OEE Die Kennzahl der Produktion

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1 S e i t e 1 OEE Die Kennzahl der Produktion TEIL: 1 von 2 Einleitung In vielen Branchen hat sich die Informationstechnologie über die letzten Jahre tief in die Abläufe und Strukturen der Unternehmen niedergeschlagen. Der erfolgreiche Einsatz von IT zeichnet sich unter anderem darin aus, dass Kosten eingespart, Umsätze gesteigert und Prozesse optimiert werden können. Unter dem steigenden Wettbewerbsdruck suchen Unternehmen nach einem neuen Selbstverständnis, sie verändern ihre Geschäftsmodelle, stossen unrentable Bereiche ab, fokussieren sich auf neue strategische Kerngebiete, entwickeln neue Produkte und Geschäftsmodelle die wiederum neue Anforderungen an die Unternehmens-Prozesse bzw. auch an die IT- Systeme stellen. Neben einer exzellenten Qualität, hoher Flexibilität, umfassendem Service am Kunden und der Reduzierung von Durchlaufzeiten, sind vor allem Steigerungen der Effizienz Erfolgsfaktoren, damit Unternehmen Wettbewerbsvorteile erringen. Ein wesentliches Kriterium zur Effizienzsteigerung sind Spitzenleistungen in der Produktion. Diese stossen bei ansteigender Produkt- und Variantenvielfalt sowie in komplexen und hoch technisierten Produktionsprozessen jedoch an ihre Grenzen. Um die Effizienz zu verbessern, müssen Verschwendungen innerhalb der Prozessketten genau identifiziert und Massnahmen zu einer schrittweisen Steigerung der Effizienz abgeleitet werden. Anhand diverser Kennzahlen lassen sich Schwachstellen und Verluste in den Produktions-Prozessen identifizieren und entsprechend optimieren. Der Fokus dieser Publikation richtet sich auf die Identifikation von Maschinen-Verlusten bzw. auf die Verbesserungs-Potentiale solcher. Kennzahlen als Führungsinstrument Kennzahlen, die einzeln und regelmassig erhoben werden, haben zweifelsfrei ihren Wert für das Controlling. Häufig fokussieren sich Unternehmen bei der Erhebung aber auf solche Kennzahlen, die ausschliesslich Veränderung bei finanzwirtschaftlichen Grossen anzeigen. Dies bringt jedoch zwei wesentliche Nachteile: Finanzkennzahlen sind im Regelfall Spätindikatoren, die erst mit (teils erheblicher) zeitlicher Verzögerungen Hinweise über die Richtigkeit einer Entscheidung geben. So schlägt sich beispielsweise eine Veränderung in einem Produktions-Prozess erst nach geraumer Zeit nieder. Finanzkennzahlen geben keine Auskunft über die sie beeinflussenden Unternehmens-Aktivitäten. Wenn sich nun eine Finanzkennzahl im Laufe der Zeit verändert, bleiben die Ursachen und damit die Ansatzpunkte für unternehmerische Massnahmen häufig verdeckt. Das Konzept der Balanced-Scorecard (BSC) Das Kennzahlensystem der BSC setzt an dieser Kritik an und verknüpft nun mehrere Kennzahlen so miteinander, das auch diejenigen Prozesse mit Kennzahlen durchleuchtet werden, die für die Veränderung der Finanzkennzahlen verantwortlich sind. Weiter lenkt die BSC das Augenmerk verstärkt auf Frühindikatoren und hilft so, Fehlentwicklungen aufzudecken,

