Leistungsgrad berechnen: Formel, MES-Daten und Nutzen
Der Leistungsgrad zeigt, ob eine Maschine während ihrer Laufzeit die geplante Produktionsleistung erreicht.
Er macht Geschwindigkeitsverluste, reduzierte Takte und kurze Unterbrechungen sichtbar.
Was sagt der Leistungsgrad aus?
Der Leistungsgrad beantwortet die Frage:
„Wie viel wurde während der tatsächlichen Laufzeit im Vergleich zur möglichen Menge produziert?“
Ein niedriger Leistungsgrad kann beispielsweise entstehen durch:
- reduzierte Maschinengeschwindigkeit
- Mikrostillstände
- instabile Prozesse
- falsche Maschineneinstellungen
- Material- oder Werkzeugprobleme
- ungeeignete Bedienabläufe
Der Leistungsgrad ist ein Bestandteil der OEE.
Wie wird der Leistungsgrad berechnet?
Eine häufig verwendete Formel lautet:
Leistungsgrad = tatsächliche Produktionsleistung ÷ mögliche Produktionsleistung × 100
Bei Verwendung der idealen Zykluszeit lautet die Formel:
Leistungsgrad = Gesamtmenge × ideale Zykluszeit ÷ Laufzeit × 100
Dabei gilt:
Gesamtmenge = Gutmenge plus Ausschussmenge
Ideale Zykluszeit: technisch erreichbare Zykluszeit je Stück unter definierten und fehlerfreien Produktionsbedingungen
Laufzeit = Zeit, in der die Maschine produziert hat
Beispiel für die Berechnung
Eine Maschine produziert während einer Laufzeit von 420 Minuten insgesamt 760 Teile.
Die ideale Zykluszeit beträgt 0,5 Minuten je Teil.
| Wert | Ergebnis |
|---|---|
| Laufzeit | 420 Minuten |
| Gesamtmenge | 760 Stück |
| Ideale Zykluszeit | 0,5 Minuten |
Der Leistungsgrad beträgt:
| 760 × 0,5 ÷ 420 × 100 = 90,5 % |
Die Maschine erreichte damit 90,5 Prozent der festgelegten möglichen Produktionsleistung.
Welche Daten werden benötigt?
Für die Berechnung werden Mengen-, Zeit- und Stammdaten benötigt.
| Benötigte Daten | Typische Datenquelle |
|---|---|
| Maschinenlaufzeit | Maschine, SPS, MDE oder BDE |
| Produzierte Gesamtmenge | Maschine, MDE oder BDE |
| Gut- und Ausschussmenge | Maschine, BDE, MES oder CAQ |
| Ideale Zykluszeit | Arbeitsplan, ERP oder MES |
| Auftrag und Artikel | ERP oder MES |
| Maschinenzustände | Maschine, SPS oder MDE |
| Kurze Unterbrechungen | Maschine oder MDE |
| Schicht- und Zeitdaten | MES oder Zeitwirtschaft |
Besonders wichtig sind korrekte Solltakte und Zykluszeiten.
Welchen Vorteil bietet ein MES?
Der Leistungsgrad kann auch ohne MES berechnet werden.
Dafür müssen Laufzeiten, Mengen und Solltakte jedoch manuell zusammengeführt werden. Kurze Unterbrechungen und Geschwindigkeitsverluste bleiben dabei häufig unentdeckt.
Ein MES kann die erforderlichen Daten automatisch erfassen und laufend auswerten.
Dadurch entstehen folgende Vorteile:
- aktueller Leistungsgrad ohne manuelle Berechnung
- einheitliche Solltakte und Berechnungsregeln
- Auswertung nach Maschine, Auftrag, Artikel und Schicht
- Erkennung von Geschwindigkeitsverlusten
- Erfassung von Mikrostillständen
- Vergleich unterschiedlicher Zeiträume
- Kontrolle umgesetzter Verbesserungsmaßnahmen
- weniger Excel-Listen und manuelle Berichte
Der wichtigste Nutzen liegt nicht allein im Prozentwert.
Ein MES zeigt zusätzlich, wann und bei welchen Aufträgen die Maschine langsamer als vorgesehen produziert hat.
Ein MES verbessert den Leistungsgrad jedoch nicht automatisch. Die Verbesserung entsteht durch die Beseitigung der erkannten Ursachen.
Was muss vor der Berechnung festgelegt werden?
Die Formel allein reicht nicht aus.
Das Unternehmen muss unter anderem klären:
- Welche Zykluszeit gilt als Sollwert?
- Gilt derselbe Solltakt für alle Maschinen?
- Werden Gut- und Ausschussmenge berücksichtigt?
- Wie werden Mehrfachkavitäten berechnet?
- Wie werden mehrere gleichzeitig produzierte Teile gezählt?
- Wie werden Mikrostillstände behandelt?
- Wann beginnt und endet die Laufzeit?
- Wie werden Anfahr- und Auslaufphasen bewertet?
- Darf der Leistungsgrad über 100 Prozent liegen?
Ohne diese Festlegungen sind die Ergebnisse nicht zuverlässig vergleichbar.
Warum kann der Leistungsgrad über 100 Prozent liegen?
