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Der Begriff Gesamtanlageneffektivität (GAE) oder englisch Overall Equipment Effectiveness (OEE) bezeichnet eine vom Japan Institute of Plant Maintenance erstellte Kennzahl. Sie ist eines der Ergebnisse im Zuge der jahrzehntelangen Entwicklung des TPM-Konzeptes (Total Productive Maintenance). Die Gesamtanlageneffektivität ist ein Maß für die Wertschöpfung einer Anlage.
Die GAE einer Anlage ist als das Produkt der folgenden drei Faktoren definiert:
- Verfügbarkeitsfaktor,
- Leistungsfaktor,
- Qualitätsfaktor.
Ihr Wertebereich liegt zwischen 0 und 1 oder zwischen 0 % und 100 %.
Die Definition der Kennzahl kann in keiner Norm nachgelesen werden. Sie wird sehr individuell auf das anwendende Unternehmen zugeschnitten. Dabei handelt es sich im Regelfall um einen länger andauernden Prozess, da im Unternehmen erst Verständnis für die Art des Denkens in den Kategorien Wertschöpfung und Verschwendung aufgebaut werden muss. Weiterhin gestaltet sich abhängig von den Anlagen bzw. Produkten die Erfassung der nötigen Basisdaten zur Ermittlung der Kennzahl u.U. als schwierig.
Inhaltsverzeichnis
Überblick GAE
Darstellung der GAE-BerechnungDie GAE ist eine Kennzahl für ungeplante Verluste einer Anlage. Daher werden im ersten Schritt von der Kalenderzeit (24 Stunden an 7 Tagen in der Woche) die geplanten Stillstände abgezogen. Geplante Stillstände können beispielsweise sein:
- Keine Belegung/Besetzung
- Geplante Wartung
- Pause
- Streik
- etc.
Die zurückbleibende Betriebszeit ist die Basis für die GAE und ist damit definiert als 100 %.
Von diesen 100 % werden jetzt die Leistungs-, Verfügbarkeits- und Qualitätsverluste abgezogen, so dass sich die GAE der Anlage ergibt.
Verfügbarkeitsfaktor
Der Verfügbarkeitsfaktor ist ein Maß für Verluste durch ungeplante Anlagenstillstände. Er ist wie folgt definiert:
- Verfügbarkeitsfaktor = Laufzeit / (Laufzeit + Stillstandszeit)
Der Verfügbarkeitsfaktor reduziert sich durch ungeplante Anlagenstillstände wie beispielsweise folgende Ereignisse:
- Kurzfristig fehlendes Personal
- Kurzfristig fehlendes Material
- Fehlender Fertigungsauftrag
- Warten auf die Instandhaltung
- Warten auf Qualitätsfreigaben
- Stromausfall
- etc.
Im Unternehmen muss eine Konvention getroffen werden, ab wann ein ungeplanter Stillstand vorliegt. Jede Sekunde Stillstand zu erfassen und auch zu begründen bedeutet bei den meisten Unternehmen einen zu hohen Aufwand. In der betrieblichen Praxis hat sich eine Erfassungsgrenze von 1 Minute Stillstandszeit als pragmatischer Ansatz gezeigt. Alle Stillstände kürzer einer Minute gehen damit in den Leistungsfaktor ein.
Ob Rüsten die GAE reduzieren ist eine Frage der unternehmensspezifischen Definition. Reduzieren Rüstaktivitäten die GAE entsteht eine Motivation, die Rüstzeiten durch SMED zu reduzieren. Andererseits führt dies aber auch dazu, dass eine GAE-Steigerung durch weniger Umbauten also durch größere Losgrößen erreicht werden kann. Dies steht den Prinzipien der Schlanken Produktion entgegen. Reduzieren Rüstaktivitäten die GAE nicht, besteht die Gefahr, dass Störungen als Rüstvorgang deklariert werden, die eigentlich keine sind.
Die beste Möglichkeit im Umgang mit Rüstzeiten besteht darin, mit Rüstzeitvorgabewerten zu arbeiten. Die geplante Rüstzeit reduziert die GAE nicht, Rüstzeitüberschreitungen reduzieren sie jedoch. Dafür müssen jedoch Rüstzeitvorgabewerte, bei Bedarf unterschieden für unterschiedliche Rüstvarianten, vorhanden sein. Der Aufwand dafür ist u.U. jedoch sehr groß.
