Praktisches TPM und Maintenance Excellence – Teil 3: Wie OEE Kapazitätsverluste in der Produktion aufdeckt

Eine Maschine kann laufen und trotzdem kontinuierlich Produktionskapazität verlieren.

Kurze Stopps, reduzierte Geschwindigkeit, wiederholte Anpassungen, instabiler Betrieb und Qualitätsabweichungen treten nicht immer als eindeutige Geräteausfälle auf. Doch die zugrunde liegenden Ursachen können Verschleiß, Verunreinigungen, unzureichende Schmierung, verzerrte Einstellungen oder andere Bedingungen umfassen, die durch Wartung kontrolliert werden können.

Aus diesem Grund kann der Einfluss der Instandhaltung nicht allein durch die Zählung abgeschlossener Instandhaltungsaufgaben oder behobener Fehler beurteilt werden. Ihr wahrer Einfluss zeigt sich darin, wie viel der geplanten Zeit die Anlage stabil, mit der richtigen Geschwindigkeit und auf dem erforderlichen Qualitätsniveau betrieben werden kann.

Der erste Teil dieser Serie untersuchte die Struktur von TPM und die Rolle von 5S als dessen Grundlage. Der zweite Teil behandelte die fünf Schritte von 5S aus der Perspektive der praktischen Instandhaltungsarbeit. In diesem dritten Teil verschiebt sich der Fokus auf die Messung.

OEE macht sichtbar, wo Produktionskapazität verloren geht. Gleichzeitig hilft es zu erkennen, wo die Instandhaltung Stillstandszeiten, Geschwindigkeitsverluste, Qualität und Anlagenauslastung beeinflussen kann.

Pentti Enlund erörtert die OEE-Kennzahl, die sieben wichtigsten Verluste und deren Verbindung zu TPM und kontinuierlicher Verbesserung.

Säule 1: Verlustanalyse, OEE-Messung und kontinuierliche Verbesserung

OEE ist eine Kennzahl zur Messung der tatsächlichen Effektivität einer Produktionsmaschine oder Produktionslinie im Verhältnis zu ihrem vollen Potenzial.

Aus Sicht der Instandhaltung liegt der Wert von OEE darin, technische Verluste sichtbar zu machen, die nicht als direkte Ausfälle erscheinen. Ein sich verschlechternder Anlagenzustand kann sich in reduzierter Geschwindigkeit, kurzen Stopps, instabilem Betrieb oder Qualitätsabweichungen äußern.

Warum ist die Verbesserung der OEE bei TPM wichtig?

• OEE deckt Verluste auf: Stillstandszeiten, Störungen, Minderleistung und fehlerhafte Produkte.
• Es lenkt die Aufmerksamkeit auf kontinuierliche Verbesserung oder Kaizen.
• Es bietet eine messbare Grundlage für die Entwicklung von Instandhaltung und Produktion.
• Es schafft eine gemeinsame Sprache zwischen Produktion und Instandhaltung.

OEE allein enthüllt nicht die eigentliche Ursache eines Verlusts. Es zeigt, wo Produktionskapazität oder Prozessauslastung verloren geht. Die Instandhaltung muss mit dem Betrieb und der Produktion zusammenarbeiten, um festzustellen, ob der Verlust mit dem Zustand der Ausrüstung, den Einstellungen, dem Verschleiß, den Grundbedingungen oder den Arbeitsmethoden zusammenhängt.

Das Ziel ist null Ausfälle, null Defekte und null Unfälle.

Die Teams sind verantwortlich für die Identifizierung und Messung der 16 Arten von Verlusten, die Berechnung der Overall Equipment Effectiveness (OEE), die Analyse der Ursachen von Produktionsprozessproblemen, die Anwendung eines problemorientierten Lösungsprozesses zur Verhinderung und Beseitigung wiederkehrender Probleme, die Nutzung einer systematischen Zehn-Schritte-Methode und die Durchführung teambasierter kontinuierlicher Verbesserung gemäß der Kaizen-Philosophie.

Obwohl niemand Perfektion erwartet, muss die Anstrengung, sich ihr zu nähern, kontinuierlich sein.

Verluste, die die Gesamteffektivität reduzieren

Es gibt 16 verschiedene Arten von Verlusten, die die Gesamteffektivität reduzieren, aber sieben sind besonders wichtig für die Anlagenleistung.

Dies sind Verluste, die durch Geräteausfälle verursacht werden; Rüst-, Umrüst- und Einstellungsverluste; Werkzeug- und Verschleißteilwechsel; Anlaufverluste; geringfügige Stopps und Leerlauf; die Lücke zwischen theoretischer und tatsächlicher Leistung; sowie Defekte und Nacharbeiten.

