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OEE berechnen: Verfügbarkeit, Leistung und Qualität

Aktualisiert:

Kurz gesagt

Die OEE einer Anlage ist das Produkt aus Verfügbarkeit, Leistung und Qualitätsrate, jede der drei Kennzahlen als Verhältnis von Zeiten oder Mengen derselben Schicht. Sie brauchen dafür die geplante Betriebszeit, geplante und ungeplante Stillstände mit Zeitstempel, die Gut- und die Ausschussmenge sowie die ideale Stückzeit aus dem Arbeitsplan. Das Vorgehen gilt in Deutschland, Österreich und der Schweiz gleich.

Das Wichtigste

  • OEE = Verfügbarkeit × Leistung × Qualitätsrate, alle drei aus derselben Schicht.
  • Verfügbarkeit = Laufzeit ÷ geplante Produktionszeit, das ist die geplante Betriebszeit minus geplante Stillstände.
  • Leistung = gefertigte Menge × ideale Stückzeit ÷ Laufzeit.
  • Qualitätsrate = Gutmenge ÷ gefertigte Menge.
  • Das Terminal erfasst Anlagenzustand, Stückzähler, Gut- und Ausschussmenge, Rüstzeit und Schichtgrenzen mit Zeitstempel.
  • ISO 22400-2 und VDMA 66412-1 sind technische Regeln und Normen, keine Gesetze; verbindlich nur durch Vereinbarung.

Die Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE) verdichtet eine Schicht an einer Maschine auf eine Prozentzahl. Sie beantwortet die Frage, wie viel der geplanten Laufzeit die Anlage in gute Teile umgesetzt hat, und entsteht aus drei Faktoren: Verfügbarkeit, Leistung, Qualitätsrate. Ohne die Zeitstempel und Mengen dieser Schicht lässt sich der Wert nicht nachprüfen.

Was OEE misst und woher die Begriffe kommen

Die drei Faktoren stehen in der Definition der Gesamtanlageneffektivität: Sie beschreibt die Nutzung eines Betriebsmittels über dessen Verfügbarkeit, Leistung und erreichte Qualität und gilt als Maß für die Wertschöpfung der Anlage (REFA-Lexikon).

Die Zeitelemente darunter liefert ISO 22400-2 (Kennzahlen für das operative Fertigungsmanagement), Teil 2, Ausgabe 2014 mit Änderung 1 aus 2017: geplante Betriebszeit (planned operation time, POT) als die geplante Zeit, in der eine Arbeitseinheit genutzt werden kann; geplante Belegungszeit (planned busy time, PBT) als POT minus geplanter Stillstand; geplante Stückzeit (planned run time per item, PRI) je Mengeneinheit; Ist-Stillstandszeit (actual unit down time, ADOT) als Zeit, in der die Einheit verfügbar ist, aber keinen Auftrag bearbeitet; Ist-Verzögerungszeit (actual unit delay time, ADET) für störungsbedingte Unterbrechungen und Kleinstdelays. Eine Neufassung ist als Entwurf im Normungsverfahren (ISO/DIS 22400-2); die OEE-Formel der Norm steht in ihrem kostenpflichtigen Teil und wird hier nicht zitiert.

Für Kennzahlen aus der Fertigungssteuerung gilt daneben das VDMA-Einheitsblatt 66412-1 (Ausgabe 2009-10, Änderung 1 von 2010-05). Nach seiner Beschreibung umfassen die dort gesammelten Kennzahlen die Bereiche Betriebsdaten (BDE), Maschinendaten (MDE), Qualitätsdaten (CAQ) und Personalzeitdaten (PZE).

Weder ISO 22400-2 noch VDMA 66412-1 sind Gesetze oder Verordnungen; verbindlich werden sie erst durch Vereinbarung, etwa über eine Kundenanforderung oder einen Liefervertrag.

Was Sie vorab brauchen

Für eine Schicht brauchen Sie fünf Angaben und eine Festlegung:

  • geplante Betriebszeit: Beginn, Ende und Dauer der geplanten Verfügbarkeit,
  • geplante Stillstände mit Dauer: Wartung, Pausen, geplantes Umrüsten,
  • ungeplante Stillstände mit Zeitstempel und Grund,
  • gefertigte Menge, davon getrennt Gutmenge, Ausschuss und Nacharbeit,
  • ideale Stückzeit je Stück als Vorgabezeit aus dem Arbeitsplan,
  • die Festlegung, ob Rüstzeit als geplanter oder als ungeplanter Verlust zählt — sie verschiebt die Verfügbarkeit und mit ihr den OEE-Wert, deshalb für alle Schichten gleich.

