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 ent­spre­chend 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 Soft­ware­tools. 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. 

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 ent­spre­chend 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 Soft­ware­tools. 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. 
Grafik zeigt Faktoren der OEE-Kennzahl
Berech­nung der OEE

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 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.

7 Arten der Verschwendung 

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