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Industrie 4.0 – warum der OEE-Wert das Manufacturing Execution System braucht

Der OEE-Wert ist, sehr vereinfacht ausgedrückt, eine Metrik, die den prozentualen Anteil der Produktionszeit misst, der tatsächlich produktiv ist, und er wird in Prozent ausgedrückt. Ein OEE-Wert von 100 % wird als perfekte Produktion angesehen, was bedeutet, dass die Anlage nur gute Teile herstellt, und zwar so schnell wie möglich und mit null Ausfallzeiten. Für praktische Zwecke wird jedoch ein OEE-Wert von 85 % als eine Produktion auf Weltklasseniveau angesehen. Niedrigere OEE-Werte wie 60 % oder 40 % sind nicht ungewöhnlich, aber solche Werte deuten auf einen erheblichen Raum für Prozessverbesserungen hin.

In der Wirtschaft und im Leben heißt es oft: “Zeit ist Geld”, für eine Fertigungsanlage ist diese Aussage von großer Bedeutung. Der OEE-Wert (Overall Equipment Effectiveness) stellt die Anlagenleistung in Relation zur Zeit, d.h. er vergleicht die tatsächliche Produktivität mit der geplanten Produktivität. Wir werden auch die Anwendung des OEE-Wertes in einer Fertigungsanlage und die Vorteile der Verwendung einer MES-Anwendung bei der Implementierung untersuchen. Aber zuerst wollen wir verstehen, was der OEE-Wert ist und wie er berechnet wird.

Im Grunde genommen vergleicht diese Kennzahl die Vollproduktionszeit – also die optimale Auslastung einer Anlage/eines Geräts mit der geplanten Produktionszeit, wobei letztere die Differenz aus der gesamten für die Produktion verfügbaren Zeit und den geplanten Stillstandszeiten ist. Der OEE-Wert ist für jede Produktionsanlage von entscheidender Bedeutung, da er es dem Management ermöglicht, die tatsächliche Leistung der Anlage im Vergleich zur geplanten Leistung in Bezug auf Ausfallzeitverlust, Geschwindigkeitsverlust und Qualitätsverlust zu erkennen. Der OEE-Wert hilft dem Management, faktenbasierte Entscheidungen zu treffen, um die Produktivität zu verbessern und Abwägungen zwischen Qualität und Geschwindigkeit vorzunehmen.

Berechnung des OEE-Wertes

Schauen wir uns nun an, wie der OEE-Wert berechnet wird, da dies uns helfen wird, die oben genannten Verluste besser zu verstehen. Der OEE-Wert wird als das Produkt aus Verfügbarkeit, Leistung und Qualität berechnet.

Die Verfügbarkeit ist im Grunde das Verhältnis von Betriebszeit (geplante Produktionszeit – Ausfallzeit) zu geplanter Produktionszeit; sie berücksichtigt den Ausfallzeitverlust.

Performance ist das Verhältnis von Netto-Betriebszeit zu Betriebszeit; hier ist es erwähnenswert, dass die Netto-Betriebszeit das Produkt aus Idealer Zykluszeit & Gesamtstückzahl ist. Die Ideale Zykluszeit ist eine theoretische Zeit, die die schnellstmögliche Zeit für die Produktion einer einzelnen Produkteinheit darstellt. Die Leistung berücksichtigt den Geschwindigkeitsverlust, der auftritt, wenn die Anlage mit einer geringeren als der idealen Geschwindigkeit arbeitet.

Qualität wird als das Verhältnis von Vollproduktionszeit zu Netto-Betriebszeit berechnet und berücksichtigt Qualitätsverluste, d. h. Produkte/Teile, die nicht den Qualitätsstandards entsprechen, und dies schließt auch Teile ein, die nachbearbeitet werden müssen. Praktisch wird die Qualität als das Verhältnis von guten oder akzeptablen Teilen zu den insgesamt produzierten Teilen berechnet.