2 S e i t e 2 bevor sie sich in finanziellen Misserfolg niederschlagen. BSC geht vom Grundgedanken aus, dass mehrere Kennzahlen aus verschiedenen Ebenen der Wertschöpfungskette miteinander verknüpft werden. Folgende vier Perspektiven der unternehmerischen Tätigkeit werden mit Kennzahlen beleuchtet: Mitarbeiter-Perspektive: Diese Kennzahlen messen die Leistungsbereitschaft, Motivation und Qualifikation der Mitarbeiter und geben so Auskunft über die Human-Resources sowie deren Lern- und Entwicklungs- Potentiale. Prozess-Perspektive: Hier werden die unternehmensinternen Produktions-, Dienstleistungs- und Marketing-Prozesse beleuchtet und Aussagen zur Effizienz und Anpassungs- Fähigkeit der Auf- und Ablauf- Organisation getroffen. Markt-Perspektive: Diese Kennzahlen beobachten die Entwicklung des relevanten Marktes und betrachten die Positionierung eines Unternehmens gegenüber den Kunden, Lieferanten und seinen Konkurrenten. Finanz-Perspektive: Diese Dimension umfasst die Finanzkennzahlen und gibt Auskunft über die Vermögens-, Finanz- und Ertragslage eines Unternehmens. Durch die Verknüpfung der vier Perspektiven gelingt es, dem Management und Mitarbeitern einen laufenden Überblick der Entwicklung des unternehmerischen (Miss-) Erfolgs und dessen Ursachen zu geben. OEE-Kennzahlen als möglicher Bestandteil der BSC Die Overall Equipment Effektiveres (OEE) Kennzahlen beleuchten die maschinellen Produktions-Prozesse und fallen somit eindeutig in die Prozess-Perspektive der BSC. Die folgenden Ausführungen beziehen sich nun mehrheitlich auf die OEE-Kennzahlen. Was ist OEE und warum ist OEE wichtig? Overall Equipment Effectiveness (OEE) oder auch Gesamtanlagen-Effektivität genannt, ist ein Messinstrument, mit dem Produktionsverluste einer Maschine aufgedeckt werden, so dass diese mit Hilfe von Optimierungs- Strategien wie Total Productive Management (TPM), Lean-Production, Six- Sigma, Kaizen oder EFQM behoben werden können. OEE war ursprünglich ein Werkzeug im Rahmen von TPM. Doch ist die Nutzung von OEE auch sinnvoll und sogar notwendig, wenn sich das Unternehmen für einen anderen Verbesserungsansatz entschieden hat. Egal welcher Ansatz zur Anwendung kommt, die entsprechenden Produktionsanlagen sollten immer beherrscht und zuverlässig arbeiten. Das Messen der Maschinen-Effektivität mit OEE ist ein wesentliches Element aller bedeutenden Verbesserungs-Ansätze. OEE macht sichtbar, welche maschinen- und prozessabhängigen Verluste minimiert werden müssen. Unsichtbare Verluste sind schwierig zu identifizieren. OEE bietet hierfür die Möglichkeit, alle Effektivitäts-Verluste deutlich strukturiert zu erkennen, so dass diese zielgerichtet reduziert werden können. OEE konzentriert sich auf Maschinen und nicht auf Personen Mit OEE überwachen die Prozessverantwortlichen in erster Linie die Maschine bzw. den Prozess der Wertschöpfungskette und nicht die Produktivität des Maschinenbedieners. Durch die OEE- Ergebnisse erfahren die verantwortlichen Personen wie gut die Maschinen arbeiten oder exakter ausgedrückt, wie gut der entsprechende Teil des Produktions-Prozess