Die fünf Hauptverluste, die die menschliche Effizienz beeinflussen, sind Verluste durch unterstützende Funktionen, Bewegungs- und Handhabungsverluste, organisatorische Verluste, Verluste durch unzureichende Automatisierung und Verluste im Zusammenhang mit Überwachung und Maschineneinstellungen.

Die drei Verluste im Zusammenhang mit ungenutzten Ressourcen sind Verluste durch schlechte Materialausnutzung, Energieverluste und Verluste durch Materialien, Vorrichtungen und Werkzeuge.

Die Art und Weise, wie Verluste auftreten, variiert je nach Branche. In der Fertigung zeigen sie sich oft als Ausfallzeiten, längere Zykluszeiten, Ausschuss oder verlorene Stückleistung. In der Prozessindustrie kann derselbe Verlust als reduzierter Durchsatz, Prozessinstabilität, Qualitätsschwankungen oder geringere Auslastung erscheinen.

Die sieben wichtigsten Verluste

1. Geräteausfälle

Geräteausfälle können sporadisch oder chronisch sein. Sie zeigen sich als Produktionsunterbrechungen, wiederkehrende Störungen oder nachlassende Anlagenleistung. Aus Sicht der Instandhaltung ist es wesentlich, einen isolierten Ausfall von einem wiederkehrenden oder sich langsam entwickelnden Problem zu unterscheiden.

2. Rüst-, Umrüst- und Einstellverluste

Dieser Verlust tritt auf, wenn ein Produktionslos, eine Arbeitsphase oder eine Betriebsbedingung geändert wird und Zeit benötigt wird, bevor der Betrieb ein akzeptables Niveau erreicht. Eine lange oder instabile Einstellphase kann auch mit Verschleiß, Verunreinigungen oder einer falschen Grundeinstellung zusammenhängen.

3. Werkzeug- und Verschleißteilwechsel

Dieser Verlust resultiert aus dem Austausch verschlissener, gebrochener oder am Ende ihrer Lebensdauer befindlicher Werkzeuge, Verschleißteile oder anderer Komponenten, die den Prozess beeinflussen. Der Verlust kann reduziert werden, wenn die tatsächliche Lebensdauer bekannt ist, Teile verfügbar sind und der Austausch vor dem Ausfall vorbereitet werden kann.

4. Anlaufverluste

Anlaufverluste treten auf, wenn eine Anlage oder ein Prozess nach Wartung, Reparatur, einer Pause oder einem Stillstand neu gestartet wird. Ein Maschinenstart bedeutet noch nicht, dass die Arbeit abgeschlossen ist. Die Ausrüstung muss kontrolliert auf ihre normale Leistung und ihr Qualitätsniveau zurückgeführt werden.

5. Kleine Stopps und Leerlaufverluste

Kleinere Stopps sind kurze Unterbrechungen, von denen sich der Betrieb meist schnell erholt. Bei wiederholtem Auftreten verbrauchen sie jedoch eine erhebliche Menge an Produktionskapazität. Sie führen nicht immer zu einem Fehlerbericht, selbst wenn im Hintergrund eine wiederkehrende technische Ursache vorliegt.

6. Geschwindigkeits- und Kapazitätsverluste

Ein Geschwindigkeitsverlust ist die Differenz zwischen geplanter und tatsächlicher Leistung. Verschleiß, Verunreinigungen, Überhitzung, falsche Einstellungen oder unzureichende Schmierung können die Ausrüstung nicht stoppen, aber ihre Leistung über einen längeren Zeitraum reduzieren.

7. Qualitäts-, Ertrags- und Nacharbeitsverluste

Dieser Verlust bedeutet Zeitverlust durch Defekte und Nacharbeit. Die Verbindung zwischen Instandhaltung und Qualität wird sichtbar, wenn ein Produkt- oder Prozessfehler beispielsweise durch Geräteverschleiß, Lockerheit, Verunreinigungen, falsche Einstellungen oder instabilen Betrieb verursacht wird.

Wie die sieben Verluste die OEE-Berechnung beeinflussen

OEE = Verfügbarkeit × Leistung × Qualität

Die Verfügbarkeit wird berechnet, indem die Ausfallzeiten, d.h. die Verluste 1–4, von der verfügbaren Zeit abgezogen werden. Die Leistung beschreibt, wie effektiv die Ausrüstung während des Betriebs arbeitet. Die Verluste 5 und 6 reduzieren die Leistung. Die Qualität stellt den Anteil der akzeptierten Produktion an der Gesamtproduktion dar. Verlust 7 reduziert den Qualitätsfaktor.