Fehlt die ideale Stückzeit, lässt sich die Leistung nicht rechnen. Fehlt der Stillstandsgrund, zeigt der OEE-Wert, dass Zeit verloren ging, aber nicht, wo.

Schritt für Schritt: OEE einer Schicht rechnen

Schritt 1: Die Zeiten der Schicht abgrenzen

Tragen Sie Beginn und Ende der geplanten Betriebszeit ein und ziehen Sie die geplanten Stillstände ab; was übrig bleibt, ist die geplante Produktionszeit. Ende: beide Zeiten stehen in Minuten fest.

Schritt 2: Die Verfügbarkeit rechnen

Ziehen Sie von der geplanten Produktionszeit die ungeplanten Stillstände ab; die Restzeit ist die Laufzeit. Teilen Sie die Laufzeit durch die geplante Produktionszeit. Ende: eine Verfügbarkeit in Prozent.

Schritt 3: Die Leistung rechnen

Multiplizieren Sie die gefertigte Menge mit der idealen Stückzeit und teilen Sie durch die Laufzeit. Die ideale Stückzeit ist die Vorgabezeit je Stück bei Nennleistung aus dem Arbeitsplan. Ende: eine Leistung in Prozent; in ihr stecken Kleinstdelays und langsameres Fahren.

Der Leistungsgrad nach REFA ist etwas anderes: Er setzt die beeinflussbare Ist-Mengenleistung zu einer Bezugsmengenleistung ins Verhältnis (Bezug 100 Prozent, REFA-Normalleistung) und wird durch Beobachtung in der REFA-Zeitstudie ermittelt (REFA-Lexikon). Die Leistung der OEE vergleicht dagegen die gefertigte Menge mit der idealen Stückzeit der Anlage.

Schritt 4: Die Qualitätsrate rechnen

Teilen Sie die Gutmenge durch die gefertigte Menge. Legen Sie vorab fest, ob nachgearbeitete Stücke zur Gutmenge zählen, und halten Sie es über alle Schichten gleich; ISO 22400-2 führt für Nacharbeit eine eigene Menge (rework quantity, RQ). Ende: eine Qualitätsrate in Prozent.

Schritt 5: Die drei Faktoren multiplizieren

Rechnen Sie die Prozentwerte in Dezimalzahlen um und multiplizieren Sie sie. Gegenrechnung: Gutmenge mal ideale Stückzeit geteilt durch die geplante Produktionszeit muss denselben Wert ergeben. Ende: ein OEE-Wert, der auf zwei Wegen bestätigt ist.

Schritt 6: Die Verluste in Zeit umrechnen

Ziehen Sie von der geplanten Produktionszeit die Zeit ab, die für die Gutmenge bei idealer Stückzeit nötig gewesen wäre, und ordnen Sie die Differenz den drei Faktoren zu: ungeplanter Stillstand zur Verfügbarkeit, die Lücke zur idealen Produktionszeit zur Leistung, die Ausschussmenge zur Qualität. Ende: Der größte Verlustblock ist in Minuten benannt.

Ein Rechenbeispiel: eine Schicht an einer Maschine

Die folgende Beispielrechnung ist erfunden; alle Zahlen sind Annahmen.

Größe Bezeichnung in ISO 22400-2 oder eigene Beispielgröße Wert
geplante Betriebszeit planned operation time (POT) 480 min
geplante Stillstände: Wartung 30, Pause 20, geplantes Umrüsten 30 planned downtime 80 min
geplante Produktionszeit planned busy time (PBT) 400 min
ungeplanter Stillstand (Störung) eigene Beispielgröße; ISO 22400-2 führt störungsbedingte Unterbrechungen als actual unit delay time (ADET), nicht als ADOT 40 min
Laufzeit PBT − ungeplanter Stillstand 360 min
ideale Stückzeit planned run time per item (PRI) 0,50 min / Stück
gefertigte Menge produced quantity (PQ) 640 Stück
Gutmenge good quantity (GQ) 608 Stück
Ausschussmenge scrap quantity (SQ) 32 Stück

Die drei Faktoren dieser Schicht:

  • Verfügbarkeit = 360 min ÷ 400 min = 0,900, das sind 90,0 Prozent.
  • Leistung = (640 Stück × 0,50 min/Stück) ÷ 360 min = 320 min ÷ 360 min = 0,889, das sind 88,9 Prozent.
  • Qualitätsrate = 608 Stück ÷ 640 Stück = 0,950, das sind 95,0 Prozent.
  • OEE = 0,900 × 0,889 × 0,950 = 0,760, das sind 76,0 Prozent.

Gegenrechnung über die Gutmenge: 608 Stück × 0,50 min/Stück = 304 min; 304 min ÷ 400 min = 0,760, also ebenfalls 76,0 Prozent.

