochfahren eines Produktionsprozesses anfällt, zum Beispiel nach dem Umrüsten einer Maschine, wird durch diese Kennzahl erfasst. Ob ein Teil komplett unbrauchbar ist oder lediglich nachgearbeitet werden muss, ist unerheblich. Da in beiden Fällen die Effektivität sinkt, werden Nacharbeitsteile und Ausschussteile gleichermaßen berücksichtigt. Die Formel lautet daher:

Formel
Qualitätsfaktor = (produzierte Teile – Nacharbeitsteile – Ausschussteile) / produzierte Teile

Gerade bei komplexen Produktionsanlagen ist nicht immer die Maschine, an der der Ausschuss entsteht, auch für den Fehler verantwortlich. Wenn Beispielsweise eine Maschine fünf Einzelteile zu einem Ganzen montiert, und die Montage fehlschlägt, weil sich die Maße eines Bauteils außerhalb des Toleranzbereichs liegen, dann liegt das eigentliche Problem nicht bei der Montagemaschine, sondern im Prozess davor. Da die Suche nach dem tatsächlichen Verursacher Zeit und Ressourcen kostet, hat sich in vielen Unternehmen dennoch das Prinzip durchgesetzt, dass der Fehler der Anlage zugeordnet wird, an der er auffällt. Wer diesem Entdeckerprinzip folgt, darf deshalb nicht die falschen Schlüsse ziehen. In diesem Fall ist der OEE-Wert eher als Kennzahl für den gesamten Prozess zu sehen.

Ist mein Wert gut oder schlecht – und was mache ich damit?

Wer sich mit Themen wie Lean Management beschäftigt und in diesem Zusammenhang die Gesamtanlageneffektivität berechnet, der stellt sich zwangsläufig irgendwann die Frage: Ist mein OEE-Wert nun gut oder schlecht? Und wie gehe ich nun weiter vor?

Die Frage, ob ein erreichter Wert gut oder schlecht ist, kann pauschal leider niemand beantworten. Die Benchmarks sind je nach Branche sehr unterschiedlich. Die Rechner und Tabellen, die es überall im Internet gibt (zum Beispiel hier), sind daher häufig nur bedingt aussagekräftig. In den meisten Fällen ist es daher sinnvoll, sich Experten ins Unternehmen zu holen, die sich in Ihrer Branche auskennen und die Zahlen kompetent bewerten können.

Ganz generell lässt sich aber sagen: Sobald Sie einen OEE-Wert vorliegen haben, sollten Sie versuchen, den aktuellen Zustand zu verbessern. Wie Sie dies angehen können, erläutern wir im nächsten Abschnitt.

Mit diesen Maßnahmen verbessern Sie Ihre Gesamtanlageneffektivität

Es gibt eine ganze Reihe von Ansätzen, mit denen Sie die OEE Ihrer Anlagen verbessern können. Welcher der richtige ist, hängt nicht zuletzt davon ab, in welchem Teilbereich Sie den größten Handlungsbedarf vermuten. Wenn die Maschinenverfügbarkeit nahezu perfekt ist, Sie dafür aber extrem hohen Ausschuss produzieren, wäre ein Fokus auf die Qualität sicher ratsam.

Als Experten für Industrieservice wissen wir aber aus Erfahrung, dass in sehr vielen Unternehmen die Instandhaltung großes Optimierungspotenzial bietet. Mit einer neuen, modernen Instandhaltungsstrategie können Sie den Verfügbarkeitsfaktor deutlich verbessern – und häufig auch die Leistung (durch weniger kurze, ungeplante Stopps). Ob Sie dabei den ganzheitlichen oder einen eher pragmatischen Ansatz verfolgen, ist Geschmackssache. Wir stellen im Folgenden beide Varianten kurz vor.

Der ganzheitliche Ansatz: TPM

Viele Experten für Lean Management nennen TPM als eine Möglichkeit, die OEE zu verbessern. TPM steht ursprünglich für Total Productive Maintenance, ein Konzept, das die perfekte Instandhaltung zum Ziel hat. Inzwischen wird die Abkürzung aber auch für Total Productive Management benutzt. Bei diesem ganzheitlichen Ansatz wird das Konzept TPM auf alle Bereiche eines Unternehmens ausgeweitet. Das Ziel ist, Verluste und Verschwendung zu minimieren und einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess in Gang zu setzen.

