Overall Equipment Effectiveness (OEE): Produktionsleistung steigern mit der Gesamtanlageneffektivität

Die Overall Equipment Effectiveness (OEE; Deutsch: Gesamtanlageneffektivität) ist eine zentrale Kennzahl, mit der Produktionsbetriebe die Effizienz ihrer Produktionsanlagen messen. OEE misst Verluste in den Bereichen Verfügbarkeit, Leistung und Qualität und zeigt so auf, wie effektiv eine Anlage genutzt wird. Diese Kennzahl dient der Überwachung sowie der Identifikation von Engpässen und bietet eine Grundlage für datenbasierte Entscheidungen zur Prozessverbesserung.

Damit ist die OEE eine wichtige KPI (Key Performance Indicator) in der Industrie, da sie Transparenz über die tatsächliche Nutzung der Produktionskapazitäten schafft.

Konkret hilft die OEE, wirksame Maßnahmen zur Reduzierung von Stillständen, zur Leistungsoptimierung und zur Verbesserung der Produktqualität zu entwickeln. Schlechte OEE-Werte führen zu Verlusten in Form von Stillständen, Produktionsverzögerungen und Qualitätsmängeln.

Eine erweiterte Kennzahl der Gesamtanlageneffektivität ist die Totale Effektive Anlagenproduktivität (TEEP), die die gesamte verfügbare Zeit einer Anlage – unabhängig von geplanten oder ungeplanten Pausen – einbezieht.

Overall Equipment Effectiveness (OEE) misst die Effektivität einer Produktionsanlage in drei Parametern: Verfügbarkeit, Leistungsrate und Qualität.

Die OEE-Kennzahl erfasst und quantifiziert alle Verluste, die den Produktionsprozess beeinträchtigen. Sie beantwortet die Frage, wie effektiv eine Anlage tatsächlich nutzbar ist, indem sie die Betriebszeit (=Verfügbarkeit), die Geschwindigkeit (=Leistungsrate) sowie die Qualität des produzierten Outputs analysiert.

Die OEE errechnet einen Gesamtwert, der die Effizienz des gesamten Produktionsprozesses in einer Prozentzahl zusammenfasst. Diese Kennzahl wird zum einen zur Überwachung der aktuellen Anlagenleistung genutzt, zum anderen dient die OEE als Treiber für kontinuierliche Verbesserungen, indem sie Verlustquellen bzw. Verschwendung in den Produktionsprozessen identifiziert.

Die OEE als KPI überwacht die aktuelle Anlagenleistung und liefert wertvolle Einblicke zur strategischen Planung und kontinuierlichen Prozessverbesserung innerhalb von Produktionsabläufen.

Konkret spielt die OEE als Key Performance Indicator (KPI) eine zentrale Rolle in der industriellen Produktion, da sie einen umfassenden Überblick über die Produktivität einer Anlage bietet. Durch die Erfassung aller potentiellen Verluste wird die Gesamtanlageneffizienz quantifiziert, was einen wesentlichen Vorteil bei der Messung der betrieblichen Effektivität darstellt. Unternehmen können anhand des OEE-Werts präzise erkennen, wie viel der verfügbaren Produktionskapazität tatsächlich genutzt wird.

Ein weiterer wichtiger konkreter Aspekt von OEE als KPI ist das Benchmarking. Produktionsbetriebe nutzen die OEE-Kennzahl, um die Effizienz ihrer Anlagen mit internen Zielen oder branchenspezifischen Best Practices zu vergleichen. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass OEE nicht zum Vergleich verschiedener Anlagen oder Standorte genutzt werden sollte, da unterschiedliche Betriebsbedingungen die Ergebnisse beeinflussen können.

Darüber hinaus fungiert OEE als Treiber für kontinuierliche Verbesserungen. Durch die genaue Identifizierung und Quantifizierung von Verlusten in den Bereichen Verfügbarkeit, Leistung und Qualität lassen sich gezielte Maßnahmen zur Steigerung der Produktionseffizienz entwickeln. Die OEE initiiert somit Prozessoptimierungen und wirkt positiv auf nachhaltige Effizienzsteigerung hin.

