Die Gesamtanlageneffektivität – Basis zur Optimierung der Anlagenproduktivität

Durch die steigende Automatisierung und die damit verbundenen hohen Investitionskosten in der Produktion sowie den häufig vorherrschenden Preisdruck und die daraus resultierende Notwendigkeit zur Erhöhung des Durchsatzes gilt es, die vorhandenen Maschinen möglichst effektiv einzusetzen. Dem Grundgedanken der modernen Prozessoptimierung – wie „Lean Production“ – folgend sind Verschwendungen zu vermeiden, um die Wertschöpfung zu maximieren. Hierbei kann die Ermittlung der Gesamtanlageneffektivität (GAE) unterstützen. Diese bildet die Basis zur Messung, Analyse und Steigerung der Anlagenproduktivität.

Die Gesamtanlageneffektivität, im Englischen „overall equipment effectiveness (OEE)“, ist eine Kennzahl zur Messung und zum Vergleich der Anlagenproduktivität. Die Grundlage bildet hierbei die Betriebszeit und nicht die theoretisch mögliche Arbeitszeit von 168 Stunden pro Woche. Generell wird durch die Ermittlung der Gesamtanlageneffektivität die Basis zur Identifizierung von Verlustursachen geschaffen. Dadurch können Maßnahmen zur Reduzierung der Produktivitätsverluste definiert, ergriffen und die Leistung zielführend gesteigert werden.

Verlustursachen

Die Gesamtanlageneffektivität wird im Wesentlichen durch drei Verlustarten beeinflusst. Hierzu gehören:

  •  Verfügbarkeitsverluste
  •  Leistungsverluste
  • Qualitätsverluste

Abb. 1: Beispielhafte Zusammensetzung der GesamtanlageneffektivitätAbb. 1: Beispielhafte Zusammensetzung der Gesamtanlageneffektivität

Wie eingangs beschrieben bezieht sich die Betriebszeit auf die reine mögliche Arbeitszeit. Bei einem Einschichtbetrieb mit acht Stunden Arbeitszeit und 22 Arbeitstagen im Monat beträgt diese beispielsweise 176 Stunden. Durch Verfügbarkeitsverluste wie häufige Produktwechsel, lange Rüstzeiten oder Reinigungen wird die Maschine blockiert. In dieser Zeit kann keine Fertigung erfolgen. Die verbleibende Zeit ist die Laufzeit der Maschine. Basierend auf der geplanten Laufzeit wird die produzierbare Menge vorgegeben. Dies ist die geplante Menge. Durch Leistungsverluste wie Störungen im Prozessablauf, Anlagendefekte, reduzierte Produktionsgeschwindigkeit oder Störungen der Anlage wird eine geringere Menge als geplant produziert. Diese Menge ergibt die Ist-Menge. Qualitätsverluste durch Ausschuss, Schwund oder Nacharbeiten reduzieren diese Menge, sodass die Gutmenge übrig bleibt. 

Im Folgenden werden die Vorgehensweise bei der Ermittlung der Gesamtanlageneffektivität sowie Ansätze zur Verbesserung derselben, anhand eines Beispiels verdeutlicht.

Ermittlung der Gesamtanlageneffektivität

Zur Ermittlung der Gesamtanlageneffektivität sind Daten wie Ausschuss, Ist-Fertigungsmenge, Plan- Fertigungsmenge, tatsächliche Laufzeit und Betriebszeit erforderlich. Daten wie Plan- und Ist-Bearbeitungszeiten und Plan- und Ist-Rüstzeiten können dabei helfen zugrundeliegende Probleme zu ermitteln. Diese Daten können idealerweise aus dem Betriebsdaten- erfassungssystem und den Arbeitsplänen ermittelt werden. Ist dies nicht der Fall sind diese Daten händisch zu erheben, was sehr aufwändig und zeitintensiv ist. Die Gesamtanlagen- effektivität ergibt sich durch Multiplikation der einzelnen Verlustarten. Im Beispielfall (Abb. 2) betrug die Betriebszeit im Oktober 176 Stunden. Durch Rüst,- und Wartungszeiten i.H.v. 46 Stunden betrug die Laufzeit lediglich 130 Stunden. Die Verfügbarkeitsverluste belaufen sich somit auf ca. 26 Prozent und der Verfügbarkeitsfaktor liegt bei 74 Prozent. Basierend auf der geplanten Laufzeit wurde die Herstellung einer Menge von 1.850 Teilen ermittelt. Insbesondere durch Störungen in der Anlage konnten lediglich 1.400 Teile produziert werden. Die Leistungsverluste betragen somit ca. 25 Prozent und der Leistungsfaktor liegt bei 75 Prozent. Von den 1.400 produzierten Teilen waren 129 fehlerhaft, sodass die Gutmenge 1.271 Teile betrug. Die Qualitätsverluste betragen somit ca. acht Prozent bei einem Qualitätsfaktor von 92 Prozent. Durch Multiplikation der einzelnen Faktoren wurde eine Gesamtanlageneffektivität von 51 Prozent ermittelt. 

