Die entscheidende Kennzahl für Produktivitätssteigerungen in der Fertigung Overall Equipment Effectiveness OEE

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1 1 Die entscheidende Kennzahl für Produktivitätssteigerungen in der Fertigung Overall Equipment Effectiveness OEE

2 Einführung in OEE Eine erfolgreiche Methode für Produktivitätssteigerungen in der Fertigung Eine Nettosenkung der Betriebskosten wirkt sich direkt und positiv auf das Geschäftsergebnis aus. Unternehmen können ihren Ertrag ohne Abstriche bei der Rentabilität steigern, indem sie den langfristigen Verschuldungsgrad mit einbeziehen. Da die Finanzwelt darauf Wert legt, dass ein Unternehmen in der Lage ist, seine Produktivität zu maximieren und die bestehenden Anlagen zu nutzen, müssen Sie Ihre Prozesse ständig messen, analysieren und anpassen. Das kann mit einer auf Produktivitätsgewinne, Kostensenkungen mit höherer Effizienz und Maximierung der Kapitalrendite ausgerichteten rigorosen Strategie erreicht werden. Eine solche Produktivitätssteigerung ist jedoch eine komplexe Angelegenheit und betrifft Arbeit, Anlagen, Betriebsmittel, Verfahren, Qualität und Kapitalanlagen. In einem Verbesserungsplan haben die meisten Hersteller folgende Ziele gemeinsam: Steigerung der Kapazität / Verkürzung der Fertigungszeit Steigerung der Kapitalrendite Senkung der Betriebskosten Bessere Kapitalverwaltung Steigerung der Gesamtrendite für die Aktionäre Wie können diese Ziele erreicht werden? Overall Equipment Effectiveness (OEE), auch Gesamtanlageneffektivität genannt, hat sich zu einer erfolgreichen Methode zur Beurteilung der Produktivität von Produktionssystemen entwickelt. Dieses ebook ist ein Leitfaden zur OEE, mit dem Sie Ihr Team anleiten können.

3 Definition von OEE OEE ist eine effiziente Methode zur Steigerung der Produktivität von Fertigungsprozessen. Seit Anfang der 90er Jahre hat sich OEE zum führenden Konzept für die genaue Messung der tatsächlichen Produktivität von Anlagen entwickelt. Anfangs stand OEE immer mit Programmen zur Total Productive Maintenance (TPM) in Verbindung. Inzwischen wird sie als wirksames Mittel zur Beurteilung von Kennzahlen (Key Performance Indicators - KPIs) angesehen. Definitionsgemäß ist OEE das Produkt der Prozentsätze der Kategorien Verfügbarkeit, Leistung und Qualität. OEE = Verfügbarkeit * Leistung * Qualität Total Productive Maintenance (TPM) ist ein die Lebensdauer aller Anlagen erfassendes Wartungssystem: Planung, Fertigung und Wartung. Leistungssteigerung durch Eliminieren der 6 wichtigsten Verschwendungsarten. OEE ist die Formel, nach der in einem TPM-Programm, die Anlageneffektivität bestimmt wird. Wobei: Verfügbarkeit = Verluste durch Ausfallzeit Leistung = Geschwindigkeitsverluste Qualität = Verluste durch Mängel

4 Erläuterung der OEE-Terminologie OEE setzt sich aus 3 Kategorien zusammen: Verfügbarkeit Verhältnis von Betriebszeit zu geplanter Produktionszeit Leistung Rate, mit der die Anlagen die verfügbare Zeit in ein Produkt umwandeln. Verfügbarkeits- und Qualitätsverluste gehen nicht in die Berechnung ein. Qualität Prozentsatz der die Spezifikationen erfüllenden Teile. OEE erkennt die Qualität als nur einen Aspekt der Anlagenauslastung. Jede dieser OEE-Komponenten steht für Verluste, die die Produktionszeit verkürzen. Wir beginnen mit der zur Verfügung stehenden Gesamtzeit und ziehen davon die durch Verfügbarkeit (Stillstandszeiten), Leistung (Geschwindigkeit) und Qualität (Ausschuss/Nacharbeit) bedingten Zeitverluste ab. Die Auswirkungen dieser Verluste auf die Produktionszeit sind leicht zu erkennen. Die Fertigungszeit macht nur noch einen Bruchteil der verfügbaren Gesamtzeit aus. Wenn man die Verluste versteht und berücksichtigt, können die nötigen Maßnahmen ergriffen werden, um die Fertigungszeit optimal zu steigern. Abb. 1 stellt die durch die verschiedenen OEE-Kategorien bedingten Zeitverluste dar. Zur Verfügung stehende Gesamtzeit Geplante Produktionszeit Betriebszeit Verfügbarkeitsverluste Geplanter Stillstand* Nettobetriebszeit Fertigungszeit Qualitätsverluste Leistungsverluste } OEE Abb. 1 Zeitverluste *Die geplante Stillstandszeit, oder die Zeit, in der die Produktionskapazität nicht benötigt wird, geht normalerweise nicht in die OEE-Berechnung ein.