Ein weiterer bedeutender konkreter Aspekt der OEE als KPI ist die Transparenz, die sie über den Produktionsprozess schafft. Mit ihrer Hilfe werden Engpässe und ineffiziente Abläufe sichtbar, sodass Unternehmen proaktiv auf diese Unzulänglichkeiten in der Produktion reagieren können. Die detaillierte Analyse erkennt die Ursachen für Ineffizienzen systematisch und ermöglicht deren Behebung.

Die OEE gibt einen Gesamtwert in Prozent an, der die Effizienz des Produktionsprozesses widerspiegelt.

Der OEE-Faktor Verfügbarkeit misst, wie viel von der geplanten Produktionszeit eine Anlage tatsächlich produktiv genutzt wird.

Er gibt an, wie häufig eine Anlage im Verhältnis zur verfügbaren Zeit betriebsbereit ist, und berücksichtigt alle ungeplanten Stillstände, wie technische Ausfälle, Materialmangel oder andere unerwartete Unterbrechungen.

Eine hohe Verfügbarkeit zeigt an, dass die Anlage nur wenige Unterbrechungen während der geplanten Produktionszeit hat.

Ein niedriger Wert deutet darauf hin, dass häufige Stillstände auftreten, die durch ungeplante Wartungen oder Störungen verursacht werden.

Die Identifikation und Minimierung dieser Verluste sind Voraussetzung zur Effizienzsteigerung einer Produktionsanlage und werden im Rahmen der OEE-Messung transparent gemacht.

Der OEE-Faktor Leistung misst die tatsächliche Produktionsgeschwindigkeit einer Anlage im Vergleich zur idealen Geschwindigkeit.

Dieser Faktor erfasst Verluste, die durch reduzierte Geschwindigkeit und kleine, nicht erfasste Stopps entstehen. Ziel ist es, festzustellen, wie effizient eine Maschine im Hinblick auf ihre mögliche Maximalleistung arbeitet.

Eine hohe Leistungsrate bedeutet, dass die Produktionsgeschwindigkeit nahe an der idealen Geschwindigkeit liegt. Niedrige Werte weisen auf Leistungsprobleme hin, wie etwa durch technische Störungen, menschliche Fehler oder ineffiziente Prozessabläufe verursachte Geschwindigkeitsverluste.

Der OEE-Faktor Leistung identifiziert somit die Engpässe und Verzögerungen im Produktionsablauf, die durch Optimierungsmaßnahmen minimiert werden können.

Der OEE-Faktor Qualität bewertet den Anteil der einwandfreien Produkte, die im Produktionsprozess erzeugt werden.

Er gibt an, welcher Prozentsatz der gesamten produzierten Einheiten den Qualitätsanforderungen entspricht. Der Qualitätsfaktor ist entscheidend, um Verluste durch Ausschuss und Nacharbeit zu identifizieren und zu minimieren.

Eine hohe Qualität bedeutet, dass nahezu alle produzierten Einheiten fehlerfrei sind und keine Nacharbeit erfordern.

Niedrige Werte deuten auf Qualitätsprobleme hin, die zu zusätzlichen Kosten durch Materialverluste oder zusätzliche Bearbeitungszeit führen.

Der OEE-Qualitätsfaktor zielt darauf ab, kontinuierliche Verbesserungen im Bereich der Produktionsqualität zu unterstützen, indem Fehlerquellen aufgedeckt und Prozessoptimierungen eingeleitet werden.

Um die OEE für eine Einzelmaschine bzw. einzelne Anlage zu berechnen, müssen die drei Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität berechnet und miteinander multipliziert werden.

Beispielszenario:

Eine Einzelmaschine weist folgende Daten über einen geplanten Produktionszeitraum von 8 Stunden (480 Minuten) vor:

• Betriebszeit (nach Abzug von ungeplanten Stillständen): 400 Minuten
• Ideale Produktionsgeschwindigkeit: 50 Einheiten pro Minute
• Tatsächliche Produktionsgeschwindigkeit: 45 Einheiten pro Minute
• Produzierte Einheiten: 18.000
• Gute Einheiten (ohne Ausschuss): 17.000

Die Berechnung des Overall Equipment Effectiveness (OEE) für eine verkettete Anlage folgt derselben Grundformel wie für Einzelmaschinen, jedoch mit zusätzlichen Berechnungsaufwand, da die Verluste in jeder Station der Produktionslinie sich kumulieren.