Die Formel lautet…

OEE-Wert = Verfügbarkeit x Leistung x Qualität

Nachdem wir nun verstanden haben, wie der OEE-Wert berechnet wird, betrachten wir seine Umsetzung in einer Produktionsanlage; sagen wir eine Anlage, die Motorenteile für ein Kraftfahrzeugunternehmen herstellt. Ein solches Werk würde über verschiedene Montagelinien mit spezialisierten Geräten für verschiedene herzustellende Teile verfügen. Typischerweise wird der OEE-Wert für den Engpass einer bestimmten Linie berechnet, aber er kann für jedes einzelne Gerät berechnet werden und auch für ein ganzes Werk mit all seinen Komponenten, einschließlich der Geräte und der menschlichen Ressourcen. Die manuelle Berechnung des OEE-Wertes ist möglich und kann für eine neue Anlage durchgeführt werden, da ungefähre Werte für Ausfallzeiten, Geschwindigkeit und Qualitätsverluste akzeptabel sein können, wenn man bedenkt, dass die Anlage relativ niedrig auf der Erfahrungskurve liegt. Aber für eine gut etablierte Anlage sind die Genauigkeit der Datenerfassung und präzise Messungen von Ausfallzeiten, Zykluszeiten und Qualität zwingend erforderlich, um die Leistung zu verbessern.

Hier hat das Manufacturing Execution Systems (MES) seinen großen Auftritt; das MES ist eine IT-Anwendung, die in der Lage ist, Prozessdaten aus der Produktionslinie mit 100%iger Genauigkeit in Echtzeit zu extrahieren. Das MES ist in der Lage, die exakten Stillstandszeiten auf die Sekunde genau zu berechnen, exakte Daten über Qualitätsverluste und die Gesamtgeschwindigkeit der Produktion. Der OEE-Wert kann so exakt berechnet werden und hilft dem Management, bessere und fundierte Entscheidungen in Bezug auf Prozessfähigkeit, Prozessleistung, Schichtplanung, Mitarbeiter-/Bedienerleistung und Prozessverbesserung zu treffen. Durch die Automatisierung der Datenerfassung wird viel Zeit und Mühe bei der Erfassung und Auswertung der Daten gespart, was automatisch zu einer besseren Leistung führt. Außerdem ist es aufgrund der Automatisierung möglich, die genaue Ursache eines leistungsbezogenen Problems zu ermitteln, da die gesammelten Daten granularer Natur sind.

MES-Anwendungen ermöglichen es den Prozessverantwortlichen, den OEE-Wert zu ihrem Vorteil zu nutzen, indem sie strukturierte Berichte und Pareto-Diagramme bereitstellen.

Weitere Verwendung des MES

MES kann auch verwendet werden, um einen Unternehmensüberblick über die Leistung nicht nur einer Anlage, sondern aller Anlagen des Unternehmens zu erhalten. Für ein Werk wie, das oben erwähnte, wäre die MES-Anwendung von großem Nutzen für die Implementierung von OEE-Werten, da sie in der Lage wäre, nicht nur geräte- und fertigungslinienspezifische Daten zu liefern, sondern auch auf der Basis verschiedener Produktklassen, für jede produzierte Charge, in jeder Schicht und unter jedem Bediener.

Und was war noch gleich die CAQ in diesem Zusammenhang?

Die rechnergestützte Qualitätssicherung (CAQ) beinhaltet EDV-gestützte Maßnahmen zur Durchführung und Planung der Qualitätskontrolle. CAQ wird dabei heutzutage auch gerne in der Industrie 4.0 gebraucht und eingesetzt – sprich in smarten Fabriken, deren Maschinen miteinander in Echtzeit kommunizieren.

Die Methode umfasst die Auswertung, Dokumentierung und Speicherung von qualitativen Informationen in Herstellungsprozessen. CAQ-Maßnahmen dienen der Minimierung von Risiken, Ausschuss-Material, sowie der Optimierung von Fertigungsprozessen.

Ein Fazit zur Anwendung

Die Verbesserungsmöglichkeiten werden erweitert, wenn MES für die OEE-Implementierung verwendet wird, da es in der Lage ist, die Implementierung eines höheren Verbesserungsvorhabens wie Lean Manufacturing oder TQM zu unterstützen.

Die Anwendung kann Daten zu allen Ressourcen liefern und dabei helfen, die Problembereiche umfassender und genauer zu analysieren. Wenn Ihr Werk also derzeit einen OEE-Wert von 45 bis 55 % aufweist und Sie manuelle Mittel zur Berechnung des OEE-Wertes einsetzen, ist es an der Zeit, ein MES in Betracht zu ziehen, das die Berechnung, Überwachung und alle nachfolgenden Prozessverbesserungsmaßnahmen unterstützt.