Der Zeitverlust verteilt sich so:

Verlust Rechnung Minuten
ungeplanter Stillstand 400 − 360 40
Leistung (Kleinstdelays und langsameres Fahren) 360 − 320 40
Ausschuss 32 × 0,50 16
Summe 400 − 304 96

Von den 400 geplanten Produktionsminuten waren 304 wertschöpfend. Die 40 Minuten Leistungsverlust sind hier über die Mengen gerechnet, nicht über ein Signal der Maschine.

Welche Signale das Terminal liefern muss

Aus der Rechnung ergibt sich, welche Werte das Werkstatt-Terminal erfassen muss; die letzte Spalte zeigt, was daraus im Beispiel entsteht.

Signal Quelle Wofür in der Rechnung Wert im Beispiel
Beginn und Ende der Schicht Anmeldung am Terminal oder Schichtplan geplante Betriebszeit (POT) 480 min
geplanter Stillstand mit Grund Schicht- und Instandhaltungsplan, quittiert Abzug von POT zu PBT 80 min
Anlagenzustand läuft oder steht Steuerung (SPS), Zustandskontakt ungeplanter Stillstand 40 min
Stillstandsgrund aus Auswahlliste Maschinenalarm oder Terminal Zuordnung des Verlusts Werkzeugbruch
Stückzähler der gefertigten Menge Zählersignal der Maschine Leistung und Qualitätsrate 640 Stück
Ausschussmenge und -grund Terminal oder Prüfplatz (CAQ) Qualitätsrate 32 Stück
Beginn und Ende des Rüstens Signal oder Quittung Trennung von Rüsten und Ausführen 30 min
ideale Stückzeit je Stück Stammdatum aus dem Arbeitsplan Bezugsgröße der Leistung 0,50 min

Zwei Regeln entscheiden über die Auswertbarkeit: Jedes Zeitsignal braucht einen Zeitstempel, jeder Stillstand einen Grund aus einer kurzen Auswahlliste — Freitextgründe erschweren die vergleichbare Auswertung nach Ursachen, auf den OEE-Wert wirken sie nicht, solange Zeiten und Mengen gleich bleiben. Zustand und Stückzahl kann die Steuerung liefern; Stillstandsgrund, Ausschussmenge und Rüsten erfasst das Terminal. Wie viele Felder eine Rückmeldung tragen soll und was sie kosten, steht in Betriebsdatenerfassung: Welche Daten Sie wirklich erfassen sollten.

Reicht die Rückmeldung am Terminal nicht, etwa weil mehrere Anlagen in kurzer Folge betrachtet werden, hilft eine eigene Ebene zwischen Maschine und ERP; die Kriterien stehen in BDE im ERP oder MES.

So prüfen Sie das Ergebnis

  • Zeitsummenprobe: geplante plus ungeplante Stillstände plus Laufzeit ergeben die geplante Betriebszeit (80 + 40 + 360 = 480 Minuten).
  • Kein Faktor darf über 100 Prozent liegen; liegt die Leistung darüber, prüfen Sie die ideale Stückzeit.
  • Gegenrechnung: Gutmenge mal ideale Stückzeit geteilt durch die geplante Produktionszeit.
  • Gleiche Klassifikation von Rüsten und Nacharbeit in allen verglichenen Schichten — sonst sind die OEE-Werte nicht vergleichbar.
  • Der Faktor mit dem größten Zeitverlust ist der nächste Ansatzpunkt; im Beispiel sind Stillstand und Leistung mit je 40 Minuten gleich groß.

Die OEE sagt, wie gut die verfügbare Zeit genutzt wurde. Ob die Anlage genug Kapazität für die Aufträge hat, beantwortet die Kapazitätsplanung mit Auslastungsgrad und Engpass.

Wenn etwas nicht klappt

Symptom Mögliche Ursache Umgang
Verfügbarkeit über 98 Prozent, obwohl die Anlage stand Kurze Störungen unterhalb der Mindestdauer des Signals fehlen Mindestdauer senken, kurze Störungen nachtragen
Leistung über 100 Prozent ideale Stückzeit zu groß oder aus einem anderen Artikel Vorgabezeit je Artikel im Arbeitsplan prüfen
Qualitätsrate dauerhaft 100 Prozent bei Ausschuss Ausschussmenge wird nur im ERP gebucht Gut- und Ausschussentscheidung an einer Stelle bündeln
Stillstandsursachen lassen sich nicht vergleichen Stillstandsgründe werden als Freitext verschieden benannt Gründeliste als Auswahlliste führen
OEE springt von Schicht zu Schicht Zeiten sind zwischen den Schichten anders abgegrenzt, etwa das Rüsten Abgrenzung von Rüsten und Nacharbeit festlegen und in allen Schichten gleich anwenden
OEE lässt sich nicht nachrechnen geplanter und ungeplanter Stillstand überlappen Zeiten gerüstet erfassen und die Summenprobe rechnen

