Erfahren Sie, wie Sie mit MES HYDRA
die OEE immer im Blick haben.
OEE Definition
Die Overall Equipment Effectiveness, kurz OEE, ist eine prozessorientierte Kennzahl, mit deren Hilfe Fertigungsunternehmen die Produktivität ihrer Maschinen und Anlagen beurteilen können. Sie setzt sich aus drei untergeordneten Kennzahlen zusammen: Verfügbarkeitsgrad, Leistungsgrad und Qualitätsgrad. Auf Basis der OEE können geeignete Maßnahmen abgeleitet werden, um den Wirkungsgrad und die Prozesssicherheit von Maschinen, Anlagen und Montageplätzen zu verbessern. Der OEE-Wert eignet sich sehr gut als Zielvorgabe für Werker, Einrichter, Meister und Instandhaltung (vgl. Kletti/Rieger 2022: 104). Im deutschen Sprachraum ist der Begriff Gesamtanlageneffektivität (GAE) geläufig.
Die Overall Equipment Effectiveness wird optimalerweise auf Basis der Betriebsdaten- und Maschinendatenerfassung in einem Manufacturing Execution System (MES) ermittelt. Die Berechnung der OEE ist nur dann sinnvoll, wenn die Daten darin sorgfältig erfasst werden. Unvollständige und ungenaue Daten können das Bild der Anlageneffektivität verzerren.
OEE-Berechnung
Die Overall Equipment Effectiveness berechnet sich aus den drei genannten Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität, die jeweils einen Aspekt der Analgeneffektivität abbilden.
- Verfügbarkeit: das Verhältnis der Maschinenlaufzeit zur verfügbaren Zeit.
- Leistung: das Verhältnis der aktuellen Geschwindigkeit zur geplanten Geschwindigkeit.
- Qualität: das Verhältnis von Gutmenge zur Gesamtmenge.
Diese Anleitung erklärt die OEE-Berechnung Schritt für Schritt.
Berechnung des Verfügbarkeitsgrads
Die Verfügbarkeit wird berechnet, indem man die tatsächliche Ist-Betriebszeit einer Maschine (Maschinenlaufzeit) durch die Soll-Produktionszeit (geplante Betriebszeit) teilt.
Berechnung des Leistungsgrads
Die Leistung wird berechnet, indem man die tatsächliche Produktionsmenge (Ist-Leistung) durch die theoretisch mögliche Produktionsmenge (Soll-Leistung) bei voller Geschwindigkeit während der Maschinenlaufzeit teilt.
Berechnung des Qualitätsgrads
Die Qualität wird berechnet, indem man die Anzahl der guten Einheiten (Gutmenge) ohne Defekte und Nachbearbeitung durch die Gesamtzahl der produzierten Einheiten (Gesamtmenge) teilt.
Berechnung der Overall Equipment Effectiveness
Nachdem die drei Faktoren bekannt sind, ermittelt man den OEE. Dafür werden die drei Faktoren miteinander multipliziert. Die Formel für die OEE-Berechnung lautet:
Verfügbarkeitsgrad × Leistungsgrad × Qualitätsgrad = OEE bzw. Gesamtanlageneffektivität
Beispiel: OEE für eine Anlage berechnen
Aus den folgenden Daten lassen sich der Verfügbarkeitsgrad, der Leistungsgrad und der Qualitätsgrad errechnen:
Geplante Produktionszeit: 720 Minuten
Tatsächliche Betriebszeit: 600 MinutenMaximal mögliche Menge: 1.200 Einheiten
Produzierte Gesamtmenge: 1.000 EinheitenGutmenge: 900 Einheiten
Ausschuss-Menge: 100 Einheiten- Verfügbarkeit: 600 / 720 = 0,833 → 83,3 %
- Leistung: 1.000 / 1.200 = 0,833 → 83,3 %
- Qualität: 900 / 1.000 = 0,9 x 100 → 90 %
Anhand der Formel "Verfügbarkeitsgrad × Leistungsgrad × Qualitätsgrad = OEE" lässt sich dann die Gesamtanlageneffektivität bestimmen:
0,833 x 0,833 x 0,90 = 0,624 → 62,5 %
In diesem Berechnungsbeispiel beträgt die OEE der Fertigungsanlage 62,5 %.
