OEE

Die Berechnung der OEE und was sie bedeutet

OEE Berechnung Formel

Die Bedeutung der Overall Equipment Effectiveness (OEE) wird in der Fertigungsindustrie immer größer. Dennoch ist es nicht allen Unternehmen gelungen, die umfassende Wirkung des Konzepts in ihrer täglichen Produktion umzusetzen.

 

OEE ist ein Framework, mit dem Sie messen, bewerten und verbessern können, wie effektiv Ihre Anlagen im Vergleich zu idealen Bedingungen arbeiten. Die Berechnung der OEE erfolgt auf der Grundlage der Verfügbarkeit, Leistung und Qualität Ihrer Produktionslinie.

 

Wir wollen die häufigsten Fragen zum OEE klären und zeigen, wie das Konzept in Unternehmen zum Einsatz kommt.

Grundlagen: OEE und seine Berechnung

Was ist OEE?

OEE ist ein Maß dafür, wie gut ein Unternehmen seine Ressourcen zur Herstellung von Produkten oder Dienstleistungen einsetzt. Die OEE-Kennzahl gibt dabei in Prozent die Produktivität an: In den Betriebsferien steht sie zu Recht bei 0%, aber an produktiven Tagen sollte sie bestenfalls bei 80-90% liegen. Sie wird durch Multiplikation von drei Faktoren berechnet:

 

  • Verfügbarkeit: der prozentuale Anteil der Zeit, in der die Anlage für den Einsatz verfügbar ist
  • Leistung: der prozentuale Anteil aktueller Produktionsmengen in Relation zu maximal möglicher Mengen
  • Qualität: Der Prozentsatz der Produkte oder Dienstleistungen, die den Erwartungen der Kunden entsprechen

 

Die OEE kann verwendet werden, um die Produktivität verschiedener Anlagentypen, Prozesse oder sogar ganzer Fabriken zu vergleichen. Sie ist ein wertvolles Instrument zur Ermittlung von Verbesserungsmöglichkeiten und zur Bewertung der Auswirkungen von Änderungen.

Wie wird der OEE berechnet?

OEE wird berechnet, indem die Verfügbarkeit, Leistung und Qualität in einem bestimmten Zeitraum miteinander multipliziert werden. Er spiegelt dann die Relation von produktiver Zeit zur Gesamtzeit der Fertigung wider.

 

Die Formel sieht wie folgt aus:

 

OEE = Verfügbarkeit x Leistung x Qualität = Produktive Zeit / Gesamtzeit

 

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

Für die Bestimmung des OEE multipliziert man die drei Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität. Durch die Multiplikation wird der OEE sehr stark beeinflusst, sollte einer der Werte besonders gut oder schlecht sein. Sind z.B. alle gefertigten Produkte qualitativ schlechter Ausschuss, liegt die Produktivität der Anlage, der OEE, bei 0%.

 

Die Verfügbarkeit gibt Aufschluss darüber, wie lange die Anlage für die Produktion “bereit” steht. Alle möglichen Stillstände der Maschine beeinflussen die Verfügbarkeit, denn: Steht die Maschine still, kann sie nicht produzieren. Dabei wird zwischen geplanten Stillständen (z.B. Wartung und Reparatur) oder ungeplanten Stillständen (plötzliche Maschinenschäden) unterschieden. Einige Unternehmen rechnen jedoch nur ungeplante Stillstände in Ihrer Verfügbarkeit ein, warum sie das tun und was daran problematisch ist, steht detailliert im nächsten Kapitel.

 

Die Leistung einer Maschine zeigt an, wie sehr sie an ihrem Maximum produziert. Sie wird anhand der gefertigten Menge in Relation zur “theoretisch” möglichen Menge gemessen. Oft wird z.B. gewogen, wie viel Endprodukt in einer Stunde hergestellt wird. Dieser Wert wird dann in Relation gesetzt zu Herstellerangaben. Man kann aber auch anhand der Motorleistung (aktuelle Leistung / maximale Leistung laut Hersteller) die Anlagenleistung bestimmen.

 

Die Qualität der Anlage gibt an, wie viel des gefertigten Produkts weiterverarbeitet bzw. an den Kunden verkauft werden kann. Dafür werden sowohl Endprodukt als auch Ausschuss gemessen und in Relation gesetzt. Über Qualität = Endprodukt / (Ausschuss + Endprodukt) erhält man dann, wie viel Prozent des Endprodukts nutzbar ist. Häufige Probleme der Leistungs- und Qualitätsberechnung beleuchten wir näher im übernächsten Kapitel.

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 werden kann. Steht die Anlage still, kann nicht produziert werden, d.h. die Verfügbarkeit und daher ist die OEE bei 0%.

 

Die Verfügbarkeit ist definiert als das Verhältnis der tatsächlich Laufzeit zur Gesamtzeit (24 Stunden am Tag). Manche Unternehmen ziehen geplante Stillstände von der Gesamtzeit ab, damit sie sich nicht negativ auf die Verfügbarkeit auswirken. Dieser Unterschied wird weiter unten näher erläutert.