Hier wird OEE auf die gesamte Kette angewendet, indem die Effizienz der einzelnen Stationen in den Bereichen Verfügbarkeit, Leistung und Qualität berechnet und anschließend kombiniert wird.

Beispielszenario:

Angenommen eine Full-Line-Anlage besteht aus drei verketteten Maschinen (Stationen A, B und C). Für jede Station sind folgende Daten gegeben:

• Verfügbarkeit:
  • Station A: 90%
  • Station B: 85%
  • Station C: 80%
• Leistung:
  • Station A: 95%
  • Station B: 90%
  • Station C: 85%
• Qualität:
  • Station A: 98%
  • Station B: 95%
  • Station C: 97%

Schritt 2: Berechnung der Gesamt-OEE für die verkettete Anlage:

Um die Gesamt-OEE der verketteten Anlage zu berechnen, wird die Gesamtproduktivität jeder Station in der Kette kombiniert. Da der Output der gesamten Linie durch die schwächste Station limitiert wird, bestimmt die Station mit dem niedrigsten OEE den Gesamteffekt auf die Linie.

Die Gesamt-OEE liegt daher in der Nähe des niedrigsten Werts, also bei etwa 65,96%.

Diese Berechnung zeigt, dass die Leistung der verketteten Anlage stark von der am wenigsten effizienten Station beeinflusst wird, und Optimierungen in einzelnen Stationen die gesamte Linienleistung erheblich verbessern können.

Stillstandzeiten haben einen erheblichen Einfluss auf die Overall Equipment Effectiveness (OEE), da sie direkt die Verfügbarkeit einer Anlage reduzieren. In diesem Beispiel wird die OEE unter Berücksichtigung geplanter und ungeplanter Stillstände berechnet.

Beispielszenario:

Angenommen eine Maschine hat eine geplante Produktionszeit von 8 Stunden (480 Minuten), aber es treten geplante und ungeplante Stillstände auf:

• Geplante Stillstandzeiten: 40 Minuten (geplante Wartung und Pausen)
• Ungeplante Stillstandzeiten: 60 Minuten (Maschinenausfall)
• Betriebszeit: 480 Minuten – 100 Minuten (geplante und ungeplante Stillstände) = 380 Minuten
• Ideale Produktionsgeschwindigkeit: 50 Einheiten pro Minute
• Tatsächliche Produktionsgeschwindigkeit: 45 Einheiten pro Minute
• Produzierte Einheiten: 17.100
• Gute Einheiten: 16.500

Qualitätsverluste wirken sich direkt auf den Qualitätsfaktor der OEE aus. Jede nicht den Spezifikationen entsprechende Einheit wird entweder als Ausschuss oder als Nacharbeit gezählt. Diese Verluste senken den Anteil fehlerfreier Produkte und damit die Gesamtanlageneffektivität.

Beispielszenario:

Eine Anlage produziert 20.000 Einheiten in einem bestimmten Zeitraum. Davon sind 1.000 Einheiten fehlerhaft und müssen entweder nachgearbeitet oder entsorgt werden.

In einer mehrstufigen Produktionslinie beeinflusst die Verfügbarkeit jeder einzelnen Produktionsstufe die Gesamtverfügbarkeitsrate der Produktionslinie. Verluste durch Stillstandzeiten oder ungeplante Wartungen in einer der Stufen können die gesamte Linie verlangsamen oder stoppen.

Beispielszenario:

Eine Produktionslinie besteht aus drei Stufen (Stationen A, B und C), wobei jede Station eine eigene Verfügbarkeitsrate aufweist:

• Verfügbarkeit Station A: 92%
• Verfügbarkeit Station B: 85%
• Verfügbarkeit Station C: 88%

Berechnung der Gesamtverfügbarkeitsrate:

Die Gesamtverfügbarkeit der Linie ergibt sich durch die Multiplikation der Verfügbarkeitsraten der einzelnen Stationen:

Gesamtverfügbarkeit = Verfügbarkeit A × Verfügbarkeit B × Verfügbarkeit C

Gesamtverfügbarkeit = 0,92 × 0,85 × 0,88 = 0,687 (bzw. 68,7%)

In diesem Fall liegt die Verfügbarkeitsrate der gesamten Produktionslinie bei 68,7%. Dies weist nach, dass Verluste in einer einzelnen Stufe den Gesamteffekt der Produktionslinie erheblich beeinflussen. Die Verfügbarkeitsrate gibt somit Aufschluss über potenzielle Engpässe und die Notwendigkeit von Optimierungen in der Produktionslinie.

