Verfügbarkeitsgrad und OEE Berechnung: So berechnen Sie OEE effizient

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 Kenngrößen 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.

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.

Während ein OEE-Wert von 80 % ein exzellentes Ziel darstellt, ist es entscheidend, die Kennzahl richtig zu nutzen. Wird sie lediglich als starre Zielvorgabe verwendet, besteht die Gefahr der Manipulation (z. B. durch Ausblenden kurzer Stillstände). Der wahre Nutzen entfaltet sich, wenn die OEE-Kennzahl als Werkzeug zur gemeinsamen Problemlösung im Team dient, nicht als reines Kontrollinstrument.

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. 

Eine datengetriebene Analyse des Fraunhofer IPA beim Automobilzulieferer Adient deckte ungenutzte OEE-Potenziale von 8,6 % in einer schnell taktenden, automatisierten Fertigung auf. Allein durch schnell umsetzbare Maßnahmen ("Quick Wins") konnte die OEE bereits im Projektverlauf um 3,5 % gesteigert werden. Diese Zahlen belegen, dass bereits kleine Veränderungen häufig eine deutliche Steigerung der OEE bewirken und dazu beitragen, dass Industriebetriebe wettbewerbsfähig bleiben.

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. Jede prozentuale Steigerung bei Verfügbarkeit, Leistung oder Qualität lässt sich direkt in reduzierte Herstellkosten und höhere Ausbringungsmengen übersetzen. Die OEE sorgt somit auch für einen besseren Return on Investment (ROI).
• 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.

Ein Manufacturing Execution System (MES) erfasst Daten, die in der Fertigung anfallen. Optimalerweise werden die Daten direkt aus den Maschinen oder der 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.