Wie wird die Anlagenverfügbarkeit berechnet?

Die Anlagenverfügbarkeit wird über den Quotienten Verfügbarkeit = Laufzeit (in h) / Gesamtzeit (in h), erweitert mit dem Faktor 100 zur Darstellung als Prozentzahl (0-100%), errechnet. 

Verfügbarkeit OEE

In der Industrie unterscheidet sich die Auffassung, ob man die Laufzeit wie hier mit der Gesamtzeit (24 Stunden am Tag) oder nur mit der „geplant-verfügbaren“ Zeit vergleicht. Was ist der Unterschied?

Gesamtzeit: Geplante und nicht-geplante Stillstände

Einige Unternehmen bzw. Quellen berechnen die Verfügbarkeit anhand der “geplant-verfügbaren” Zeit, d.h. der Gesamtzeit abzüglich der geplanten Stillstände, wie z.B. Reparaturen oder Wartungen. Nur unerwartete Maschinenausfälle beeinflussen hier die Verfügbarkeit. Das hat den Vorteil, dass der OEE nicht von schlechter Fertigungsplanung, z.B. durch übermäßig viele Wartungen, beeinflusst wird, da die Fertigung dafür meistens nicht verantwortlich ist.

 

Gleichzeitig aber werden dadurch viele Potenziale für bessere Planung verborgen. Setzt man die Verfügbarkeit in Relation zu theoretisch möglichen 24h am Tag, fällt der OEE-Wert zwar generell geringer aus, wird aber dadurch aussagekräftiger. Werden z.B. zwei baugleiche Maschinen unterschiedlich oft gewartet, lässt sich direkt an der Verfügbarkeit vergleichen, ob öftere Wartungsintervalle in der Summe zu weniger Ausfällen führen.

Die Vor- und Nachteile im Überblick:

 

24 Stunden Gesamtzeit:Nur geplant-verfügbare Zeit:
+ Geplante Stillstände können optimiert werden+ Der OEE ist unabhängig von der Fertigungsplanung
+ Der Faktor “Verfügbarkeit” bildet die reale Verfügbarkeit der Anlage ab– Schlechte Fertigungsplanung wird verschleiert
– Die Verfügbarkeit und damit der OEE ist tendenziell deutlich niedriger– Die Abtrennung fördert Silodenken (“Unser OEE ist gut!”)
 – Durch viele “geplante” Stillstände kann der OEE künstlich hoch gehalten werden

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 weiter unten.

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.

Die einfachste Art, den aktuell erreichten Durchsatz zu bestimmen, ist anhand der Maschinendaten. Die SPS sammelt kontinuierlich Geschwindigkeitsdaten, woraus der Durchsatz (Integral der Geschwindigkeit über die Zeit) berechnet werden kann. Man kann allerdings auch manuell die Menge an hergestelltem Material pro Stunde wiegen.

 

Für den maximalen Durchsatz wird oft die Herstellerangabe genutzt. Dieser gibt für seine Maschinen einen oft hoch gegriffenen Durchsatz pro Stunde an. Problem dabei ist, dass sich dieser Wert je nach Alter der Maschine nicht bewahrheitet, oder z.B. für verschiedene Produkte unterscheiden kann, wenn man mehrere an derselben Anlage produziert.

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.

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 / Plastifizierte Menge. Die plastifizierte Menge ist dabei die Menge an Rohmaterial, die an der Anlage verarbeitet wurde.

Qualität OEE

Die plastifizierte Menge lässt sich anhand der Maschinendaten auslesen. Alternativ lässt sie sich manuell wiegen, entweder über die Menge an Rohmaterial oder anhand der Summe aus Gutmenge (Menge des Endprodukts) und Ausschuss.

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 Effizienz einer Anlage zu steigern, indem es auf Schwachstellen hinweist, die beseitigt werden müssen. 

 

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 geprüft werden, ob die Produktivität mit dem neuen Material verbessert oder verschlechtert wird.

Was ist ein guter OEE-Wert?

Als guter OEE-Wert wird üblicherweise ein Wert über 80 Prozent angepeilt. Kritisch muss hierzu erwähnt werden, dass der OEE als Effektivitätskennzahl die eigene Zielerreichung misst und die Aussagekraft somit stark von realistisch gewählten Zielvorgaben abhängt.

So kann unter bestimmten Voraussetzungen der zu gering gewählten Zielvorgaben auch 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.

Link: https://enlyze.com/oee-berechnen/ In diesem Artikel gewähren wir Einblick darüber, wie wir bei ENLYZE den OEE automatisiert und hochgenau berechnen. Auch den Punkt der sinnvoll gewählten Zielvorgaben haben wir intelligent und datengetrieben gelöst, indem wir sie automatisch anhand der Maschinendaten setzen.