Ein guter OEE-Wert hängt stark von der jeweiligen Industrie bzw. der Produktion und den spezifischen Anforderungen des Produktionsprozesses ab.

Folgende OEE-Werte gelten als Richtlinien:

• Gute OEE: 85% oder mehr
• Durchschnittliche OEE: 60-85%
• Niedrige OEE: Unter 60%

Kontinuierliche Prozesse haben oft höhere OEE-Zielwerte, bis zu 95%, da sie weniger Stillstand- und Rüstzeiten haben.

In diskreten Produktionsumgebungen gilt ein OEE-Wert von 85% als erstrebenswert, wobei 90% Verfügbarkeit, 95% Leistung und 99% Qualität als ideale Zielwerte angesehen werden.

Es ist zu betonen, dass die Bewertung des OEE immer betriebsspezifisch erfolgen sollte. Unterschiedliche Anlagen, Produktanforderungen, Produktionsmethoden Stoffarten und Gebindetypen führen dazu, dass ein einheitlicher Benchmark nicht immer sinnvoll ist. Beispielsweise kann in einem Betrieb mit häufigen Produktwechseln ein OEE von 75% sehr gut sein, während in einem kontinuierlichen Prozess ein höherer Wert erwartet wird.

Die OEE lässt sich durch verschiedene strategische Ansätze verbessern. Die wichtigsten Maßnahmen umfassen Total Productive Maintenance (TPM), Lean Management, Automatisierung und Digitalisierung im Sinne der Industrie 4.0. Jede dieser Methoden trägt auf spezifische Weise dazu bei, Verluste zu reduzieren und die Effizienz von Produktionsanlagen zu steigern.

TPM ist eine bewährte Methode, um die Verfügbarkeit von Anlagen zu maximieren und ungeplante Stillstände zu minimieren. Ziel von TPM ist es, Wartungstätigkeiten so in den täglichen Produktionsprozess zu integrieren, dass Maschinen kontinuierlich in einem optimalen Zustand gehalten werden.

Dazu gehören:

• Autonome Wartung: Maschinenbediener führen einfache Wartungsarbeiten selbst durch, was Stillstandzeiten reduziert.
• Geplante Instandhaltung: Regelmäßige, präventive Wartungen verhindern ungeplante Ausfälle und verbessern die OEE durch höhere Maschinenverfügbarkeit.

Lean Management fokussiert sich darauf, Verschwendung in allen Bereichen eines Produktionsbetriebs zu minimieren. Durch die Anwendung von Prinzipien wie Just-in-Time, 5S und Kontinuierliche Verbesserung (Kaizen) werden Prozesse verschlankt und Ressourcen effizienter genutzt. Allein auf die Produktion bezogen wird daher auch von Lean Production gesprochen. In Bezug auf OEE bedeutet dies:

• Schnelle Rüstzeiten: Durch Methoden wie SMED (Single-Minute Exchange of Die) werden Rüstzeiten minimiert, was die Verfügbarkeit erhöht.
• Fließoptimierung: Die Optimierung von Arbeitsabläufen sorgt für eine höhere Produktionsleistung und verringert Geschwindigkeitseinbußen.

Die Automatisierung von Produktionsprozessen steigert die Leistung und Qualität der Produktion, indem menschliche Fehler minimiert und konsistente Produktionsgeschwindigkeiten gewährleistet werden.

Durch den Einsatz automatisierter Steuerungssysteme lassen sich Produktionsengpässe und kleine Stillstände besser überwachen und korrigieren. Automatisierung der Produktion wirkt sich positiv auf die OEE aus, indem die Leistung maximiert und Qualitätseinbußen durch gleichbleibende Präzision vermieden werden.