In der Prozessindustrie kann dieselbe Logik angewendet werden, indem anstelle der Stückzahl der Durchsatz, das Produktionsvolumen, die Durchflussrate oder ein anderes Maß für die tatsächliche Prozessleistung verwendet wird.

Praxisbeispiel: Lademaschine in einem Metallbergwerk

Das Beispiel basiert auf Arbeitsphasen, die in einer realen Bergbauumgebung gemessen wurden, und einer typischen Nutzlast von 15 Tonnen für die Lademaschine. Neben dem technischen Zustand der Maschine wird die Leistung durch den Schaufelfüllfaktor, die Transportentfernung, den Verkehr sowie die Verfügbarkeit des Kipppunktes und des Brechers beeinflusst.

OEE = 0,90 × 0,80 × 0,98 = 71%

Die Instandhaltung beeinflusst die Verfügbarkeit, indem sie Ausfälle reduziert. Sie beeinflusst die Leistung, indem sie die Hydraulik, den Antriebsstrang, die Bremsen, die Reifen und die Arbeitsbewegungen in gutem Zustand hält. Ihr Einfluss auf die Qualität wird sichtbar, wenn die Last kontrolliert und ohne erneutes Beladen oder andere Korrekturarbeiten an den richtigen Ort transportiert wird.

Wenn praktische Wartungsmaßnahmen die OEE der Lademaschine von 71% auf 76% verbessern, steigt die akzeptierte Leistung von ca. 1.065 Tonnen auf 1.140 Tonnen pro Tag. Die Verbesserung beträgt 75 Tonnen pro Tag. Bei einem theoretischen Erz-Wert von 175 USD pro Tonne beträgt der Einfluss ca. 13.000 USD pro Tag oder etwa 4,3 Millionen USD pro Jahr bei 330 Betriebstagen.

Die Verbesserung basiert nicht nur auf einer technischen Reparatur oder einem Wartungsprogramm. Sie hängt auch davon ab, wie schnell eine Anomalie erkannt wird, wie genau die Ursache eingegrenzt wird und wie zuverlässig die Reparatur beim ersten Mal korrekt durchgeführt wird. Eine effektive Nutzung von Erfahrungen, Beobachtungen und früheren Erkenntnissen reduziert unnötige Suchzeiten, verkürzt Störungszeiten und verhindert das Wiederauftreten derselben Fehler.

OEE macht den Verlust sichtbar; Instandhaltung behebt seine Ursache

Die Stärke der OEE liegt nicht im Prozentsatz selbst. Ihr Wert ergibt sich daraus, dass sie die Form zeigt, in der Produktionskapazität verloren geht.

Ein klarer Stillstand wird in der Regel schnell bemerkt. Schwieriger sind kleinere Stopps, konstante Anpassungen, reduzierte Geschwindigkeit und Qualitätsabweichungen, die allmählich als Teil der normalen täglichen Arbeit akzeptiert werden. Doch gerade hierin kann das größte versteckte Verbesserungspotenzial liegen.

Aus Sicht der Instandhaltung ändert dies die Betrachtungsweise des Anlagenzustands. Eine Maschine ist nicht einfach nur betriebsbereit oder defekt. Sie kann laufen, während sie kontinuierlich unter ihrer wahren Leistungsfähigkeit arbeitet.

Das Beispiel aus dem Bergbau macht den Einfluss sichtbar. Wenn der Wert eines einzigen Ausfalltages auf Hunderttausende von Dollar ansteigen kann, sind auch kleine und wiederkehrende Verluste wirtschaftlich bedeutsam. Der Wert der Instandhaltung ergibt sich nicht nur aus der Reparatur selbst, sondern auch daraus, wie viel Verfügbarkeit, Kapazität und Qualität in der gesamten Produktionskette erhalten werden können.

OEE hilft aufzuzeigen, wo Zeit und Produktionskapazität verschwinden. Es erklärt jedoch noch nicht, warum dies geschieht.

Der nächste Teil der Serie untersucht die Struktur und Ursachen von Verlusten. Der Fokus verschiebt sich dann von der Messung zur Problemlösung: wie sporadische Störungen von chronischen Problemen unterschieden werden können und wie Pareto-Analyse, 5 Whys, Ursache-Wirkungs-Diagramme und Kaizen dazu beitragen, Verbesserungsmaßnahmen dorthin zu lenken, wo sie die größte Wirkung haben.

Pentti Enlund
MexLink Oy