Beispiel: OEE für mehrere Anlagen berechnen
Für die Gesamt-OEE mehrerer Anlagen wird zunächst der OEE-Wert jeder einzelnen Anlage ermittelt, wie im oberen Beispiel beschrieben. Die unterschiedliche Anlagenkapazität wird dann entsprechend der Fertigungsmenge gewichtet.
Anlage 1: OEE = 65 % mit einer Produktionsmenge von 1.300 Einheiten
Anlage 2: OEE = 80 % mit einer Produktionsmenge von 1.800 EinheitenFür die Gesamt-OEE ist der gewichtete Durchschnitt relevant. Dafür wird die OEE von Anlage 1 mit ihrer Produktionsmenge multipliziert. Gleiches erfolgt für Anlage 2.
Anlage 1: 0,65 x 1.300 = 845
Anlage 2: 0,80 x 1.800 = 1.440Im nächsten Schritt werden diese Werte summiert.
845 + 1.440 = 2.285Diese Summe wird durch die Gesamtzahl der produzierten Einheiten dividiert.
2.285 / 3.100 = 0,737Die Gesamt-OEE für beide Anlagen liegt bei 73,7 %.
Hinweis zur OEE-Berechnung
Bei dieser Art der OEE-Berechnung für mehrere Anlagen ist zu beachten, dass sie nur für Maschinen gilt, die parallel oder unabhängig voneinander arbeiten. Sobald die Maschinen in einer Linie zusammengefasst sind oder hintereinander arbeiten, müssen die einzelnen OEE-Werte multipliziert werden. Das bedeutet, dass die Gesamt-OEE immer geringer wird, je mehr Maschinen miteinander verkettet sind. Da sowohl bei der OEE-Berechnung für mehrere Anlagen als auch für ganze Produktionslinien die Aussagekraft des Ergebnisses sinkt, erfolgt die Berechnung häufig je Maschine.
Bedeutung des OEE-Werts
Der OEE-Wert wird üblicherweise in Prozent angegeben. Der ideale Wert der Overall Equipment Effectiveness liegt bei 100 Prozent. Das bedeutet, dass nur gute Einheiten so schnell wie möglich ohne Störungen oder Ausfälle produziert werden. In der Realität ist das nahezu unerreichbar.
Ein OEE von 80 Prozent oder darüber gilt für diskrete Herstellungsprozesse als sehr guter Wert. Viele Fabriken liegen bei Werten um die 60 Prozent. Ein OEE unter 40 Prozent zeigt an, dass erheblicher Verbesserungsbedarf besteht – und eine Verdopplung der Gesamtanlageneffektivität durchaus realistisch ist.
Zusammenhang von OEE und TPM
Die OEE gilt als zentraler Bestandteil der Total Productive Maintenance (TPM). Dieser ganzheitliche Ansatz zielt darauf ab, Maschinen instandzuhalten und zugleich die Effektivität zu maximieren. Die Overall Equipment Effectiveness wurde konzipiert, um die drei Hauptverlustquellen bei Fertigungsanlagen zu bestimmen. Jeder der drei Verlustquellen sind zwei Verlustarten zugeordnet, auf die die höchsten Effizienzeinbußen zurückzuführen sind. Die Verlustquellen mit ihren sechs Verlustarten oder auch Six Big Losses sind:
- Verfügbarkeitsverluste durch Anlagenausfälle und Rüstverluste, also wenn die Maschinen und Anlagen zum Beispiel aufgrund von Störungen oder Wartung kürzer laufen als geplant.
- Leistungsverluste durch Kurzstillstände und Taktzeitverluste, also wenn mit einer geringeren Geschwindigkeit produziert wird als es eigentlich möglich wäre.
- Qualitätsverluste durch Anfahrverluste und Qualitätsverluste, also wenn Produkte die Spezifikationen nicht erfüllen und nachgearbeitet werden müssen oder nicht verwendet werden können.
Durch die Kombination der drei Metriken Verfügbarkeit, Leistung und Qualität zu einer einzigen OEE-Kennzahl entsteht ein klares Bild der Gesamtanlageneffektivität. Die Idee ist, dass eine Anlage nur dann als vollständig effektiv betrachtet werden kann, wenn alle drei Faktoren gleichzeitig optimiert werden. Die Overall Equipment Effectiveness unterstützt das übergeordnete Ziel der TPM im Sinne des Lean Manufacturing. Demnach sind alle Formen der Verschwendung in der Produktionsumgebung zu identifizieren und zu eliminieren.