5 Zur Verfügung stehende Gesamtzeit: Die Zeit, zu der der Betrieb geöffnet ist und zur Produktion genutzt werden könnte (ohne Urlaubszeit). Geplante Produktionszeit: Die zur Verfügung stehende Gesamtzeit abzüglich der geplanten Stillstandszeit. Zur geplanten Stillstandszeit könnten Essenspausen oder planmäßige Wartung gezählt werden; Umstellungen werden oft als Verlust an geplanter Produktionszeit eingestuft. Betriebszeit: Die Differenz zwischen geplanter Produktionszeit und den Verlusten durch Ausfallzeit. Zu den Ausfallzeiten zählen der Ausfall von Anlagen, außerplanmäßige Wartung, Rüstzeiten und Umstellungen. Das geht in die OEE-Berechnungen ein. Nettobetriebszeit: Die Differenz zwischen Betriebszeit und Zeitverlust durch reduzierte Geschwindigkeit. Zur reduzierten Geschwindigkeit zählen der Betrieb von Anlagen mit gedrosselter Geschwindigkeit (längere Zykluszeit), häufige Kurzstillstände, ohne dass Wartung erforderlich ist, und gewisse Bedienerfehler. Das geht in die OEE-Berechnungen ein. Fertigungszeit: Die Differenz zwischen Nettobetriebszeit und Zeitverlust durch Qualitäts-probleme. Zu den Qualitätsverlusten zählen Ausschuss und Nacharbeit von Produkten. Das geht in die OEE-Berechnungen ein. Abb. 1 beschreibt die Berechnung der einzelnen OEE-Kategorien.

6 OEE-Berechnungen Verluste durch Ausfallzeit Verfügbarkeit: Das Verhältnis von Betriebszeit zu geplanter Produktionszeit (die Betriebszeit ist die geplante Produktionszeit abzüglich Verlusten durch Ausfallzeit). 100 % Verfügbarkeit bedeutet, dass der Prozess ohne Stopps abgelaufen ist. Verfügbarkeit = Betriebszeit / Geplante Produktionszeit Geschwindigkeitsverluste Leistung: Das Verhältnis von Soll-/Idealgeschwindigkeit zu Istgeschwindigkeit. 100 % Leistung bedeutet, dass der Prozess durchgehend bei maximaler Sollgeschwindigkeit abgelaufen ist. Leistung = Gefertigte Teile / (Idealgeschwindigkeit * Betriebszeit) Qualitätsverluste Qualität: Das Verhältnis von einwandfreien Produkten zur Gesamtzahl der Produkte. 100 % Qualität bedeutet, dass es weder Ausschuss noch Nacharbeit gegeben hat. Qualität = Einwandfreie Teile / Gefertigte Teile 6

7 Definition von OEE-Ereignissen In jeder OEE-Kategorie gibt es mehrere Ereignisse, die erkannt, richtig gemessen und analysiert werden müssen. Bei manchen Situationen (oder Ereignissen) muss man vielleicht genauer überlegen, zu welcher Kategorie sie gehören. So könnten z. B. Kurzstillstände und Bedienerfehler den Verfügbarkeits- (Ausfallzeit) oder Leistungsverlusten (Geschwindigkeit) zugerechnet werden. Die richtige Einstufung beruht auf den konkreten Fertigungsprozessen und Anlagen. Eine einheitliche Einstufung der Ereignisse ist wichtig, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten. Wie oben beschrieben, gibt es viele Ereignisse, die sich auf die OEE auswirken. Durch Anwendung eines OEE-Verfahrens können diese üblicherweise auftretenden Verlustereignisse verringert und die Gesamtproduktivität der Anlage gesteigert werden. In Abb. 2 sind die gängigen Verlustereignisse und die zugehörigen Kategorien aufgeführt. Gängige Ereignisse OEE-Kategorie Anmerkung Ausfall von Anlagen Verfügbarkeitsverlust Je nach den Gegebenheiten der Produktionsumgebung könnten gewisse Arten von Ausfällen, bei denen keine Wartung erforderlich ist, als Leistungs-/Geschwindigkeitsverluste eingestuft werden Prozesseinrichtung und Verfügbarkeitsverlust Umfasst gewisse Bedienerfehler und Produktumstellungen Einstellungen Kurze Stopps und Leerlauf Leistungsverlust Bei kurzen Stopps ist normalerweise keine Wartung erforderlich. Allgemein könnten Probleme mit Betriebsmitteln als Leistungs- /Geschwindigkeitsverluste eingestuft werden Reduzierte Geschwindigkeit Leistungsverlust Faktoren wie das Alter der Anlagen oder Produktionsstörungen, die verhindern, dass ein Arbeitsgang mit maximaler Sollgeschwindigkeit abläuft, gehören zu dieser Kategorie Ausschuss beim Anfahren Qualitätsverlust Produktionsverlust (Ausschuss) in den Anfangsphasen des Anfahrens (Übergang), bevor ein stabiler Zustand erreicht wird (in dem regulär einwandfreie Produkte gefertigt werden) Ausschuss während der Produktion Qualitätsverlust Verlust an Produkten (Ausschuss wegen Mängeln) während der normalen Produktionsphasen Abb. 2