3 S e i t e 3 beherrscht wird. OEE liefert keine Erkenntnisse über die Ursachen auftretender Verluste, sondern zeichnet nur auf, was vor sich geht und liefert somit die Entscheidungs-Grundlagen für mögliche Verbesserungs-Strategien auf. Nur 6% aller Probleme sind unmittelbar auf den Menschen zurückzuführen; 94% verursacht das System in dem diese Menschen arbeiten (Quelle: Dr. Deming). OEE versus Lean-Sigma OEE misst die gesamte Bandbreite der Effektivitätsverluste von Produktionsanlagen. Lean-Production und Six-Sigma bieten geeignete Werkzeuge bzw. Verbesserungs-Strategien an um diese Verluste zu reduzieren. Die ursprüngliche Idee von Six-Sigma konzentriert sich auf die Steuerung des technischen Prozesses, so dass die Produkte eine gleichbleibende Qualität aufweisen. Aus Sicht des gesamten Produktionsablaufes ist die Qualität nur eine von mehreren Komponenten. OEE befasst sich ausser der Qualität auch mit der Produktions-Geschwindigkeit und der Maschinen-Verfügbarkeit. Während Lean- Production eher die Logistik und die Abfolge verschiedener Prozess-Schritte verfolgt. Welche Arten von Maschinen- Verlusten werden betrachtet? Um eine deutliche Übersicht der unterschiedlichen Arten von Verlusten mit all ihren spezifischen Merkmalen zu erhalten, unterscheidet OEE drei grundlegende Verlustbereiche. Verfügbarkeits-Verlust Leistungs-Verlust Qualitäts-Verlust Verfügbarkeits-Verlust Die Anlagenverfügbarkeit berechnet das Verhältnis zwischen Stillstandzeit zur theoretisch möglichen Produktionszeit. Sie wird durch Maschinen- und Werkzeug- Störungen reduziert. In der täglichen Fabrikpraxis hat sich gezeigt, dass die Anlagenverfügbarkeit bei Engpassmaschinen also bei Maschinen mit einer permanent erhöhten Auslastung, eher zu steigern ist als bei Maschinen deren Auslastung nicht permanent hoch ist. Dies hat sicherlich damit zu tun, dass so genannte Engpassmaschinen eine höhere Priorität besitzen und damit auch eine grössere Aufmerksamkeit geniessen. In der Praxis lassen sich drei wesentliche Verlustquellen definieren, die auf die Anlagenverfügbarkeit wirken: Anlagenausfall durch Störungen: Hierzu zählen sämtliche Zeiten, die zur Beseitigung des Maschinendefekts aufgewendet werden. Vorbeugende Massnahmen durch Instandhaltung und Reinigung der Betriebsmittel können die Auftritts-Wahrscheinlichkeit des Ausfalls minimieren. Wartungsarbeiten hingegen, die während der Produktionszeit erfolgen, sind sehr teuer, weil sie zusätzlich zu den Wartungskosten auch die Kosten des Produktionsausfalls erzeugen. Warten durch Rüsten und Einstellen: In der Rüstzeit werden alle Zeiten abgebildet, die zum einmaligen Auf- und Abrüsten des Betriebsmittels bis zur Freigabe zur Fertigung benötigt wird. Dies sind in der Hauptsache begründete Stillstande der Fertigungseinrichtung durch Wechsel des Werkzeuges oder des Materials bzw. durch Einstellen der Maschinen zur Fertigungsfreigabe. Rüstzeiten sind planbar, das heisst das benötigte Personal kann danach flexibel ausgerichtet werden. Linien Beschränkungen: Stillstand durch Probleme bei Anfuhr und Abtransport innerhalb einer Produktionslinie oder einer Serie verketteter Prozesse werden als besondere Form von Wartezeit definiert. Dieser Stillstand entsteht an einer anderen Stelle und nicht ursachlich an der betrachteten Maschine.