Wann Sie Hilfe holen sollten

Die ideale Stückzeit ist keine Messung der Maschine, sondern eine Vorgabe. Fehlt sie oder ist sie veraltet, brauchen Sie eine belastbare Vorgabezeit, etwa aus einer Zeitaufnahme; das ist Aufgabe der Arbeitsvorbereitung. Holen Sie außerdem Ihre Instandhaltung oder den Betreuer Ihres Fertigungssystems hinzu, wenn die Anlage kein verwertbares Zustandssignal und keinen Zähler liefert. Zeigen zwei Systeme zwei verschiedene OEE-Werte für dieselbe Schicht, klären Sie zuerst, welches System welche Zeitbasis und welche Klassifikation rechnet.

Häufige Fragen

Reicht die gefertigte Menge, um die Leistung zu rechnen?

Nein. Ohne die ideale Stückzeit fehlt der Bezugswert: Aus der Menge allein lässt sich nicht erkennen, ob die Anlage im Nenntakt gelaufen ist. Erst die Multiplikation aus Menge und idealer Stückzeit geteilt durch die Laufzeit macht aus der Menge eine Leistung. Fehlt die Vorgabezeit, lassen sich Verfügbarkeit und Qualitätsrate weiterhin rechnen, die Leistung dagegen nicht.

Zählt das Rüsten als Stillstand?

Das entscheiden Sie, aber für alle Schichten gleich. In diesem Artikel zählt geplantes Umrüsten zu den geplanten Stillständen und verkürzt damit die geplante Produktionszeit. Führen Sie es stattdessen als ungeplanten Verlust, steigt die geplante Produktionszeit um diese 30 Minuten auf 430 Minuten, die Laufzeit bleibt bei 360 Minuten, und die Verfügbarkeit sinkt auf 360 ÷ 430 = 83,7 Prozent; die Leistung bleibt 88,9 Prozent, weil Laufzeit und gefertigte Menge dieselben sind. Der OEE-Wert der Schicht fällt damit von 76,0 auf 70,7 Prozent. Die Festlegung entscheidet also über den Wert und muss für alle verglichenen Schichten gleich sein.

Muss ich jede Störung von Hand erfassen?

Nein, sofern die Anlage ein verwertbares Zustandssignal und einen Zähler liefert. Automatisch anfallen Zustand, Laufzeit und Stückzahl; von Hand bleibt dann, was die Maschine nicht kennt, etwa den Grund des Stillstands und die Ausschussmenge. Je mehr Signale die Steuerung liefert, desto kürzer wird jede Rückmeldung.

Ist die OEE in Österreich und der Schweiz etwas anderes?

Nein. Die Rechnung ist in allen drei Ländern dieselbe und stützt sich auf dieselben Zeitelemente. Unterschiedlich sind nur die Bezeichnungen und die Systeme, in denen die Daten liegen. Eine Vorschrift, die die Kennzahl verlangt, findet sich in den hier geöffneten Quellen nicht; verbindlich wird sie über eine Vereinbarung, etwa mit einem Kunden.

Quellen

  1. ISO 22400-2:2014 (amtliche Leseprobe mit Inhaltsverzeichnis, Begriffen, Symbolen und Zeitelementen): Automation systems and integration — Key performance indicators (KPIs) for manufacturing operations management — Part 2: Definitions and descriptionsSlowenisches Institut für Normung (SIST), Leseprobe · abgerufen am
  2. ISO 22400-2:2014/Amd 1:2017, Katalogeintrag mit Veröffentlichungsdatum, Status und ÜberarbeitungsvorhabenInstitut für Standardisierung Serbiens (ISS), ISO-Mitglied · abgerufen am
  3. BS ISO 22400-2:2014+A1:2017, Ausgabestatus der britischen ÜbernahmeBritish Standards Institution (BSI) · abgerufen am
  4. VDMA-Einheitsblätter: technische Regeln und Datenbank der EinheitsblätterVDMA e.V. · abgerufen am
  5. VDMA 66412-1:2009-10, Manufacturing Execution Systems (MES) Kennzahlen, Status aktuellDIN Media GmbH (DIN-Gruppe) · abgerufen am
  6. VDMA 66412-1/A1:2010-05, Änderung 1 zu VDMA 66412-1:2009-10, Status aktuellDIN Media GmbH (DIN-Gruppe) · abgerufen am
  7. REFA-Lexikon: Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE)REFA Consulting AG (REFA-Lexikon) · abgerufen am
  8. REFA-Lexikon: LeistungsgradREFA Consulting AG (REFA-Lexikon) · abgerufen am