OEE in Verpackungslinien: So messen Sie die tatsächliche Effizienz
Eine Verpackungslinie kann aus sehr leistungsfähigen Maschinen bestehen und dennoch deutlich weniger produzieren als erwartet.
Der Grund ist einfach: Die Nenngeschwindigkeit einer Maschine entspricht nicht unbedingt der tatsächlichen Effizienz des gesamten Produktionsprozesses.
Stillstände, Mikrostopps, Geschwindigkeitsverluste, Probleme bei der Produktzuführung, nicht optimal dimensionierte Puffersysteme, Formatwechsel und Ausschuss können die tatsächliche Produktionskapazität erheblich reduzieren.
Um all diese Faktoren zu messen, wird in der Fertigungsindustrie eine besonders wichtige Kennzahl verwendet: OEE, Overall Equipment Effectiveness.
Was ist OEE?
OEE, die Abkürzung für Overall Equipment Effectiveness, ist eine Kennzahl zur Messung der tatsächlichen Effizienz einer Anlage oder Produktionslinie.
Der OEE-Wert ergibt sich aus der Kombination von drei grundlegenden Faktoren:
OEE = Verfügbarkeit × Leistung × Qualität
Jeder dieser Faktoren steht für eine andere Art von Produktionsverlust.
| Kennzahl | Was wird gemessen? | Beispiele für Verluste |
|---|---|---|
| Verfügbarkeit | Wie lange die Linie tatsächlich in Betrieb ist | Stillstände, Störungen, Rüstzeiten, Formatwechsel |
| Leistung | Wie viel die Linie im Verhältnis zu ihrer theoretischen Kapazität produziert | Geschwindigkeitsverluste, Mikrostopps, unregelmäßige Produktzuführung |
| Qualität | Welcher Anteil der Produktion den Qualitätsanforderungen entspricht | Ausschuss, fehlerhafte Produkte, Nacharbeit |
Wie wird OEE berechnet?
Die Berechnung der OEE basiert auf der Messung der drei Hauptfaktoren.
Verfügbarkeit
Die Verfügbarkeit vergleicht die Zeit, in der die Linie tatsächlich produziert hat, mit der gesamten geplanten Produktionszeit.
Verfügbarkeit = Betriebszeit / geplante Produktionszeit
Leistung
Die Leistung vergleicht die tatsächliche Produktionsgeschwindigkeit der Linie mit der theoretisch erreichbaren Geschwindigkeit.
Leistung = tatsächliche Produktion / theoretische Produktion
Qualität
Die Qualität misst den Anteil der einwandfreien Produkte an der Gesamtproduktion.
Qualität = Gutteile / Gesamtproduktion
Beispiel für die OEE-Berechnung einer Verpackungslinie
Betrachten wir ein rein beispielhaftes Szenario.
Eine Verpackungslinie arbeitet in einer geplanten 8-Stunden-Schicht, also insgesamt 480 Minuten.
Während der Schicht entstehen durch Einstellungen, Formatwechsel und kleinere Eingriffe insgesamt 60 Minuten Stillstand.
Die tatsächliche Betriebszeit beträgt somit:
480 – 60 = 420 Minuten
Die Verfügbarkeit beträgt:
420 / 480 = 87,5 %
Nehmen wir nun an, dass die Linie theoretisch 100 Verpackungen pro Minute produzieren kann, während sie im Durchschnitt tatsächlich 90 Verpackungen pro Minute erreicht.
Die Leistung beträgt somit:
90 / 100 = 90 %
Nehmen wir schließlich an, dass 98 % der produzierten Einheiten den Qualitätsanforderungen entsprechen.
Der OEE-Wert beträgt:
87,5 % × 90 % × 98 % = ca. 77 %
Eine Linie, die auf dem Papier sehr effizient erscheinen kann, nutzt somit tatsächlich nur etwa 77 % ihres theoretischen Produktionspotenzials.
Warum die Geschwindigkeit einer einzelnen Maschine nicht die ganze Wahrheit zeigt
In einer industriellen Verpackungslinie arbeiten die Maschinen nicht vollkommen unabhängig voneinander.
Jede Produktionsphase beeinflusst die nachfolgende.
Eine Verpackungsmaschine kann sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen. Diese Leistung bringt jedoch wenig, wenn die Produkte nicht gleichmäßig zugeführt werden oder eine nachgeschaltete Maschine kontinuierliche Verzögerungen verursacht.
Aus diesem Grund muss die tatsächliche Effizienz unter Berücksichtigung des Verhaltens der gesamten Linie bewertet werden.
Die Effizienz entscheidet sich zwischen den Maschinen
In vielen Anlagen entstehen die wichtigsten Produktionsverluste nicht unbedingt an der komplexesten Maschine.
Sie können an den Übergängen zwischen den einzelnen Produktionsphasen entstehen:
- unregelmäßige Produktzuführung;
- instabile Produktausrichtung;
- nicht optimal dimensionierte Förderanlagen;
- fehlende oder unzureichende Pufferzonen;
- unzureichende Synchronisierung zwischen Maschinen;
- häufiges Stoppen und Wiederanfahren;
- Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den einzelnen Phasen der Linie.
Gerade deshalb spielt die Planung des Produkthandlings eine entscheidende Rolle für die Gesamteffizienz einer Verpackungslinie.
Mikrostopps: Kleine Verluste mit großer Wirkung
Mikrostopps gehören zu den Produktionsverlusten, die besonders schwer wahrzunehmen sind.