8 Was gilt als OEE mit Weltklasseniveau? Der Zweck der Durchführung eines OEE-Programms ist die Produktivitätssteigerung. Es ist wichtig zu wissen, was Sie erreichen wollen. Was gilt als OEE mit Weltklasseniveau? Sind die OEE- Komponenten an sich wichtig? Das sind äußerst bedeutsame Fragen. Nach allgemeiner Übereinkunft gilt eine OEE von mindestens 85 % als Weltklasseniveau. Die meisten Fertigungsbetriebe haben dagegen eine OEE im Bereich von %. Tägliche Schwankungen von etwa 10 % sind für diese Betriebe nichts Ungewöhnliches hier besteht Verbesserungspotential. Komponenten einer Weltklasse-OEE 90% x 95% x 99.9% = 85% Verfügbarkeit Leistung Qualität Gesamt-OEE

9 Eine OEE mit Weltklasseniveau zu erreichen, ist eine Herausforderung, für die ein rigoroses Programm durchgängig befolgt werden muss. Das bedeutet regelmäßige Messungen, Analysen und den Ergebnissen entsprechende Maßnahmen. Wichtig ist dabei, dass alle vier Zahlen (OEE, Verfügbarkeit, Leistung und Qualität) gemeinsam und einzeln betrachtet werden müssen. Es mag zwar widersprüchlich erscheinen, weil OEE ein Maß für die Produktivität ist, aber auch ohne akzeptable Werte bei den einzelnen Komponenten ist eine gute OEE möglich. Da jede OEE-Komponente dasselbe Gewicht hat (A*P*Q), muss jede von ihnen sorgfältig geprüft werden. Machen Sie keine Abstriche bei der Qualität (mehr Ausschuss oder Nacharbeit), um den Ausstoß oder die Leistung zu erhöhen. Wenn zum Erreichen einer höheren OEE kein Gleichgewicht herrscht, kann das Ergebnis inakzeptabel sein. Kleiner Tipp Jede OEE-Komponente eingehend prüfen: Verfügbarkeit Leistung Qualität Gesamt-OEE 9

10 OEE-Richtwerte Kleinserienfertigung Diskrete Fertigung Nahrungsmittel & Getränke / Konsumgüter Pharma- und Biotechnologie Prozessfertigung Höchste genannte OEE Mittlere OEE Niedrigste genannte OEE Durchschnittlicher OEE-Bereich In einer von LNS Research kürzlich vorgenommenen Umfrage gaben fast 200 Unternehmen aus verschiedenen Branchen ihre OEE-Zahlen bekannt. Diesen Ergebnissen zufolge scheint eine Reihe von Betrieben vor allem in der Pharma- und Biotechnologie und in der diskreten Fertigung eine Weltklasse-OEE aufzuweisen aber inwieweit entspricht das der Realität? In diesen Bereichen scheinen die Zahlen im Vergleich zu den meisten Herstellern ziemlich aufgebläht zu sein. In der Praxis weisen diese Branchen erschreckendere OEE-Werte auf. Mit den richtigen Methoden, technischen Fähigkeiten und Infrastrukturen sind Fertigungszahlen von Weltklasse möglich. Sie können die Zahlen nicht falsch darstellen, wenn Sie daran arbeiten möchten. Genaue und automatisierte Echtzeiteinblicke in Ihren Betrieb erhalten Sie mit TrakSYS. Betrachten wir ein Beispiel aus dem echten Leben.