Der Verfügbarkeitsfaktor ist von den drei GAE-Faktoren häufig am leichtesten zu erfassen. Deshalb beginnen GAE-Initiativen in Unternehmen häufig mit der Erfassung des Verfügbarkeitsfaktors.
Leistungsfaktor
Der Leistungsfaktor ist ein Maß für Verluste durch Abweichung von der geplanten Stückzeit, kleineren Ausfällen (also die Stillstände, die nicht in die Verfügbarkeit eingehen) und Leerläufen.
- Leistungsfaktor = Istleistung / Sollleistung (zum Beispiel in Stück / Stunde)
Zu berücksichtigen ist, dass der Leistungsfaktor nur bezogen auf die Laufzeit und nicht auf die Betriebszeit berechnet werden darf.
Während die Istleistung messbar ist, ist es in der betrieblichen Praxis häufig schwierig, an eine Sollleistung als Vorgabewert zu kommen. Wenn keine Angaben des Maschinenherstellers verfügbar oder diese nicht realistisch sind, hat sich das Konzept der „bestdemonstrierten Stückzeit“ bewährt. Dabei werden die Produktionsgeschwindigkeiten der Produkte aus der Vergangenheit miteinander verglichen und die höchste Produktionsgeschwindigkeit als Sollleistung im Sinne von 100 % Leistungsfaktor definiert. Allerdings eignet sich der so gewonnene Leistungsfaktor nicht zur Produktionsprogrammplanung. Der Faktor 1 stelle einen Spitzenwert dar, der regelmäßig nicht erreicht würde.
Bei Anlagen, die nur ein oder wenige Produkte herstellen, ist die Berechnung des Leistungsfaktors einfach. Wird eine Vielzahl von unterschiedlichen Produkten auf einer Anlage gefahren, ist der Aufwand für die Ermittlung einer Vorgabezeit unter Umständen hoch.
Qualitätsfaktor
Der Qualitätsfaktor ist ein Maß für den Verlust auf Grund defekter und zu überarbeitender Teile. Sie ist wie folgt definiert:
- Qualitätsfaktor = (Anzahl produzierter Teile – Anzahl Nacharbeitsteile – Anzahl Ausschussteile) / Anzahl produzierter Teile
Insbesondere bei der Erfassung des Qualitätsfaktors ist ein pragmatischer Ansatz sinnvoll: Häufig wird ungenügende Qualität nicht an der Anlage entdeckt, die sie verursacht hat. Hier hat es sich bewährt, das „Entdeckerprinzip“ einzusetzen, also die Anlage mit einer GAE-Reduktion zu belasten, an der der Fehler entdeckt wurde. So entfernt sich die GAE von einer reinen Anlagen- und wird zu einer Prozesskennzahl. Die Optimierung der GAE einer Anlage kann aber natürlich auch durch Optimierungen an anderen Anlagen stattfinden. Auch sollte die GAE eine möglichst zeitnahe Kennzahl sein. Insofern sollte die i.O.-Menge spätestens am Losende bestimmt und die GAE berechnet werden. Von nachträglichen Korrekturen der GAE z. B. durch spätere Sperrungen ist abzuraten.
Gesamtanlageneffizienz
Gesamtanlageneffizienz und Gesamtanlageneffektivität wird in der deutschen Sprache synonym verwendet, auch wenn dies nicht korrekt ist (siehe Effektivität).
Gesamtanlageneffektivität
Die GAE ist als Produkt von Verfügbarkeitsfaktor, Leistungsfakor und Qualitätsfaktor definiert. So folgt:
- GAE = Verfügbarkeitsfaktor x Leistungsfaktor x Qualitätsfaktor
Es ergibt sich ein Prozentwert, der angibt in wie viel Prozent der geplanten Maschinenlaufzeit tatsächlich effektiv produziert worden ist. Dieser Wert liegt meist deutlich unter 100 %, da die einfliessenden Faktoren jeweils auch meist unter 100 % liegen. So werden die verschiedensten Verschwendungen deutlich gemacht.
Nutzen der GAE
Der Nutzen der GAE liegt in der Transparenz des Wertschöpfungsanteils der Anlage und lässt das Management mit einem anderen Blick auf die Anlagen schauen. Die Kennzahl ist ideal geeignet um z. B. an eine GAE-Steigerung einen Zielvereinbarungsprozess anzuknüpfen, weil die Kennzahl aufgrund ihrer Umfänglichkeit robust gegen strukturelle Änderungen der Produktion gestaltet werden kann.