Wir haben Total Productive Maintenance in einem vorherigen Blogbeitrag bereits ausführlich vorgestellt und gehen hier daher nicht weiter ins Detail. Zusammenfassend kann man aber sagen, dass TPM ein sehr langer Weg ist, der konsequent verfolgt werden muss, um erfolgreich sein zu können. Unternehmer müssen bereit sein, einen Kulturwandel in Ihrem Betrieb herbeizuführen. Das Konzept erfordert zudem gleich zu Anfang hohe Investitionen (unter anderem in die Fortbildung aller Mitarbeiter).

Der pragmatische Ansatz: eine zeitgemäße Instandhaltungsstrategie

Wer TPM konsequent umsetzt, kann damit große Erfolge erzielen. Kleinen und mittelständischen Betrieben fehlen aber häufig die Ressourcen, um solch einen gravierenden Veränderungsprozess konsequent bis zum Ende zu gehen. Die Experten der Günter Pauli GmbH empfehlen deshalb in vielen Fällen einen pragmatischen Ansatz, der sich zunächst auf die Modernisierung der Instandhaltung konzentriert. Der Grund dafür ist simpel: Unternehmen, die auf zustandsorientierte oder vorausschauende Instandhaltung setzen, verbessern Ihre OEE und sparen außerdem unnötige Kosten. In einem früheren Blogbeitrag sind wir bereits auf die Vor- und Nachteile der verschiedenen Instandhaltungsstrategien eingegangen. Daher wollen wir hier nur kurz die wichtigsten Unterschiede erklären.

  • Werden Maschinen immer nur dann gewartet, wenn eine Störung auftritt, spricht man von reaktiver Instandhaltung. Ungeplante Stillstände sind an der Tagesordnung, mit verheerenden Auswirkungen auf die Gesamtanlageneffizienz. Diese Strategie gilt als veraltet.
  • Wenn Maschinen nach einem festen Zeitplan regelmäßig gewartet werden, spricht man von vorbeugender Instandhaltung. Dies reduziert die ungeplanten Stillstände, führt aber zu sehr hohen Kosten. Denn häufig werden Bauteile getauscht, die noch gar nicht abgenutzt waren.
  • Dank moderner Sensorik ist es heute möglich, den Ist-Zustand einer Maschine permanent zu überwachen und sie nur dann zu warten, wenn es tatsächlich nötig ist. Diese zustandsorientierte Instandhaltung galt lange Zeit als sehr aufwändig und teuer, ist inzwischen aber längst auch für kleine Unternehmen erschwinglich und kann mittel- bis langfristig zu einer erheblichen Kostensenkung führen.
  • Die vorausschauende Instandhaltung geht sogar noch etwas weiter. Bei dem auch als Predictive Maintenance bekannten Konzept wird die gesamte Messtechnik vernetzt und die Anlage permanent analysiert. Das System lernt, Probleme zuverlässig vorherzusagen, ehe sie entstehen. Dadurch lassen sich Stillstände noch besser planen und weitere Kosten sparen.

Diese Vorteile bringt eine moderne Instandhaltungsstrategie

Die Verbesserung der OEE darf kein Selbstzweck sein, denn ein Unternehmen muss bei jeder Investition die Kosten und den Nutzen gegenüberstellen. Sinnvoll ist eine Investition nur dann, wenn sie einen positiven Return on Invest liefert. Die Modernisierung der Instandhaltung bietet genau das: Sie verbindet einen positiven ROI mit einer optimierten Effektivität und ist daher in zweierlei Hinsicht eine gute Entscheidung. Zustandsorientierte Instandhaltung senkt die Kosten um bis zu 23 Prozent und führt zudem dazu, dass Stillstandszeiten um 20 bis 25 Prozent sinken.

So unterstützt Sie die Günter Pauli GmbH

Wenn auch Sie Ihre Instandhaltung optimieren und dadurch ihre Gesamtanlageneffektivität verbessern wollen, steht Ihnen die Günter Pauli GmbH gerne mit Rat und Tat zur Seite. Dank unserer 50-jährigen Erfahrung als Dienstleister im Industrieservice kennen wir die Bedürfnisse unser Kunden. Und weil wir uns intensiv mit Themen wie Industrie 4.0, Predictive Maintenance und TPM beschäftigen, sind wir der richtige Partner für alle Unternehmen, die ihre Instandhaltung auf das nächste Level bringen möchten. Sie profitieren dabei nicht nur vom Know-How unserer Mitarbeiter, sondern auch von den innovativen Produkten wie Smartmace und Mindtainr, die wir für unsere Kunden entwickelt haben.

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Möchten auch Sie die Produktivität Ihrer Anlagen verbessern und gleichzeitig die Instandhaltungskosten senken? Dann lassen Sie sich noch heute unverbindlich von uns beraten.

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