Eine Voraussetzung für Industrie 4.0
Ressourcennutzung verstehen und berechnen
Ein wichtiger Aspekt von Industrie 4.0 ist, die zur Verfügung stehenden Ressourcen so effizient und effektiv wie möglich zu nutzen. Doch wie lässt sich dies in der Praxis bewerkstelligen?
Der Begriff der Ressourcennutzung bezieht sich darauf, wie effektiv und effizient ein Unternehmen die vorhandene Ausstattung nutzt. So lässt sich hervorragend messen, ob es den Wert seiner Ressourcen ausschöpft – und auch Kosten, Zeit und Aufwand optimiert, die es für die Instandhaltung der Ressourcen benötigt. Deshalb ist es wichtig, die Ressourcennutzung genau zu kennen. Weil materielle Ressourcen teuer sind, ist es entscheidend, jede Ressource optimal zu nutzen. Wenn Unternehmen wissen, wie ihre Ressourcen tatsächlich genutzt werden, können sie einen Einblick in ihren Wirkungsgrad gewinnen – und wie sie ihn verbessern können.
In Produktionsumgebungen ist Sachkapital eine teure Ressource. Um das Beste aus ihren Investitionen herauszuholen, müssen Unternehmen sicherstellen, dass ihre Ressourcen optimal funktionieren sowie unerwartete Ausfälle und ungeplante Downtime vermieden werden.
Zwar kann keine Ressource 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche und 365 Tage im Jahr voll ausgelastet sein. Aber wenn Ressourcen übermäßige Downtime aufweisen oder aus anderen Gründen häufig ungenutzt bleiben, bleibt die erhoffte Rentabilität oft aus.
Um die Ressourcennutzung festzustellen, sollten Instandhaltungsteams zunächst die jährlich geplante Downtime für jede Ressource in ihrer Anlage berechnen. Dabei müssen sie die Produktionszeit berücksichtigen, die jedes Jahr aufgrund von Feiertagen, saisonalen Änderungen, inaktiven Zeiten, unerwarteten Ausfällen und anderen Faktoren, die zu Ausfallzeiten führen, verloren geht.
Auch Qualitätsverluste müssen in die Formel einfließen, und zwar durch die Dokumentation des Produktionsausschusses. Dieser fließt in den Gesamtwert der verloren gegangenen Produktionszeit in Form der Zeit ein, die bei der Herstellung fehlerhafter, unverkäuflicher Teile verloren gegangen ist. Sobald alle Verluste bekannt sind, werden sie addiert, und die daraus resultierende Anzahl der Stunden wird von der Gesamtanzahl der Stunden eines Jahres abgezogen.
Berechnung der Ressourcennutzung
Die einfachste Metrik für die Nutzung der Ressourcen ist die Summe der Verluste in Stunden, die von der Gesamtzahl der Stunden im Jahr (8760) abgezogen wird. Die maximal mögliche Ressourcennutzung beträgt 8760 Stunden pro Jahr. Wenn eine Ressource in diesem Jahr insgesamt 2803 Leerlaufstunden aufweist, beträgt die Ressourcennutzung 68 Prozent. Mit anderen Worten, die Ressource ist zu 68 Prozent der Zeit in Gebrauch. Im Allgemeinen kann eine Ressourcennutzung von weniger als 70 Prozent darauf hindeuten, dass der Betrieb nicht den erforderlichen Wert aus der Ressource schöpft, der erforderlich wäre, um ihre Kosten zu rechtfertigen.
Die Ressourcennutzung ist zwar eine hilfreiche Metrik, aber sie sollte mit anderen Key Performance Indicators (KPIs) kombiniert werden, um präzise zu erkennen, wo, wie und warum Verluste auftreten – und, was noch wichtiger ist, wie sie behoben werden können. Zu diesen Metriken gehören der Produktertrag, die Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE), ungeplante Ausfallzeiten und die Ausgaben für die Wartung.
Produktertrag
Diese Formel hat drei Variablen: Anzahl der geplanten Einheiten (P), Prozentsatz der funktionsfähigen Einheiten in einer Charge (G) und Prozentsatz der unterdurchschnittlichen Einheiten in einer Charge (R): Y = P·G + P·(1-G)·R
Gesamtanlageneffektivität (OEE)
Die Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE) bewertet, wie effektiv die Ausstattung eines Unternehmens funktioniert, indem sie die Ausstattung anhand von drei Faktoren misst: Verfügbarkeit, Leistung und Qualität.