Steigerung der GAE
Zur gezielten Steigerung der GAE müssen die Gründe für Abweichungen der GAE-Faktoren von 100 % erfasst werden. Die Frage ist also, warum wurde nicht
- 100 % der Betriebszeit produziert?
- 100 % der geplanten Geschwindigkeit gefahren?
- 100 % der Produkte in der definierten Qualität produziert?
Durch eine manuelle oder systemunterstützte Erfassung (z. B. in der Betriebsdatenerfassung oder durch eigenständige IT-Lösungen) der Abweichungen vom definierten Idealzustand kann eine Analyse der Pareto-Verteilung der größten Verlustquellen für eine Anlage erzeugt werden. Daraus lassen sich Maßnahmen zur gezielten Verbesserung der GAE einleiten, die dann auch gemessen werden können. Begonnen wird die Optimierung mit der Quelle des größten GAE-Verlustes.
Praktische Erfahrungen
- Eine in der Praxis erzielte GAE von 85 % kann als Weltklasse anerkannt werden. Es gilt hier zu differenzieren um welchen Anlagentypen/Produktionsmechanismus es sich handelt. So kann ein GAE von 90 % bei einer Vollkonti-Anlage auch als Untergrenze dienen, hingegen kann ein GAE von 60 % bei einem schwierig zu handhabenden Produktionsverfahren eine Obergrenze darstellen.
- Insbesondere bei mehreren ohne Pufferung verketteten Anlagen ist eine GAE des Gesamtsystems von z. B. 85 % schwierig zu erreichen, da die Berechnung durch eine Multiplikation der Einzel-GAEs erfolgt (Bsp: 3 verkettete Anlagen mit jeweils einer GAE von 90 % führen zu einer OEE des Gesamtsystems von 0,9 × 0,9 × 0,9 = 0,73)
- Bei mehreren mit Pufferung verketteten Anlagen kann die korrekte GAE-Erfassung nur IT-technisch mit mehreren Messstellen durchgeführt werden. Jede einzelne Messstelle benötigt zusätzlich zu den Standardstörgründen noch die Störkategorien "Stau" und "Abriss", um vor- bzw. nachgelagerte Störungen von Produktionsanlagen identifizieren zu können.
- Die Ermittlung der GAE verursacht gerade in der Anfangszeit einen hohen Aufwand einerseits durch die Schulung der Mitarbeiter und andererseits in der Gewinnung von unverfälschten Daten.
- Die GAE kann nicht dazu dienen, die Leistung der Mitarbeiter zu messen. Sie dient zur Ermittlung und Messung von Anlagenverlusten, die anschließend durch entsprechende Ursachenanalysen und Maßnahmen beseitigt werden können.
Abgrenzungen
Die GAE ist nicht gleichzusetzen mit anderen Kennzahlen, die üblicherweise in der Produktion oder Instandhaltung erfasst werden wie z. B.
- Technische Verfügbarkeit
Literaturangaben
Eigenständige OEE-Literatur:
- Koch, Arno: OEE für das Produktionsteam. Das vollständige OEE-Benutzerhandbuch - oder wie Sie die verborgene Maschine entdecken. Ansbach: CETPM Publishing, 2008, ISBN 978-3940775047.
- May, Constantin; Koch, Arno: Overall Equipment Effectiveness (OEE) - Werkzeug zur Produktivitätssteigerung, erschienen in: Zeitschrift der Unternehmensberatung (ZUB), H. 6/2008, S. 245-250. Downloadbar beim Centre of Excellence for TPM (CETPM)
- Oee for Operators: Overall Equipment Effectiveness, Productivity Development Team, Productivity Press, 1999
- OEE, Inc., Jesse W. Brogan, The Management Upgrade Shop, 2004
In TPM-Literatur:- TPM – Effiziente Instandhaltung und Maschinenmanagement, Edward Hartmann, Landsberg, Verlag Moderne Industrie, 2000 [S.77ff.]
- Introduction to TPM, Seiichi Nakajima, Productivity Press Cambridge Massachusetts, 1988 [S.27ff.]
- Total Productive Maintenance, Al-Radhi, Carls-Hanser-Verlag München, 1995 [S.30ff.]
- Total Productive Maintenance – The Western Way, Peter Willmott, Butterworth-Heinemann Ltd., 1994 [S.25ff.]
Siehe auch
Weblinks
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