OEE berechnen und steigern bei Abfüll- und Verpackungsanlagen

Die vierte Spalte macht den Unterschied zu jeder generischen OEE-Erklärung: Die Verlustquellen sind nicht „Maschinenstillstand“ und „Qualitätsmangel“, sondern Sackstau am Füllstutzen, Vakuumpumpenstörung, Fluidisierung ultrafeiner Pulver und Give-away durch unpräzise Dosierung. Genau diese Spezifik macht die OEE als Diagnose-Instrument für Absackanlagen nutzbar.

Die folgende Berechnung zeigt eine Schicht an einer typischen Absackanlage für Schüttgüter – mit Zahlen, die in der Praxis realistisch sind:

Rechenbeispiel: OEE einer Absackanlage in einer Achtstundenschicht

Schritt 1 – Verfügbarkeit
Geplante Produktionszeit: 8 Stunden = 480 Minuten. Davon gehen verloren: 45 Minuten Rüstzeit (Produktwechsel mit Reinigung und Parameterumstellung) + 30 Minuten ungeplanter Stillstand (Sackstau am Füllstutzen, Druckluftabfall, Sensorstörung). Tatsächliche

Laufzeit: 480 − 75 = 405 Minuten.

Verfügbarkeit = 405 ÷ 480 = 84,4 %

Schritt 2 – Leistung
Nennleistung der Anlage: 300 Säcke pro Stunde. Tatsächlicher Durchsatz während der Laufzeit: 260 Säcke pro Stunde – reduziert durch Kurzstillstände beim Sackwechsel, Nachstrom-Korrekturen an der Dosierung und verlangsamte Förderung bei kohäsivem Produkt.

Leistung = 260 ÷ 300 = 86,7 %

Schritt 3 – Qualität
Produzierte Säcke in 6,75 Stunden Laufzeit bei 260 Säcken/h: 1.755 Säcke. Davon 35 Ausschuss (fehlerhafte Verschweißung, Über-/Unterfüllung außerhalb der Toleranz). Gut-Säcke: 1.720.

Qualität = 1.720 ÷ 1.755 = 98,0 %

OEE = 84,4 % × 86,7 % × 98,0 % = 71,7 %

Das Ergebnis: Fast 30 Prozent der theoretischen Kapazität gehen verloren – obwohl kein einzelner Faktor katastrophal schlecht ist. Die Verfügbarkeit von 84,4 Prozent klingt akzeptabel, die Leistung von 86,7 Prozent ebenso, die Qualitätsrate von 98 Prozent sogar gut. Aber die Multiplikation zeigt die Wahrheit: 0,844 × 0,867 × 0,980 = 0,717. Kletti und Schumacher beschreiben genau diesen Effekt als typisch: In der Industrie werden OEE-Werte von 30 bis 40 Prozent regelmäßig vorgefunden – bei unserem Beispiel stehen wir mit 71,7 Prozent zwar deutlich darüber, aber immer noch 13 Prozentpunkte unter dem World-Class-Benchmark von 85 Prozent.

Die praktische Konsequenz ist greifbar: Bei 300 Säcken pro Stunde Nennleistung und 480 Minuten geplanter Produktionszeit wären theoretisch 2.400 Säcke möglich gewesen. Tatsächlich sind 1.720 Gut-Säcke entstanden. Die Differenz von 680 Säcken – das ist die OEE-Lücke, übersetzt in Gebinde, die nicht produziert wurden.

Die Verfügbarkeit ist bei den meisten Absackanlagen der schwächste der drei OEE-Faktoren – und damit der mit dem größten Hebel. Im Rechenbeispiel kosteten 75 Minuten Stillstand in einer einzigen Schicht 15,6 Prozentpunkte Verfügbarkeit. Hochgerechnet auf 250 Arbeitstage sind das über 300 Stunden verlorene Produktionszeit pro Jahr – Zeit, in der die Anlage steht, das Personal wartet und keine Säcke die Linie verlassen.

Die Verluste teilen sich in zwei Kategorien, die unterschiedlich angegangen werden müssen:

Ungeplante Stillstände – die Anlage steht, obwohl sie laufen sollte:

Diese Stillstände sind die klassische Domäne von TPM: wie TPM ungeplante Stillstände an Absackanlagen eliminiert, beschreibt der Fachartikel zur vorbeugenden Instandhaltung. Die Logik ist einfach – Agustiady und Cudney formulieren das Ziel von TPM als Dreifach-Null: null Defekte, null Unfälle, null Stillstände. Die OEE ist dabei das Messinstrument, TPM das Werkzeug.