Die Digitalisierung ermöglicht es, Produktionsdaten in Echtzeit zu erfassen und zu analysieren. Mithilfe von IoT-Sensoren und Big Data-Analysen gewinnen Unternehmen tiefere Einblicke in die Ursachen von Verlusten und können so proaktive Maßnahmen zur Verbesserung der OEE ergreifen. Digitale Dashboards und Berichtsplattformen erleichtern die Nachverfolgung von Maschinenzuständen und Produktionskennzahlen und stellen eine gezielte Optimierung im Sinne der Industrie 4.0 sicher.

Die OEE identifiziert Engpässe im Produktionsprozess, indem sie die Leistung in den Bereichen Verfügbarkeit, Leistung und Qualität transparent macht. Unternehmen können genau erkennen, welche Anlagen oder Produktionsstufen ineffizient arbeiten und wo die größten Verluste auftreten.

Beispielsweise deckt eine niedrige Verfügbarkeitsrate häufig Maschinenstillstände auf, während eine geringe Leistungsrate auf Geschwindigkeitsprobleme hindeutet. Die Identifikation solcher Schwachstellen ermöglicht es, gezielt Maßnahmen zur Verbesserung einzuleiten und Engpässe zu beseitigen.

OEE bietet eine Grundlage für datenbasierte Entscheidungen, da die Kennzahl alle relevanten Produktionsdaten zusammenfasst. Unternehmen können mithilfe dieser Daten ihre Prozessoptimierungen präziser steuern. Durch die kontinuierliche Überwachung der OEE-Werte lassen sich Muster und wiederkehrende Probleme schnell erkennen. Dies ermöglicht es, fundierte Entscheidungen zur Optimierung der Produktionsabläufe zu treffen und langfristig die Effizienz zu steigern.

Die OEE-Analyse offenbart Verbesserungspotenziale in der Wartung und Qualitätssicherung. Durch die genaue Erfassung von Maschinenverfügbarkeiten und der Qualität der produzierten Güter können Unternehmen präventive Wartungsstrategien entwickeln.

Total Productive Maintenance (TPM) und andere präventive Maßnahmen lassen sich gezielt einführen, um Ausfälle zu minimieren und die Verfügbarkeit zu erhöhen. Gleichzeitig sorgt die Überwachung der Qualitätsrate dafür, dass Produktionsfehler und Ausschuss gezielt reduziert werden können.

Eine schlechte OEE führt zu signifikanten Verlusten wichtiger Produktionskennzahlen, ausgedrückt als: Stillstände, Produktionsverzögerungen und Qualitätsmängel. Jede dieser Kategorien mindert die Effizienz der Produktionsanlage erheblich.

• Stillstände: Ungeplante Ausfälle oder lange Rüstzeiten reduzieren die Verfügbarkeit der Anlagen, was die produktive Betriebszeit verringert.
• Produktionsverzögerungen: Reduzierte Produktionsgeschwindigkeiten und häufige Unterbrechungen führen zu einer geringeren Leistung der Anlagen.
• Qualitätsmängel: Eine hohe Fehlerquote und der Ausschuss von Produkten wirken sich negativ auf die Qualität aus und verursachen zusätzliche Nacharbeiten.

Zu den typischen Verschwendungsarten in Produktionsanlagen, die eine niedrige OEE vorweisen oder verursachen, gehören:

• Überproduktion: Produktion von mehr als dem tatsächlich benötigten Bedarf
• Wartezeiten: Anlagen oder Arbeiter warten auf den nächsten Arbeitsschritt, was zu Verzögerungen führt
• Unnötiger Transport: Materialbewegungen, die keinen direkten Wert schaffen, erhöhen die Zykluszeiten
• Fehlerhafte Prozesse: Fehlerhafte Produktionsschritte führen zu Nacharbeit und Ausschuss, wodurch die Qualität sinkt und zusätzliche Ressourcen verbraucht werden

Die Totale Effektive Anlagenproduktivität (TEEP) ist eine Kennzahl, die die tatsächliche Nutzung der gesamten verfügbaren Produktionszeit einer Anlage misst.

TEEP bewertet somit die Gesamtanlageneffizienz, indem auch Zeiten außerhalb der geplanten Produktion wie Wochenende oder Feiertage in die Berechnung einbezogen werden.

Die TEEP hilft Unternehmen zu verstehen, wie effektiv ihre Maschinen über das gesamte Jahr hinweg genutzt werden und ob ungenutztes Potenzial vorliegt.