Abb.2: Schematische Darstellung der VerlusteAbb.2: Schematische Darstellung der Verluste

Zur Erhöhung der Gesamtanlageneffektivität erfolgte eine Fokussierung auf die wesentlichen Verlustbereiche. Daher wurden zunächst keine Maßnahmen zur Verringerung der Ausschussquote ergriffen. Sie liegt unverändert bei acht Prozent. Durch die Ermittlung und Behebung der häufigsten Stillstandsursachen wurde jedoch der Leistungsfaktor von 75 Prozent auf 78 Prozent erhöht. Eine gezielte Rüstoptimierung und Verbesserung der Produktionsreihenfolge erhöhte die Verfügbarkeit der Maschine von 74 auf 81 Prozent. Insgesamt gelang – mithilfe der ergriffenen Maßnahmen – eine Optimierung der Gesamtanlageneffektivität von 51 auf 58 Prozent. Der generelle Benchmarkwert liegt bei 91 Prozent. In der Branche des Beispielunternehmens liegt der Vergleichswert bei 72 Prozent. Daher sind langfristig weitere Maßnahmen zur Erhöhung der Gesamtanlageneffektivität zu treffen. 

Weitere Möglichkeiten zur Verbesserung der Gesamtanlageneffektivität

Die Implementierung eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses ist ein wesentlicher Baustein zur langfristigen Optimierung der Gesamtanlageneffektivität. Im Rahmen dieses Prozesses sind die drei Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität zu optimieren.

Zur Ermittlung und Reduzierung der Verschwendung bei der Verfügbarkeit der Maschine können abhängig von der Art der Produktion im Unternehmen Instrumente wie die Wertstromanalyse, die Durchführung von Rüstworkshops zur Verringerung der Rüstzeit, eine Prozessaufnahme der unterstützenden Prozesse oder auch eine Flexibilisierung des Schichtmodells und der Pausenzeitenregelungen sinnvoll sein.

Die Erhöhung des Leistungsfaktors kann durch die Analyse und Beseitigung der wesentlichen ungeplanten Stillstandsursachen erfolgen. Instandhaltungskonzepte verbessern die Verlässlichkeit der Maschine. Langfristig könnten Überlegungen zur Maschinenparkbereinigung und/oder Investitionen in effizientere Anlagen sinnvoll sein.

Bei der Erhöhung des Qualitätsfaktors können Instrumente wie das Instandhaltungskonzept, eine Standardisierung im Werkzeugbau, Mitarbeiter Schulungen zur 5S-Methode (eine fünfstufige Vorgehensweise zur Einrichtung und Erhaltung eines ordentlichen, sauberen organisierten, sicheren und leistungsfähigen Arbeitsplatzes) oder Projekte zur gezielten Reduzierung von Schwund oder Ausschuss zum Tragen kommen.

Fazit

Die Gesamtanlageneffektivität ist ein Instrument um die Produktivität der Anlagen und des Personals in der Fertigung zu bewerten. Sie bildet durch die geschaffene Transparenz die Basis für eine gezielte Verbesserung derselben durch die Fokussierung auf die Hauptverlustbereiche. Sie ermöglicht darüber hinaus eine maschinenübergreifende und werksunabhängige Vergleichbarkeit. Durch die gute Vergleichbarkeit ist die Gesamtanlageneffektivität Bestandteil eines effektiven Produktionscontrollings. Eine regelmäßige Ermittlung der Gesamtanlageneffektivität zeigt Problembereiche im Prozess schneller auf und ermöglicht die fokussierte Ermittlung und Behebung zugrunde liegender Probleme. 

Julia Dücker, Junior Consultant, Buchalik Brömmekamp Unternehmensberatung