Geplante Stillstände – die Anlage steht aus nachvollziehbaren Gründen, aber die Verfügbarkeit sinkt trotzdem:

Geplante Stillstände akzeptiert man oft als unvermeidlich – aber ihre Dauer ist es nicht. Wie SMED die Rüstzeiten minimiert, zeigt der Fachartikel zur Rüstzeitoptimierung: Die Unterscheidung in internes und externes Rüsten allein kann die Stillstandszeit bei Produktwechseln halbieren, ohne eine einzige technische Änderung an der Anlage.

Die Leistung misst, wie nah die Anlage während ihrer Laufzeit an der Nennleistung arbeitet. Im Rechenbeispiel lag der tatsächliche Durchsatz bei 260 statt 300 Säcken pro Stunde – ein Verlust von 13,3 Prozentpunkten. Anders als bei der Verfügbarkeit, wo die Anlage sichtbar steht, sind Leistungsverluste oft unsichtbar: Die Anlage läuft, produziert Säcke – nur eben langsamer als sie könnte.

Agustiady und Cudney unterscheiden zwei Kategorien von Leistungsverlusten: Kurzstillstände (die Anlage stoppt kurz und läuft wieder an) und reduzierte Geschwindigkeit (die Anlage läuft durchgängig, aber unter Nennleistung). An einer Absackanlage für Schüttgüter haben beide Kategorien spezifische Ursachen:

Kurzstillstände – die Anlage stoppt kurz, meist unter zehn Minuten, aber die Häufigkeit summiert sich:

Reduzierte Geschwindigkeit – die Anlage läuft, aber langsamer als die Nennleistung:

Der letzte Punkt – suboptimale Dosierparameter – ist die tückischste Leistungsverlustquelle, weil sie im Tagesgeschäft nicht auffällt. Die Anlage produziert, die Säcke sind korrekt befüllt, keine Störmeldung leuchtet. Aber der Vergleich mit der Nennleistung zeigt die Lücke. Kletti und Schumacher beschreiben diesen Effekt als versteckte Verlustquelle: Anlagen laufen häufig mit Parametern, die beim letzten Produktwechsel gesetzt und seitdem nicht mehr optimiert wurden.

Warum Fluidisierung die Abfüllgeschwindigkeit begrenzt, vertieft der künftige Fachartikel zur Fluidisierung. Taktzeitverluste als Leistungsfaktor beim Abfüllen und wo die physikalische Grenze des Takts pro Sack liegt, beschreibt der Fachartikel zur Zykluszeit.

Die Qualitätsrate ist bei Absackanlagen typischerweise der beste der drei OEE-Faktoren – im Rechenbeispiel lag sie bei 98 Prozent. Das klingt beruhigend, verdeckt aber zwei Dinge: Erstens kostet jeder einzelne Ausschuss-Sack nicht nur das Material, sondern auch die Produktionszeit, die für seine Herstellung aufgewendet wurde. Zweitens erfasst die klassische Qualitätsrate nur den offensichtlichen Ausschuss – nicht den systematischen Produktverlust durch Überfüllung, der wirtschaftlich oft schwerer wiegt als die 35 fehlerhaften Säcke im Rechenbeispiel.

Agustiady und Cudney ordnen die Qualitätsverluste in zwei Kategorien: Fehler, die zur Nacharbeit oder Entsorgung führen, und Anfahrverluste nach Rüstvorgängen, bis der Prozess stabil läuft. Für die Absackung von Schüttgütern ergibt sich eine dritte Kategorie, die in der klassischen OEE-Systematik nicht vorgesehen ist, wirtschaftlich aber den größten Posten ausmachen kann: das Give-away.

Ausschuss – Säcke, die die Spezifikation nicht erfüllen und aussortiert oder entsorgt werden:

Give-away – der unsichtbare Qualitätsverlust

Systematische Überfüllung produziert verkaufsfähige Säcke. Kein Sack wird ausschussiert, kein Sack nachgearbeitet – die Qualitätsrate im OEE-Sinne bleibt bei 100 Prozent. Aber jeder Sack enthält mehr Produkt als bezahlt wird. Bei einem Give-away von 50 Gramm pro Sack, 260 Säcken pro Stunde und 6,75 Stunden Laufzeit verschenkt die Anlage in einer einzigen Schicht 87,75 Kilogramm Produkt – Produkt, das produziert, gefördert, dosiert und abgefüllt wurde, aber keinen Umsatz erzeugt.

