Anwendungsfall in der Produzierenden Industrie

OEE-Optimierung

Steigerung der Gesamtanlageneffektivität durch Identifizierung von Produktionsverlusten und Verbesserung der Produktqualität

Typische Probleme in der Fertigung

Beobachtungen in Fertigungsbetrieben bzw. in der industriellen Produktion zeigen wiederkehrende Muster und gängige Problemstellungen auf:

In der Produktion können immer wieder Störungen und ungeplante Stillstände bzw. Ausfälle an Anlagen und Fertigungslinien beobachtet werden, denen meist unterschiedliche Ursachen zu Grunde liegen, sog. Verfügbarkeitsverluste als Effektivitätsverlust. Bei der Behebung kann der Eindruck gewonnen werden, dass nur Einzelursachen behoben werden, statt die Verfügbarkeit der Gesamtanlage im Blick zu behalten.
In der Anlage oder Produktionslinie können nicht die geplanten bzw. errechneten maximal möglichen Outputs erzielt werden, sog. Leistungsverluste als Effektivitätsverlust. Gründe dafür sind nicht eindeutig zu erkennen bzw. zu lokalisieren und die Anlage erreicht fortlaufend nicht die geplanten Leistungen und Stückzahlen. Eventuell ist auch in technisch vergleichbaren Anlagen bzw. Produktionslinien der Output unterschiedlich hoch, ohne dass sich offensichtliche Gründe und Faktoren zeigen, die zur unterschiedlichen Leistungsfähigkeit und Produktivität der Anlagen führen.
Es zeigen sich immer wieder Zustände und Phasen, in denen die Qualität der gefertigten Produkte schlechter ist, z.B. indem mehr Teile zum Nacharbeiten vorliegen oder ein höherer Ausschuss gefertigt wird, sog. Qualitätsverluste als Effizienzverlust. Trotz eingehender Analysen können die Faktoren, die zum Verlust der Qualität führen, nicht identifiziert werden.

Zusammengefasst zeigen alle diese Problemstellungen, dass der Produktionsprozess nicht die maximale Wertschöpfung an gefertigten Teilen in der gewünschten Qualität erzielt. Die Gesamtanlageneffektivität weist große Verluste auf und ein kalkulatorisch kostendeckendes Angebot – im Vergleich zu Wettbewerbern aus der eigenen Branche – kann nicht erstellt werden. Intuitive oder systematische Versuche, den Verfügbarkeitsfaktor, den Leistungsfaktor oder den Qualitätsfaktor zu steigern, bleiben zumeist erfolglos. Mögliche Ursachen und Faktoren, die zu Stillständen, Ausfallzeiten und Verschwendungen führen, können nicht oder nur teilweise identifiziert und behoben werden. Wie können diese Muster aufgebrochen werden?

OEE-Optimierung mittels IIoT-Technologien als Lösung

Zur Überwachung der effektiven Einsatzbereitschaft und Verfügbarkeit einer Maschine bzw. Anlage müssen relevante Daten erhoben werden. Auf deren Basis können Störungen und Stillstände im Prozess erfasst, Verluste errechnet und der Verfügbarkeitsfaktor ermittelt werden. Dafür werden zunächst die Signale vorhandener Messgeber aus der Steuerung ausgelesen oder Sensoren an geeigneten Stellen installiert. Dies sind beispielsweise am Materialzufluss, an Übergabepunkten zwischen verschiedenen Bearbeitungsstationen in der Produktion und am Ende der Prozesslinie.

Die Sensoren, die nun auf der Feldebene der Maschine und Anlage installiert sind, müssen in einem nächsten Schritt über Werkzeuge und Software vernetzt werden. Im Rahmen der Möglichkeiten des Industrial Internet of Things ist damit eine kontinuierliche Datenerhebung, Datenspeicherung und Kombination bzw. Auswertung der erfassten Daten möglich. Zudem ist auch eine Angleichung der Daten notwendig, um eine Vergleichbarkeit zu ermöglichen und komponten- bzw. anlagenübergreifende Abhängigkeiten erkennen zu können. Die Rohdaten alleine bieten noch keinen Mehrwert, erst durch diese zeitliche Synchronisation wird die Aussagekraft der Daten deutlich. Bei diesen Schritten, von der systematischen Erfassung relevanter Daten bis hin zur Datensynchronisation und Aufbereitung unterstützen geeignete IIoT-Softwaretools. Auch die IIoT Building Blocks halten für jede Phase den richtigen Baustein bereit. So unterstützt bspw. die Komponente Data Collector bei der Erfassung großer Mengen hochfrequenter Daten auf der Maschine und Anlage, die Komponente Collector App dient mit seiner intuitiven Benutzeroberfläche der einfachen Installation sowie Konfiguration, ohne dass Fachkenntnisse aufgebaut werden müssen.

Auch für die nachfolgende Auswertung gibt es Unterstützung durch intelligente OEE Software. Diese bieten Übersichten und Methoden von der Maschinenüberwachung und Erkennung von Abweichungen bis hin zu Alarmierungsmechanismen, wenn vordefinierte Warn- und Fehlergrenzen für bestimmte Messwerte und Maschinendaten erreicht oder überschritten werden. Das Monitoring und die Visualisierung der Verfügbarkeitsverluste, der Leistungsverluste und der Qualitätsverluste erfolgt dabei in Echtzeit und kann spezifisch für jeden Anwender oder verschiedene Endgeräte, wie z.B. auch mobile Smart Devices angepasst werden.