Vorteile der OEE
Das Ermitteln und Optimieren der Overall Equipment Effectiveness zahlt auf das Ziel einer Null-Fehler-Produktion ein, die im Sinne der Industrie 4.0-Philosophie angestrebt wird. Wenn Unternehmen die häufigsten Verlustarten kennen, können sie die Verbesserungen gezielt angehen. Schon kleine Veränderungen bewirken häufig eine deutliche Steigerung der OEE und tragen dazu bei, dass Industriebetriebe wettbewerbsfähig bleiben.
- Effizienzsteigerung: Auf Basis umfangreicher Daten zum Verfügbarkeits-, Leistungs- und Qualitätsgrad lassen sich die Verlustquellen genau identifizieren und abstellen oder zumindest reduzieren. Die Anlagenkapazitäten lassen sich besser nutzen, indem Unternehmen Instandhaltungen vorausschauend planen, Stillstände vermeiden und Rüstzeiten minimieren. Auch Engpässe lassen sich vermeiden.
- Qualitätsverbesserung: Die OEE berücksichtigt die Qualität der produzierten Einheiten. Eine hohe Qualitätsrate bedeutet weniger Nacharbeit, weniger Ausschuss und eine höhere Kundenzufriedenheit.
- Kostenreduktion: Ineffizienzen und Störungen in der Fertigung können hohe Kosten verursachen. Wird der OEE-Wert verbessert, können Ausfallzeiten reduziert, die Leistung der Maschinen gesteigert und die Ausschussrate gesenkt werden. Dies trägt letztendlich zur Kostensenkung bei.
- Transparenzsteigerung: Wenn alle Daten in einem Manufacturing Execution System erfasst, gespeichert und ausgewertet werden, ist auf einen Blick ersichtlich, wie sich Veränderungen auf die Produktivität auswirken.
- Kontinuierliche Verbesserung: Die OEE ist ein Schlüsselindikator im Rahmen von Lean Manufacturing und Kontinuierlichen Verbesserungsprozessen (KVP). Er bietet eine klare Metrik, um Fortschritte zu messen und Verbesserungsinitiativen zu steuern: Sobald die Gesamtanlageneffektivität sinkt, können Optimierungen angestoßen werden, um die Produktivität zu steigern.
OEE-Index und MES
Ein Manufacturing Execution System (MES) erfasst Daten, die in der Fertigung anfallen. Optimalerweise werden die Daten direkt aus den Maschinen oder Anlagensteuerung übernommen. Die Informationen lassen sich aber auch manuell mit einem Tablett oder Industrie-PC erfassen. Das MES berechnet aus den Daten wichtige Produktionskennzahlen wie die Overall Equipment Effectiveness.
Zu den Shopfloor-Daten, aus denen die OEE und weitere Produktionskennzahlen berechnet werden, zählen:
- Maschinendaten: z. B. Maschinenstatus, Auslastung, Störungen
- Prozessdaten: z. B. Temperatur, Druck, Laufzeit, Instandhaltung
- Energiedaten: z. B. Verbrauch von Strom, Gas, Wasser, Druckluft, etc., Leistungsaufnahme
- Auftragsdaten: z. B. Menge, Zeiten
- Qualitätsdaten: z. B. Ausschuss, Fehlergründe
Ein Beispiel aus der Praxis:
Eine Spritzgießmaschine erreicht einen OEE-Index von 65 Prozent. Das bedeutet, dass die Maschine nur zu 65 Prozent effizient ist und Verluste in Höhe von 35 Prozent entstehen.
- Der Verfügbarkeitsgrad liegt bei 85 Prozent, woraus sich Verluste in Höhe von 15 Prozent durch Stillstände ergeben.
- Der Leistungsgrad liegt ebenfalls bei 85 Prozent, sodass die Leistungsverluste mit 15 Prozent zu Buche schlagen.
- Der Qualitätsgrad liegt zwar bei 90 Prozent, dies bedeutet aber trotzdem Verluste in Höhe von zehn Prozent.
Aus der Pareto-Auswertung im MES wird ersichtlich, dass die Maschine am häufigsten wegen eines Auftragsmangels steht. Materialmangel und Wartung sind weitere häufige Stillstandsgründe. Um die Stillstandszeiten zu reduzieren, sollte das Hauptaugenmerk darauf gelegt werden, zunächst die Fertigungsorganisation zu optimieren, um den Auftragsmangel zu beheben. Allein damit steigt der OEE-Index der Maschine deutlich. Wird dann noch im Bereich der Leistung und der Qualität nachjustiert, steigt der OEE-Wert weiter.