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. Eine realistische Integration des OEE in die Produktion ermöglicht es, echte Potenziale zu erkennen und die Produktivität stetig auf ein betriebsspezifisches Maximum zu steuern.

OEE und “Lean Manufacturing”

Der OEE ist eine wichtige Kennzahl für 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 die OEE die Umsetzung von Lean Manufacturing, da sie eine transparente Basis für Verbesserungen schafft. So können Unternehmen mit Hilfe der OEE beispielsweise ermitteln, an welchen Stellen 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 die 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:
    Durch Auf- oder Umrüstung ist die Anlage nicht verfügbar.
  2. 2. Ungeplante Ausfallzeiten:
    Zu häufige, ungeplante Ausfälle entstehen durch technische Fehler, die Verfügbarkeit sinkt.

Leistung:

  1. Kurze Stops:
    Da die Leistung pro Stunde gemessen wird, wirken sich kurze Stopps negativ aus.
  2. Langsame Zykluszeiten:
    Die Anlage läuft langsamer als sie sollte – typischer Leistungsabfall.

Qualität:

  1. Laufender Ausschuss:

Durch unvorhergesehene Prozessfehler entsteht Ausschuss, der die Gutmenge verringert.

  1. Anfahrausschuss:

Bei jedem Anfahren entsteht meist ein Ausschuss, da die Anlage erstmal anlaufen muss.

OEE in der Fertigung implementieren

Die Herausforderungen der OEE-Berechnung

Die Berechnung der 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, da die Daten häufig in unterschiedlichen Formaten und Systemen vorliegen.

 

Zudem müssen bei der Berechnung der OEE verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, wie zum Beispiel Ausfallzeiten, Qualitätsprobleme oder Wartungsarbeiten. Diese Faktoren können oft nur schwer quantifiziert werden und erfordern daher ein gewisses Expertenwissen. 

 

Die OEE-Berechnung ist somit eine anspruchsvolle Aufgabe, die viel Zeit und Sorgfalt erfordert. Um dennoch ein möglichst genaues Ergebnis zu erzielen, sollten Sie sich von Experten beraten lassen und sorgfältig vorgehen.

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, 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. Aus dem OEE bzw. seinen Faktoren können die größten Schwächen der Fertigung bestimmt werden. Dies hilft, mögliche Maßnahmen gezielt auf die Schwächen auszurichten. 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? Zeigen sie sich vorher anhand von auffälligen Geräuschen oder Vibrationen?

→ Diese Eindrücke kann der Werker systematisch protokollieren, damit Zusammenhänge gefunden werden können. Wird der OEE vollautomatisch berechnet, können diese Wechselwirkungen anhand der gesammelten Daten analysiert werden.

OEE automatisiert berechnen

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

 

Um die OEE automatisiert zu berechnen, müssen Maschinendaten automatisiert erfasst und daraus der OEE errechnet werden. Fertigungsmanagementsysteme (MES) können das, wenn Sie Zugang zu den Daten der Anlagen haben. Fehlt diese Anbindung, können auch spezielle Software direkt an den Anlagen diese Daten sammeln und aufbereiten.

 

Solche Systeme erfassen und analysieren die notwendigen Daten, um den OEE in Echtzeit zu berechnen. Sie ermöglichen auch oft weitreichende Analysen über den OEE hinaus, wie z.B. Qualitäts- und Produktionsprobleme direkt nachzuvollziehen. Somit können Unternehmen ihre Produktion stets im Blick behalten und entsprechend reagieren, wenn Abweichungen auftreten.

Technologien zur automatisierten OEE-Berechnung

Um den OEE automatisiert zu berechnen, bedarf es einer Erfassung von Maschinendaten. Die SPS erfasst bereits viele dieser Daten. Gelingt es also, diese auszulesen, kann der OEE anhand davon berechnet werden.

Unterschiedliche Systeme gehen dabei unterschiedlich vor, was sich auf die Genauigkeit des OEE auswirkt:

  • Manuelle Erfassung: Die Maschinendaten lassen sich händisch sammeln. Dabei werden anhand von Protokollen in regelmäßigen Abständen die drei Faktoren Verfügbarkeit, Leistung, Qualität protokolliert. Dieser Wert kommt zwar nah an den realen OEE, ist aber durch die nicht-kontinuierliche Messung fehlerbehaftet. Auch die manuelle Erfassung birgt Risiken, z.B. können Werte falsch aufgenommen oder vergessen werden.
  • OEE über Taktgeber: Die einfachste Art der OEE-Berechnung ist über den Taktgeber der SPS. Hierbei 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.
  • Datenerfassungssysteme: Dies sind Systeme, die in der Lage sind, alle Daten aus der SPS sowie ggf. weitere benötigte Sensordaten direkt an der Maschine auszulesen. Der OEE kann dann aus den Daten kontinuierlich und realistisch berechnet werden.
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