Mit den OEE-Kennzahlen und den Parametern Zeit, Stückzahl und Qualität lassen sich Produktionsbereiche schnell und auf den Punkt miteinander vergleichen. Aufbauend darauf können Effektivitäts- und Effizienzverluste schrittweise beseitigt werden.

Im Rahmen der OEE-Optimierung sind vor allem ungeplante Ausfälle und Stillstandszeiten interessant. In der Regel werden geplante Rüstzeiten und Stillstandszeiten für Wartungen in die Berechnung der Kennzahlen nicht einbezogen bzw. gesondert erfasst. Entsprechend können durch das Miteinbeziehen dieser Daten Aussagen über die tatsächliche Anlagenverfügbarkeit getroffen und die Verfügbarkeitsverluste quantitativ und qualitativ identifiziert werden. In ähnlicher Weise können Leistungsverluste und Qualitätsverluste quantifiziert und deren Ursachen ermittelt werden.

Vorteile durch OEE-Optimierung

Ziel der OEE-Optimierung ist es, ungeplante Stillstände, Ausschuss und Nacharbeiten zu vermeiden und letztendlich eine Null-Fehler-Fertigung zu erreichen. Damit ist eine Konzentration rein auf die Wartung und Instandhaltung der Maschinen und Anlagen möglich. Als Grundlage können mit OEE-Analysen ineffiziente Produktionsbereiche und deren Ursachen identifiziert werden. Durch diese gewonnene Transparenz und daraus abgeleiteten effektiven Maßnahmen kann systematisch eine Produktivitätssteigerung erzielt werden. Entsprechend führen die OEE-Analysen zur Erlangung neuer Erkenntnisse über die Fertigungsqualitäten, die Verfügbarkeiten und Leistungen der Maschinen und Produktionslinien. Weiterführend können neue Potenziale zur Verbesserung der Gesamtanlageneffektivität erschlossen werden. Auch die Produktionssicherheit kann erhöht werden, da die Produktionsplanung und die Maschinenoptimierung anhand konkreter KPIs (engl. Key-Performance-Indicator, Leistungskennzahl) ausgerichtet werden. Zusammenfassend können Unternehmen mit OEE-Kennzahlen systematisch Optimierungspotenziale aufdecken und zukünftig fundiertere Entscheidungen treffen. Mithilfe von IIoT-Technologien zur OEE-Optimierung stehen wirkungsvolle Werkzeuge zur Verfügung, mit welchen der Status der Produktion von der einzelnen Maschine, über die Fertigung bis zum gesamten Werk erfasst und quantifiziert werden können. Steigen auch Sie mit ihrem Unternehmen in die OEE-Optimierung und somit in den umfassendsten Anwendungsfall des Industrial Internet of Things ein. Unterstützung für Ihre ersten Schritte bekommen Sie mit unserem Baustein Collect der IIoT Building Blocks – Starten Sie noch heute.

Was ist OEE-Optimierung?

OEE-Optimierung hat das Ziel, die Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit von Anlagen zu optimieren und die Prozess- und Produktqualität zu maximieren. Zugrunde liegt die Fertigungskennzahl „Overall Equipment Effectiveness“ (OEE, deutsch: Gesamtanlageneffektivität bzw. GAE). Sie steht für die Bemessung der Effizienz bzw. Wertschöpfung einer Maschine oder Fertigungslinie. Mithilfe einer Software zur permanenten Erfassung geeigneter Daten und deren Analyse werden Verfügbarkeits-, Leistungs- und Qualitätsverluste identifiziert und quantifizierbar gemacht. Auf dieser Basis kann OEE-Optimierung aufsetzen und entsprechende Maßnahmen zur Steigerung der Gesamtanlageneffektivität können abgeleitet werden.

Exkurs:
Begriffserklärung OEE

OEE (Overall Equipment Effectiveness) dient als Kennzahl zur Bemessung der Wertschöpfung einer Maschine, Anlage oder gesamten Fertigungslinie. OEE dokumentiert in einer einzigen Kennzahl in einem Wertebereich zwischen 100 % und 0 %, wieviel Prozent der verfügbaren Zeit produktiv gearbeitet wurde sowie mit welcher Leistung und mit welcher Qualität produziert wurde. Somit kann auf einen Blick sowohl die Produktivität einer Anlage als auch deren Verluste dargestellt werden.

7 Arten der Verschwendung

Bei OEE-Analysen in der Produktion kann es hilfreich sein, auch unternehmensweite Gesamtprozesse in den Betrachtungshorizont einzubeziehen. Unterstützung bei der Betrachtung der Arbeitsorganisation bieten die sogenannten „Sieben Arten der Verschwendung“ (TIMWOOD). Durch eine detaillierte Analyse deren Ursachen und Wirkung können geeignete Maßnahmen zur Behebung abgeleitet werden. Die Verschwendungsarten stehen zueinander in Wechselwirkung und sind zudem je nach Unternehmen unterschiedlich in ihren Auswirkungen, weshalb sich eine individuelle Analyse im Unternehmen lohnt.

Ihr Ansprechpartner

Möchten Sie nähere Informationen oder Beratung zur OEE-Optimierung in Ihrem Unternehmen?
Wir stehen für Ihre Fragen gerne zur Verfügung.

Wolfram Schäfer
Tel.: +49 (0) 7127 / 92 31-0
E-Mail: start@iiotbuildingblocks.io