11 Ein echtes Beispiel Es ist zwar gut zu wissen, was OEE und ihre Komponenten bedeuten, aber um das Konzept richtig zu verstehen, ist ein echtes Beispiel hilfreich. Betrachten wir eine Getränkefabrik mit folgendem Produktionsplan für den Abfüllbereich: Bezeichnung Daten Geplante Betriebstage 5 Anzahl Schichten Geplanter Stillstand insgesamt Ausfallzeit Sollrate (Idealrate) 15 (3 pro Tag, je 8 Std.) Min. (160 Min./Schicht) Min. (für alle Schichten) 600 bpm (Flaschen pro Minute) Hergestellte Flaschen insgesamt Ausschuss an Flaschen Abb. 4 Produktionsdaten zur Berechnung der OEE und ihrer Komponenten

12 Aufgliederung Echtzeit- Anlagendaten Geplante Produktionszeit Verfügbare Gesamtzeit Geplanter Gesamtstillstand = Minuten Betriebszeit Geplante Produktion - Ausfallzeit = Minuten Einwandfreie Flaschen Flaschen insgesamt Ausschuss an Flaschen = Berechnete Werte Verfügbarkeit Betriebszeit / Geplante Produktionszeit / = 0,73 (oder 73 %) Leistung Hergestellte Flaschen / (Idealrate * Betriebszeit) / ( 600 bpm * ) = 0,7777 (oder 77 %) Qualität Einwandfreie Flaschen / Hergestellte Flaschen insgesamt / = 0,99 (oder 99 %) KPI OEE Verfügbarkeit * Leistung * Qualität 0,73 * 0,77 * 0,99 = 0,57 (oder 57 %)

13 Wenn man davon ausgeht, dass OEE auch definiert werden kann als: OEE = Fertigungszeit / Geplante Produktionszeit Dann gilt: Fertigungszeit = OEE * Geplante Produktionszeit = 0,5748 * Minuten = 2.759,04 Minuten Wenn nun die Ausfallzeiten und Kurzstillstände um 10 % oder 125 Minuten verringert würden, könnte derselbe Betrieb im selben Zeitraum von fünf Tagen Flaschen mehr produzieren (wenn man von derselben effektiven Leistung ausgeht). Bei einem Großhandelspreis von 0,85 pro Flasche könnte der Abfüllbereich in jedem 5-Tages- Zeitraum mehr verkäufliche Produkte im Wert von herstellen. Wenn der Abfüllbereich 260 Tage im Jahr arbeitet, könnte somit ohne zusätzliche Schichten oder Überstunden eine Mehrproduktion im Wert von erzielt werden.

14 Schlussfolgerung Der globale Wettbewerb verlangt die Optimierung von Ressourceneinsatz, Arbeit und Prozessen und macht die Overall Equipment Effectiveness (OEE) damit zu einem entscheidenden KPI. Obwohl es für eine kontinuierliche Verbesserung wichtig ist, kämpfen viele Unternehmen immer noch mit dem Erfassen genauer OEE-Daten und dem Ermitteln der Hauptursachen von Produktivitätsschwankungen. Das manuelle Erfassen von OEE-Daten, z. B. mit Clipboards und Whiteboards, ist oft ungenau, wird mit Verspätung vorgenommen bzw. bedeutet mehr Schreibarbeit und Bedienerabhängigkeit. Der nächste Schritt zur Verbesserung ist der Einsatz einer Software, die die Steuersysteme für den Betrieb der Anlage direkt überwachen kann. Webbasierte Berichte, automatische Warnungen per oder SMS und Webjournale bilden ein hochmotiviertes und reaktionsfähiges Team für deutliche Verbesserungen. Diese Ergebnisse werden direkt mit speziellen Initiativen des Betriebes verknüpft, sei es eine Erweiterung der Kapazität der bestehenden Anlagen, eine Verkürzung der Umstellzeiten, die Reduzierung von Überstunden, die Verringerung von Nacharbeit und für den Kunden. 14

15 Über acs Die acs ag ist ein führender Anbieter industrieller Automatisierungs- und Informationssoftware für Produktionsprozesse, in den Bereichen Prozess- und Hybrid-Industrie, Lebensmittelindustrie, Chemie, Pharma, Coating und Medizinaltechnik. Auf die Kundenbedürfnisse ausgerichtete Anwendungssoftware beschleunigt wichtige Produktionsvorgänge, steigert die Produktivität, optimiert Prozessabläufe. acs Komplettlösungen kommen aus einer Hand. Über Beratung, Konzeption und Planung werden die Kundenprojekte bis zum Einsatz von acs begleitet. Über Parsec Parsec Automation Corp. (Parsec) ist der Entwickler von TrakSYS, der führenden Echtzeit-Operations- & Performance-Management-Software. Weltweit verlassen sich Fertigungsunternehmen auf Parsec, wenn sie flexible und konfigurierbare Tools für die effizientere Ausführung von Fertigungsabläufen über die Wertschöpfungskette hinweg benötigen.

16 Adresse acs ag Roland Bieri - CEO Flawilerstrasse 27 - CH 9500 Wil (SG) Schweiz Tel.: rb@acs-ag.ch