Ob Give-away in die OEE-Qualitätsrate einfließt, ist eine betriebliche Entscheidung. Manche Betriebe definieren einen maximalen Give-away-Wert pro Sack und werten alles darüber als Qualitätsverlust. Andere erfassen den Give-away als separate Kennzahl neben der OEE. Wirtschaftlich ist der Verlust in beiden Fällen real – und er hängt direkt von der Eichfehlergrenze der eingesetzten Waage ab. Wie Genauigkeitsklassen das Give-away bestimmen, beschreibt der Fachartikel zu Eichfehlergrenzen und Überfüllung. Wie Staubemissionen die Qualitätsrate beim Abfüllen beeinflussen – durch Produktaustritt am Füllstutzen, der weder im Sack noch in der Dosierung erfasst wird –, vertieft der Fachartikel zur Staubentwicklung.

Die OEE zeigt, wo Kapazität verloren geht – aber sie sagt nicht, wo man anfangen soll. Bei drei Faktoren mit jeweils mehreren Verlustquellen besteht die Gefahr, überall gleichzeitig zu optimieren und nirgendwo Ergebnisse zu erzielen. Die systematische Steigerung der OEE braucht daher eine klare Reihenfolge: erst den schwächsten Faktor identifizieren, dann die größten Verlustquellen innerhalb dieses Faktors angreifen, dann messen und iterieren.

Die Antwort liefert das Rechenbeispiel – die drei Faktoren nebeneinander betrachtet:

Die Regel ist einfach: Den Faktor mit dem niedrigsten Wert zuerst verbessern. Bei den meisten Absackanlagen ist das die Verfügbarkeit – weil Rüstzeiten bei Produktwechseln und ungeplante Stillstände die offensichtlichsten und häufigsten Verlustquellen sind. Der zweite Hebel liegt typischerweise bei der Leistung – weil produktbedingte Geschwindigkeitsreduktionen und Kurzstillstände den Durchsatz unter die Nennleistung drücken.

Hänggi, Fimpel und Siegenthaler empfehlen innerhalb jedes Faktors das Pareto-Prinzip: 80 Prozent der Verluste kommen aus 20 Prozent der Ursachen. An einer typischen Absackanlage sind das erfahrungsgemäß drei bis vier Positionen: Rüstzeit bei Produktwechsel, ein bis zwei wiederkehrende mechanische Defekte und die Reinigungszeit bei Sortenwechsel. Wer diese drei Positionen halbiert, hebt die OEE um mehrere Prozentpunkte – ohne den Rest der Anlage anzufassen.

Die folgende Übersicht ordnet jedem OEE-Faktor die wirksamsten Maßnahmen zu:

Verfügbarkeit steigern – Stillstände reduzieren:

Leistung steigern – Durchsatz erhöhen

Qualität steigern – Ausschuss und Verschwendung reduzieren

Der letzte Schritt schließt den Kreis zur Wirtschaftlichkeit: Alle Maßnahmen zusammen – höhere Verfügbarkeit durch TPM und SMED, bessere Leistung durch optimierte Dosierparameter, höhere Qualität durch Fehlervermeidung und präzisere Dosierung – alle Maßnahmen zusammen senken die TCO der Absackanlage über ihren Lebenszyklus. Die OEE quantifiziert den Fortschritt, die TCO übersetzt ihn in Euro.

Die OEE zeigt nicht, wie gut eine Absackanlage ist – sie zeigt, wo sie Potenzial verschenkt. Im Rechenbeispiel dieses Artikels gingen 680 Säcke pro Schicht verloren: durch Rüstzeiten und Störungen (Verfügbarkeit), durch Kurzstillstände und verlangsamte Förderung (Leistung), durch Ausschuss und fehlerhafte Verschweißung (Qualität). Dazu kamen 87,75 Kilogramm verschenktes Produkt durch systematische Überfüllung – ein Verlust, der in der OEE gar nicht auftaucht.

Wer die drei Faktoren für seine spezifische Absackanlage durchrechnet, erkennt, ob das Problem bei der Verfügbarkeit, der Leistung oder der Qualität liegt – und kann gezielt ansetzen, statt an allen Stellschrauben gleichzeitig zu drehen. Die Werkzeuge dafür sind in den verlinkten Fachartikeln beschrieben: TPM für die Verfügbarkeit, SMED und Dosieroptimierung für die Leistung, Wägesteuerung und Fehlervermeidung für die Qualität. Die Effizienzsteigerung in der Schüttgut-Abfüllung beginnt mit einer Zahl – und die OEE ist diese Zahl.

Quellen

Agustiady, Tina Kanti / Cudney, Elizabeth A.: Total Productive Maintenance: Strategies and Implementation Guide. CRC Press, Boca Raton 2016.

Kletti, Jürgen / Schumacher, Jochen: Die perfekte Produktion. Manufacturing Excellence durch Short Interval Technology (SIT). 2. Auflage, Springer Vieweg, Berlin Heidelberg 2014.

Hänggi, Roman / Fimpel, André / Siegenthaler, Roland: LEAN Production – einfach und umfassend. Springer Vieweg, Berlin 2021.