- Verfügbarkeit: Wie lange wurde der Prozess im Vergleich zur geplanten Produktionszeit tatsächlich ausgeführt? Gab es geplante und/oder ungeplante Stopps? Ein Verfügbarkeitswert von 100 Prozent bedeutet, dass die Maschine während der gesamten geplanten Produktionszeit ununterbrochen lief, ohne auch nur einmal anzuhalten.
- Leistung: Wie schnell läuft der Prozess im Vergleich zur idealen Zykluszeit ab? Wurde der Prozess durch verlängerte Zyklen oder kurze Stopps verlangsamt? Eine Leistungsbewertung von 100 Prozent bedeutet, dass der Prozess im Vergleich zu seiner idealen Zykluszeit so schnell wie möglich lief.
- Qualität: Traten Produktionsfehler auf? Mussten Teile nachgearbeitet werden? Eine Qualitätsbewertung von 100 Prozent bedeutet, dass die produzierten Teile keine Mängel aufweisen.
Jeder der oben genannten Einzelwerte fließt dann in den OEE-Gesamtwert ein, der die Verluste in jedem Bereich berücksichtigt. Ein OEE-Wert von 100 Prozent bedeutet, dass die Maschine so schnell wie möglich, ohne Downtime und ohne Defekte lief.
Ungeplante Downtime
Ungeplante Downtime entsteht, wenn eine Ressource unerwartet heruntergefahren wird – meist wegen eines Ausfalls der Ausstattung. Ungeplante Downtime kann sich verlängern, wenn die Instandhaltungsteams nicht über das Inventar oder die Ressourcen verfügen, um das Problem schnell zu beheben.
Wenn Unternehmen die Gesamtdauer der ungeplanten Downtime für jede Ressource kennen, können sie die Grundursachen ermitteln und die beste Lösung finden. So können sie beispielsweise die Einführung einer 24/7-Zustandsüberwachung und eines vorausschauenden Instandhaltungskonzepts für kritische Ressourcen in Betracht ziehen, bei denen es zu übermäßiger ungeplanter Downtime kommt. Die Einführung eines vernetzten Zuverlässigkeits-Frameworks, das die Sensoren und Software in CMMS (Computerized Maintenance Management Systems) und andere Geschäftssysteme integriert, ist eine weitere Überlegung. Instandhaltungsteams können auch in Erwägung ziehen, zusätzliche Ersatzteile für Teile, die häufig ausfallen und zu langen Downtimes führen, auf Lager zu halten und ein CMMS zu nutzen, um die Lagerverwaltung von Ersatzteilen zu automatisieren.
Ausgaben für Wartung
Schließlich müssen die Instandhaltungsteams wissen, was sie für die Wartung der einzelnen Ressourcen ausgeben. Ältere Ressourcen werden mit zunehmendem Alter oft immer kostenintensiver. Daher können Unternehmen durch Nachverfolgung der Wartungskosten feststellen, wann es kosteneffizienter ist, eine Ressource außer Betrieb zu nehmen und zu ersetzen, anstatt sie weiterhin zu reparieren.
Verbesserung der KPIs mit einem CMMS
Diese KPIs helfen Unternehmen, einer Unterauslastung auf den Grund zu gehen und ihre Ressourcen effektiver zu nutzen. Die Metriken können auch dazu verwendet werden, Ressourcen, die unter ihrer erwarteten Kapazität laufen, schnell zu identifizieren. So lassen sich die Probleme diagnostizieren und beheben, bevor sie zu weiteren Produktionsausfällen führen.
Es mag auf den ersten Blick fast unmöglich erscheinen, alle diese Aufgaben gleichzeitig zu bewältigen. Ein CMMS wie »eMaint« von Fluke Reliability vereinfacht jedoch in hohem Maße die KPI-Nachverfolgung, die Verwaltung der Lebenszyklen von Ressourcen, die Automatisierung der Lagerverwaltung, die Priorisierung von Arbeitsaufträgen, die Rationalisierung von Aktivitäten zur vorbeugenden Instandhaltung und vieles mehr.
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