OEE im Manufacturing Execution System (MES) HYDRA X von MPDV
Die Overall Equipment Effectiveness lässt sich im Manufacturing Execution System (MES) HYDRA X von MPDV einfach berechnen. Die mApp Machine Performance KPIs nutzt dafür die im MES erfassten Maschinendaten wie den Maschinenstatuswechsel oder die Stückzahlen je Maschine/Arbeitsplatz. Aus den vorhandenen Informationen berechnet die Software automatisch die OEE und weitere wichtige Produktionskennzahlen wie den Nutzgrad, die Ausschussrate oder den technischen Wirkungsgrad.
Sowohl die aktuelle Maschinenperformance als auch die Leistung in der Vergangenheit ist somit auf einen Blick ersichtlich. Die Kennzahlen bilden eine verlässliche Grundlage, um die Auslastung zu optimieren.
Wofür steht die Abkürzung OEE?
Die Abkürzung OEE steht für Overall Equipment Effectiveness.
Was bedeutet OEE auf Deutsch?
OEE steht für die englische Bezeichnung "Overall Equipment Effectiveness" und bedeutet auf Deutsch "Gesamtanlageneffektivität", was mit GAE abgekürzt wird.
Wie wird die Overall Equipment Effectiveness berechnet?
Der OEE (Overall Equipment Effectiveness) berechnet sich als Produkt aus drei Faktoren, die jeweils einen Aspekt der Analgeneffektivität abbilden: Verfügbarkeit, Leistung und Qualität.
Verfügbarkeitsgrad × Leistungsgrad × Qualitätsgrad = OEE
Was sagt die Overall Equipment Effectiveness aus?
Der OEE-Index ist eine Kennzahl, die die Effektivität einer Produktionsanlage misst. Die Overall Equipment Effectiveness sagt aus, wie gut eine Produktionsanlage im Vergleich zu ihrem maximalen Leistungspotenzial tatsächlich genutzt wird.
Warum ist die OEE so wichtig?
Die OEE berechnet die Gesamtanlageneffektivität aus den drei Hauptfaktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität. Anhand dieser Daten können Hersteller die Effizienz und Produktivität ihrer Anlagen und Maschinen umfassend bewerten. Und mehr als das: Störfaktoren, die für eine niedrige Overall Equipment Effectiveness sorgen, werden erkannt und können zielgerichtet beseitigt werden.
Insgesamt ist die OEE ein kritischer Indikator für die Wettbewerbsfähigkeit eines Produktionsunternehmens. Sie liefert Einblicke in die Produktionsleistung und unterstützt Unternehmen dabei, nachhaltige Verbesserungen ihrer Prozesse und Produkte zu erzielen. Das macht die OEE in der Fertigungsindustrie zu einer der wichtigsten Kennzahlen.
Wie kann ein MES dazu beitragen, die Overall Equipment Effectiveness zu verbessern?
Ein Manufacturing Execution System (MES) ist nötig, um in der Fertigung die relevanten Daten zu erfassen. Daraus lassen sich der Verfügbarkeitsgrad, der Leistungsgrad sowie der Qualitätsgrad und letztlich die Overall Equipment Effectiveness errechnen.
- Ein geringer Verfügbarkeitsgrad lässt darauf schließen, dass es zu Maschinenstillständen gekommen ist. Da im MES nicht nur die Stillstandszeiten, sondern auch die Gründe dafür erfasst werden, sind genaue Auswertungen möglich: Eine gängige Form ist die Pareto-Analyse. Mit ihr lassen sich die häufigsten Stillstände erkennen und geeignete Maßnahmen ergreifen, um diese zu reduzieren. Werden die häufigsten 20 Prozent der Stillstandsgründe beseitigt, lässt sich damit die Stillstandszeit um etwa 80 Prozent reduzieren.
- Ein geringer Leistungsgrad zeigt an, dass die Maschine nicht mit der Geschwindigkeit läuft, mit der sie im besten Fall laufen könnte. Ein MES stellt die Abweichung von der im Arbeitsplan hinterlegten Produktionsgeschwindigkeit transparent dar. So kann mit geeigneten Maßnahmen darauf reagiert werden.
