Sensorgestützte Systeme: Wie sich die Overall Equipment Effectiveness steigern lässt

Bei der Berechnung der Overall Equipment Effectiveness (kurz: OEE) werden im ersten Schritt Störungen der Maschine, Umrüstzeiten und Arbeitspausen abgezogen. Die so entstehende, schon erheblich geringere Produktionszeit nennt sich Effektive Fertigungszeit. Kurze Stillstände, also Stillstände, die in relativ kurzer Zeit wieder behoben sind, sowie verminderte Geschwindigkeit senken die Kapazität weiter. Übrig bleibt die Ist-Ausbringung.

Nun, da alle Quellen abgezogen wurden, die zu weniger Produktion führen können, fehlt für eine OEE-Berechnung nur noch der Faktor Ausschuss. Teile, die produziert wurden, aber nicht dem Anspruch an ein gutes Produkt erfüllen, müssen entsorgt, recycelt oder im besten Fall nachbearbeitet werden. All das führt schlussendlich zur 0-Fehler-Ausbringung, also der Zeit, in der ausschließlich Gutware produziert wird. Setzt man diese Zeit in Relation zur Planbelegungszeit, erhält man die OEE.

Alle Kennzahlen sind beeinflussbar. Rüstzeiten lassen sich mit der SMED-Methode (engl.: Single minute exchange of die), verminderte Geschwindigkeit möglicherweise durch eine Umrüstung auf modernere Maschinen verkürzen. Viele Einflüsse können auch durch ein sensorgestütztes System optimiert werden.

Anwendungsbeispiel 1: Condition Monitoring: Fehlererkennung, bevor es zu spät ist

Störungen können nicht komplett vermieden werden. Aber in gewisser Weise können sie vorhergesagt werden. Jede Maschine hat neuralgische Stellen, also solche, die besonders anfällig sind. Das müssen nicht unbedingt Verschleißteile sein. Auch konstruktionsbedingt stark belastete oder extrem dünne Bauteile können im Schadensfall für einen längeren Stillstand sorgen. Ersatzteile sind teuer und ihre Beschaffung aktuell bisweilen schwierig. Je schneller die Lieferung ankommen soll, desto kostenintensiver wird diese.

Im Rahmen des Condition Monitoring werden solche neuralgischen Stellen mit verschiedenen Sensoren ausgerüstet. Denkbar ist beispielsweise eine Überwachung der Dicke von sich abtragenden Bauteilen durch Wegaufnehmer oder sich losrüttelnde Muttern durch Winkelsensoren.

Die internen oder externen Elektronikmodule wandeln das wegproportionale Signal in einen für das jeweilige System lesbaren Wert um, z. B. 4-20 mA oder 0-10 V. Verändert sich dieses Signal über einen gewissen Wert hinaus, kann eine Routine zum Austausch des Teils ausgelöst werden. Der Vorteil gegenüber terminierten Wartungsarbeiten liegt auf der Hand: Teile, die noch nicht gewechselt werden müssen, können weiterarbeiten. Andere, die vielleicht aufgrund von Materialfehlern früher getauscht werden müssen, verursachen keine langen Stillstände mehr, da der Austausch in einen günstigen Zeitkorridor, z.B. nachts oder in eine Pause, gelegt werden kann.

Zusätzliche Kapazität kann geschaffen werden, indem Maschinen, die durch häufig auftretende Fehler ständig durch Mitarbeiter überwacht werden mussten, nun auch in deren Pausen laufen können und selbstständig Fehler melden oder aber sich direkt abschalten, um Folgefehler und in Summe höhere Ausfallzeiten zu verhindern.

Anwendungsbeispiel 2: Ausschussreduzierung durch genaue Einstellung

Viele teil- oder voll automatisierte Maschinen werden zu Betriebsbeginn justiert und erst nach einer gewissen Zeit überprüft. Manchmal wird der Ausschuss sogar als gegebenes Übel hingenommen. Durch eine ständige Justierung, die sich an alle Gegebenheiten anpassen kann, wird die Summe aber zumindest reduziert werden können.

So werden die kompakten Wegaufnehmer der Reihe SM205 in Spinnmaschinen eingesetzt, die Baumwolle zu Fäden verarbeiten. Dabei muss der Durchmesser immer identisch sein. Ungleichmäßige Durchmesser führen bei der Weiterverarbeitung zu Problemen. Also werden Trichter eingesetzt, durch die diese Fäden laufen. Sie sind flexibel aufgebaut und rundherum mit Wegaufnehmern bestückt, die bei jeder Dickeänderung mit einem veränderten Weg und somit mit einem lesbaren Ausgangssignal reagieren. Je nach verbauter Elektronik kann die Maschine dann angehalten und nachjustiert, oder aber der Faden abgeschnitten und als Ausschuss deklariert werden. Bei der Herstellung von Vormaterial reduziert die gleichbleibende Qualität die Ausschussrate des folgenden Schrittes, also z. B. des Verwebens.

Eine weitere Anwendung für Wegaufnehmer besteht in der Füllkontrolle verschiedenster Behälter. Durch die Möglichkeit, die Sensoren zu autoklavieren, können diese auch im medizinischen sowie im Lebensmittelbereich eingesetzt werden.

Die Kontrolle der korrekten Befüllung von Joghurtbechern ist hier ebenso eine Möglichkeit wie die der exakten Bestückung von Blistern bei Medikamenten. Mit den so erhaltenen Messwerten lassen sich Maschinen exakter einstellen und der Ausschuss verringern.

Weniger verschenkte Kapazität führt unweigerlich zu weniger Kosten. Es ist ratsam, die neue Liquidität für weitere Steigerungen des OEE-Faktors zu nutzen. Denn niemand kann oder will es sich leisten, auf gut Glück zu produzieren.