4 S e i t e 4 Leistungs-Verlust Der Leistungsgrad einer Anlage ist dadurch begründet, dass sie nicht immer mit der höchsten Geschwindigkeit nach Angabe des Maschinenherstellers laufen kann. Bei dieser Kennzahl wird der Grad der Ausnutzung von tatsächlich produzierten Teilen zu technisch möglichen Teilen pro Zeiteinheit gemessen. Beispiel: Die Anlage kann laut Hersteller 100 Stück pro Minute fertigen, aber im praktischen Einsatz in der Fabrik sind es nur noch 85 Stück pro Minute. Die Taktzeiten an den Maschinen sind abhängig von den Fertigungsprozessen, von den zu bearbeitenden Werkstücken, aber auch vom Bedienpersonal. Kurzstillstände: Wenn eine Maschine bisweilen stockt und keine stabile Geschwindigkeit erreicht, dann kann leicht der ganze Produktionsablauf behindert werden. Diese kurzen Stopps und der daraus resultierende Geschwindigkeitsverlust werden meist durch kleine Störungen verursacht (Bsp. durch Produkte, die Sensoren blockieren oder auf Förderbändern festsetzen). Diese wiederholten Störungen können die Effektivität der Maschine drastisch einschränken. Anmerkung: In der Theorie sind Kurzstillstände als Verfügbarkeitsverluste definiert. Da diese Stillstände in den meisten Fällen weniger als 5 Minuten dauern, werden diese nicht einzeln als Verfügbarkeitsverluste registriert, sondern als Geschwindigkeitsverlust angesehen. Verringerte Bearbeitungsgeschwindigkeit: Jedes Betriebsmittel besitzt eine optimale Taktzeit je Produkt. Sollte die Zeitspanne zwischen geplanter Taktzeit im Arbeitsplan und tatsächlich benötigter Zeit für den Prozessschritt überschritten werden, werden verfügbare Kapazitäten verschwendet. In den meisten Fällen erfolgt die Rückmeldung einzelner Arbeitsschritte in der Fabrik auf der Basis geplanter Taktzeiten im Arbeitsplan. Die aufgewendeten IST-Zeiten sind insbesondere bei kleineren und mittelständischen Unternehmen in der Regel in den wenigsten Fällen bekannt. Qualitäts-Verlust Sie gibt den Anteil der erzielten Gut-Menge in Relation zur tatsächlichen Einsatzmenge an. Diese Kennzahl ist ein Indikator über das Qualitätsniveau des zu verarbeitenden Materials und der anfallenden Fertigungsprozesse an den Betriebsmitteln. Je höher die erzielte Gut-Menge, desto besser ist die Qualität der Fertigungsprozesse. Prozessfehler - verursachen Ausschuss und Nacharbeit: Störungen und Verlustquellen durch Prozessfehler sind teilweise durch Versuche mit Betriebsmitteln, Werkzeug und Material zu kompensieren. Reduzierte Ausbringung durch Anlaufverluste beim Produktionsanlauf bis zum stabilen Prozess: Zu diesem Bereich zählen sicherlich auch alle Tätigkeiten, die für Versuche von Werkzeugen und/oder Material benötigt werden. Da sowohl neue Werkzeuge als auch geänderte Werkzeuge eingefahren werden müssen, ist dies sinnvollerweise nur auf den Originalmaschinen durchzuführen. Ein hohes Qualitätsniveau sichert dem Unternehmen lange Produktlebenszyklen, die sich als strategischer Wettbewerbsvorteil ausbauen lassen. Zur Sicherstellung qualitativ hochwertiger Produkte fallen Fehler-Verhütungskosten, Prüfkosten und Fehlerkosten an. Im Sinne einer präventiven Qualitätssicherung gilt es, potenzielle Fehlerquellen möglichst schon im Entwicklungs- bzw. Fertigungsbereich zu lokalisieren und entsprechende Präventiv- Massnahmen einzuleiten. Verluste in unterschiedlichen Produktionszweigen Es gibt viele Möglichkeiten, die industrielle Produktion bestimmten Typen zuzuordnen. Aus Sicht der OEE eignet sich eine Untergliederung in folgende Produktionszweige:

5 S e i t e 5 Diskrete Fertigung (Herstellung von Stückgütern wie Flaschen, Schrauben, usw.) Batch-Fertigung (Herstellung von Bier, Synthese von Kunstharz, usw.) Prozess-Fertigung (Herstellung von chemischen Reinigungsmitteln, Benzin, usw.) Typische Verluste bei der Batch- Fertigung Bei der Produktion in Batches oder Chargen (die Maschine stösst die Produkte nicht einzeln aus, sondern gleichzeitig in einer grossen Menge) herrscht eine andere typische Verlustverteilung: Typische Verluste bei der diskreten Fertigung Bei der Stückfertigung (Bsp. Verpackungs- Industrie) treten Effektivität-Verluste hauptsachlich auf bei: Der Verfügbarkeit (Wartezeiten, Störungen, Linien Beschränkungen) Der Leistung (reduzierte Geschwindigkeit, Kurzstillstande) Die Maschinenbediener stellen fast intuitiv ein Gleichgewicht zwischen Produktion, Leerlauf und der richtigen Geschwindigkeit der Maschine her, um ein Minimum an Ausschuss zu produzieren bzw. Störungen zu riskieren. Die Anlagen haben oft zahlreiche bewegliche Teile, die eingestellt werden müssen. Dies führt schnell zu Fehfunktionen oder langwierigen Störungen. Häufig wird ein beträchtlicher Teil der Verluste durch Linien Beschränkungen verursacht. Lean- Production konzentriert sich schwerpunktmassig auf diese Problematik. Verfügbarkeit (umrüsten und warten) Leistung (reduzierte Geschwindigkeit und eine geringere als technisch mögliche Batch-Grösse) Qualität (Chargen-Verluste, Ausschuss oder B-Produkte) Bei der Batch-Fertigung werden grosse Mengen des Produktes gleichzeitig hergestellt. Die Wartezeiten (Bsp. bei der Befüllung, Leerung und Reinigung der Anlage zwischen zwei unterschiedlichen Rezepturen), können sich extrem lange hinziehen. Die Geschwindigkeit wird enorm beeinträchtigt, wenn Stoffe erst vorgewärmt oder homogenisiert werden müssen, jedoch auch dann, wenn die Anlage nur einen Teil der technischen Kapazitäten nutzt (Bsp. wenn ein Behälter nicht vollständig gefüllt wird). Erschwerend kommt hinzu, dass das Qualitätsniveau deutlich gemindert wird, wenn eine Charge die Spezifikation nicht einhält.

6 S e i t e 6 Typische Verluste bei der Prozess- Fertigung Bei der Prozess-Fertigung (das Produkt ist in der Regel ein Fliess-Gut und kommt in einem konstanten Fluss aus der Anlage) liegt der Schwerpunkt wiederum auf anderen Verlusten: Leistung (gedrosselte Geschwindigkeit der Anlagen) Qualität (Nachbearbeiten / Zyklen / Rücklauf), Produkte ausserhalb der Spezifikation, Verschwendung während des Produktwechsels) Produziert wird häufig an sehr teuren Anlagen. Zahlreiche technische Einrichtungen verhindern, dass an der Anlage Produktions-Ausfälle vorkommen. Empfindliche Maschinen-Teile sind meist redundant vorhanden, so dass bei Störung, Ausfall oder Wartung des einen Teils die Produktion nicht gestört wird. Ebenfalls werden oft Vorkehrungen getroffen, die einen Stillstand durch Produktion minderer Qualität vermieden. Solche Produkte werden dann häufig mittels einer Ruckfuhr- Einrichtung erneut dem Produktions-Prozess zugeführt. Auch wenn diese nicht immer auf Anhieb entdeckt werden, kennt diese Form der Produktion oft immense verborgene Leistungsverluste, da hierbei die verschiedenen Teile des Ganzen mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit arbeiten. Die gesamte Produktion, die nicht auf Anhieb den Qualität-Anforderungen entspricht (Spezifikation), wird von OEE als Verlust klassifiziert. Fazit So lange der tägliche Produktionsprozess nicht dem Ideal entspricht, ist es unumgänglich die Abweichungen aufzuzeigen und Strategien (Bsp. Lean- Sigma) zu entwickeln, diese zu beseitigen. Die Messung und Analyse der genannten Verlustarten bzw. die Diskrepanz zwischen Ideal und Realität ist der erste Schritt zu einer Verbesserung.