Ein Stillstand von 10 oder 20 Sekunden kann zunächst unbedeutend erscheinen.
Wenn sich derselbe Vorgang jedoch während einer Produktionsschicht Dutzende oder Hunderte Male wiederholt, kann daraus ein erheblicher Gesamtverlust entstehen.
Die Ursachen können vielfältig sein:
- Produkte kommen in zu geringem Abstand an;
- vorübergehender Produktmangel;
- Sensoren erkennen nicht korrekte Bedingungen;
- überlastete Puffersysteme;
- Fehlausrichtungen;
- häufiges Wiederanfahren einer nachgeschalteten Maschine.
Die Analyse dieser Ereignisse ermöglicht es häufig, die Effizienz zu verbessern, ohne an der Hauptmaschine eingreifen zu müssen.
Engpässe in Verpackungslinien
Jede Linie besitzt eine Produktionsphase, welche die maximale Kapazität des gesamten Systems bestimmt.
Dieses Element wird üblicherweise als Engpass bezeichnet.
Der Engpass ist nicht unbedingt die Maschine mit der niedrigsten Nenngeschwindigkeit.
Es kann sich vielmehr um eine Phase handeln, die Instabilität im Produktfluss, kontinuierliche Ansammlungen oder wiederholte Unterbrechungen verursacht.
Die korrekte Identifizierung des Engpasses ermöglicht es, gezielt dort einzugreifen, wo die größte Produktivitätssteigerung erzielt werden kann.
Eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Hauptverpackungsmaschine führt daher nicht zwangsläufig zu einer tatsächlichen Steigerung des Gesamtausstoßes der Linie.
Die Rolle von Puffern und Akkumulationssystemen
Akkumulationssysteme ermöglichen es, zwei Produktionsphasen vorübergehend voneinander zu entkoppeln und zu verhindern, dass eine kurze Unterbrechung unmittelbar zum Stillstand der gesamten Linie führt.
Ein richtig ausgelegter Puffer kann kleine Geschwindigkeitsunterschiede ausgleichen und die Weitergabe von Mikrostopps an andere Bereiche der Linie reduzieren.
Das Ziel besteht nicht einfach darin, Produkte zwischenzuspeichern, sondern die Kontinuität des Produktflusses kontrolliert zu steuern.
Formatwechsel und OEE
Ein weiterer Faktor, der sich direkt auf die OEE auswirkt, ist die Zeit, die für den Wechsel von einem Produkt oder Format zu einem anderen erforderlich ist.
Während eines Formatwechsels produziert die Linie nicht.
Eine Verkürzung der Rüst- und Einstellzeiten erhöht daher unmittelbar die Verfügbarkeit der Anlage.
Mögliche Lösungen umfassen:
- vereinfachte Einstellungen;
- automatische Positionierungen;
- gespeicherte Produktionsrezepte;
- Reduzierung manueller Arbeitsschritte;
- für schnelle Formatwechsel entwickelte Komponenten.
Wo verliert Ihre Verpackungslinie an Effizienz?
Die Produktionsgrenze liegt nicht immer an der Hauptmaschine.
Die Analyse von Produktzuführung, Handling, Akkumulation und Synchronisierung kann Ineffizienzen aufdecken, die nicht unmittelbar sichtbar sind.
Wie lässt sich die OEE verbessern, ohne die gesamte Linie zu ersetzen?
Ein niedriger OEE-Wert bedeutet nicht zwangsläufig, dass die gesamte Anlage ersetzt werden muss.
Häufig ist es möglich, gezielt an einzelnen Bereichen der Linie einzugreifen.
Zum Beispiel:
- Optimierung des Produktzuführungssystems;
- Verbesserung des Produkttransports und -handlings;
- Einführung geeigneter Pufferzonen;
- Automatisierung einer bislang manuellen Produktionsphase;
- Verbesserung der Synchronisierung zwischen Maschinen;
- Verkürzung der Formatwechselzeiten;
- Beseitigung wiederkehrender Mikrostopps.
Dieser Ansatz ermöglicht es, Investitionen gezielt dort einzusetzen, wo sie den größten Nutzen für die Produktion erzielen können.
Von der Maschinengeschwindigkeit zur Effizienz der gesamten Linie
Bei der Planung einer Verpackungslinie sollte die wichtigste Frage nicht nur lauten:
„Wie schnell ist diese Maschine?“
sondern vielmehr:
„Wie viel kann das gesamte System dauerhaft und stabil produzieren?“
Die OEE ermöglicht es, eine Verpackungslinie genau aus dieser Perspektive zu betrachten.
Verfügbarkeit, Leistung und Qualität werden zu konkreten Kennzahlen, mit denen sich Verluste, Engpässe und Verbesserungspotenziale identifizieren lassen.
In einer modernen Verpackungslinie hängt die Effizienz nicht nur von der Leistung der einzelnen Maschinen ab, sondern vor allem davon, wie gut sie als Gesamtsystem zusammenarbeiten.
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Mikrostopps, Probleme bei der Produktzuführung, unzureichende Akkumulation, Geschwindigkeitsunterschiede zwischen Maschinen und noch manuell ausgeführte Produktionsphasen können die Gesamteffizienz einer Anlage reduzieren.
Cosmopack entwickelt und integriert Automatisierungs- und Produkthandling-Lösungen zur Optimierung des Produktionsflusses und konzentriert sich dabei auf die Punkte, welche die tatsächliche Leistung der Linie begrenzen.
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