- Ein geringer Qualitätsgrad verdeutlicht, dass es zu Ausschuss oder Nacharbeit gekommen ist. Dank der sorgfältigen Erfassung der Qualitätsdaten im MES, werden die Fehlergründe transparent dargestellt und können gezielt reduziert werden.
Was ist ein guter OEE-Wert?
Ein guter OEE-Wert liegt bei 80 Prozent oder darüber. In der diskreten Fertigung gilt eine Overall Equipment Effectiveness von 85 Prozent als Spitzenwert. Ein Wert von 100 Prozent wird zwar angestrebt, ist aber nahezu unerreichbar. Dies würde voraussetzen, dass in maximaler Geschwindigkeit ohne jegliche Störungen und Ausfälle und in bester Qualität ohne Ausschuss produziert wird.
Häufig werden in der Industrie OEE-Indizes von nur 30 bis 40 Prozent erreicht. Indem die drei Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität systematisch gesteigert werden, könnte die Produktivität verdoppelt werden. (vgl. Kletti/Rieger 2022: 61).
Was ist der Unterschied zwischen OEE und OEE-Index?
OEE und OEE-Index werden häufig synonym verwendet, um die Gesamtanlageneffektivität zu beschreiben. In einigen Fällen wird der Ausdruck OEE-Index verwendet, um den prozentualen OEE-Wert zu benennen.
Manchmal kommt es allerdings zu einer feinen Unterscheidung zwischen den beiden Begriffen.- OEE ist eine standardisierte Kennzahl, um die Effizienz von Produktionsmaschinen und -anlagen zu messen. Sie setzt sich aus den Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität zusammen.
- Der OEE-Index kann als eine Erweiterung des OEE verstanden werden. Er berücksichtigt zum Beispiel weitere benutzerdefinierte Parameter, die für ein spezifisches Produktionsumfeld oder bestimmte Branchen relevant sind. Dies liefert ein noch genaueres Bild der Anlageneffektivität.
Die Unterschiede zwischen den beiden Begriffen sind gering. Beide dienen dazu, die Effizienz der Anlagen in der Produktion zu bewerten und Verbesserungspotenziale aufzuzeigen.
Welche typischen Kennzahlen werden außer der Overall Equipment Effectiveness ermittelt?
Im Rahmen von Leistungsanalysen werden außer der OEE unter anderem folgende Kennzahlen ermittelt, um die Produktionsprozesse oder Betriebsmittel zu beurteilen:
- Nutzgrad
- Belegnutzgrad
- Technischer Wirkungsgrad
- Verfügbarkeit
- Effektivität
- Ausschussquote
Wer hat die OEE entwickelt?
Die Overall Equipment Effectiveness (OEE) wurde in den 1960er-Jahren in Japan als Teil des Toyota Production System (TPS) entwickelt. Dabei handelt es sich um ein umfassendes Produktionssystem, das darauf abzielt, die Effizienz zu maximieren und Verschwendung zu minimieren. Dieser Ansatz bildet die Grundlage für das heutige Lean Manufacturing. Erst in den späten 1980er-Jahren wurde der OEE-Ansatz populärer. Der Erfolg der OEE wird dem Buch "TPM – Total Productive Maintenance: New Implementation Program in Fabrication and Assembly Industries" von Seiichi Nakajima, zugeschrieben, das 1988 veröffentlicht wurde. Nakajima gilt als der Vater der Total Productive Maintenance (TPM).
FAQ zur Overall Equipment Effectiveness
Quellen
- Kletti, Jürgen/Rieger, Jürgen: Die perfekte Produktion. Manufacturing Excellence in der Smart Factory, 3. Aufl., Berlin, Deutschland: Springer, 2022.
- Kletti, Jürgen/Deisenroth, Rainer: Lehrbuch für digitales Fertigungsmanagement. Manufacturing Execution Systems – MES, Berlin, Deutschland: Springer, 2021.
- Gesamtanlageneffektivität: Wikipedia, 04.10.2023 [online] de.wikipedia.org/w/index.php (abgerufen am 18.01.2024).
- Schleupner, Linus/MES D.A.CH Verband e. V.: Fachlexikon MES & Industrie 4.0, 5. Aufl., Berlin Offenbach, Deutschland: VDE Verlag GmbH, 2022, S. 84–85.