Ein Leistungsgrad über 100 Prozent bedeutet, dass schneller produziert wurde als im hinterlegten Sollwert vorgesehen.
Das kann unterschiedliche Ursachen haben:
- der Solltakt ist veraltet
- die ideale Zykluszeit wurde falsch hinterlegt
- Mengen wurden doppelt gezählt
- Mehrfachkavitäten wurden falsch berücksichtigt
- der Prozess wurde tatsächlich verbessert
Ein Wert über 100 Prozent sollte deshalb geprüft und nicht automatisch positiv bewertet werden.
Wie ist der Leistungsgrad zu bewerten?
Ein hoher Leistungsgrad bedeutet nicht automatisch, dass die Produktion insgesamt gut läuft.
Eine Maschine kann schnell produzieren und trotzdem:
- häufig stillstehen
- viel Ausschuss erzeugen
- Qualitätsprobleme verursachen
- nicht ausreichend ausgelastet sein
- einen nachfolgenden Prozess überlasten
Deshalb sollte der Leistungsgrad gemeinsam betrachtet werden mit:
Welcher Leistungsgrad ist gut?
Es gibt keinen allgemein gültigen Zielwert für alle Produktionsbereiche.
Der sinnvolle Zielwert hängt unter anderem ab von:
- Produktionsverfahren
- Artikel und Material
- Maschine und Werkzeug
- Losgröße
- Automatisierungsgrad
- Qualitätsanforderungen
- tatsächlicher idealer Zykluszeit
Wichtiger als ein pauschaler Branchenwert ist die Entwicklung der eigenen Leistung unter gleichbleibenden Berechnungsregeln.
Wie lässt sich der Leistungsgrad verbessern?
Geeignete Maßnahmen sind beispielsweise:
- Mikrostillstände vollständig erfassen
- wiederkehrende Kurzunterbrechungen beseitigen
- Prozessparameter stabilisieren
- Maschineneinstellungen optimieren
- Werkzeuge und Material rechtzeitig bereitstellen
- Bedienabläufe verbessern
- Solltakte und Stammdaten prüfen
- technische Geschwindigkeitsverluste analysieren
- Anfahrprozesse verbessern
Die Maßnahmen sollten sich auf die häufigsten und wirtschaftlich größten Verluste konzentrieren.
Welchen Nutzen hat das Unternehmen?
Ein belastbarer Leistungsgrad hilft Unternehmen:
- Geschwindigkeitsverluste zu erkennen
- ungenutzte Produktionskapazität sichtbar zu machen
- Soll- und Ist-Leistung zu vergleichen
- Ursachen gezielt zu priorisieren
- Maßnahmen nachvollziehbar zu bewerten
- Planzeiten und Stammdaten zu verbessern
- Liefertermine besser abzusichern
- Investitionen fundierter zu beurteilen
Leistungsverluste können zusätzlich in fehlende Mengen, Stunden und Euro umgerechnet werden.
Leistungsgrad im MES-Lastenheft definieren
Die Anforderung
„Das MES muss den Leistungsgrad berechnen.“
ist für ein MES-Lastenheft nicht ausreichend.
Zusätzlich sollte festgelegt werden:
- verwendete Berechnungsformel
- Definition der Maschinenlaufzeit
- Herkunft der Gesamtmenge
- Behandlung von Gut- und Ausschussmenge
- gültiger Solltakt oder ideale Zykluszeit
- Behandlung von Mehrfachkavitäten
- Behandlung paralleler Produktion
- Umgang mit Leistungsgraden über 100 Prozent
- Erfassung und Bewertung von Mikrostillständen
- Auswertung nach Maschine, Auftrag, Artikel und Schicht
- Filter-, Vergleichs- und Exportmöglichkeiten
- historische Speicherung
- Anzeige der größten Leistungsverluste
Nur mit diesen Festlegungen können MES-Anbieter die Anforderungen eindeutig bewerten.
Häufige Fragen zum Leistungsgrad
Die tatsächliche Produktionsleistung wird durch die mögliche Produktionsleistung geteilt und mit 100 multipliziert.
Benötigt werden insbesondere Maschinenlaufzeit, Gesamtmenge, Auftrag, Artikel und ideale Zykluszeit.
Typische Ursachen sind reduzierte Geschwindigkeit, Mikrostillstände, falsche Einstellungen und instabile Prozesse.
Ja. Ohne MES müssen Mengen, Laufzeiten und Sollwerte jedoch häufig manuell zusammengeführt werden. Kurze Leistungsverluste bleiben dabei oft unentdeckt.
Mögliche Ursachen sind ein veralteter Solltakt, falsche Stammdaten, Zählfehler oder eine tatsächliche Prozessverbesserung.
Nein. Der Leistungsgrad bewertet die Geschwindigkeit während der Laufzeit. Die Auslastung bewertet, wie stark die vorhandene Maschinenkapazität genutzt wird.
Nein. Ein MES macht Leistungsverluste und mögliche Ursachen sichtbar. Die Verbesserung entsteht durch konkrete Maßnahmen.
Weitere Informationen
Der Leistungsgrad ist ein Bestandteil der OEE.
Weitere passende Kennzahlen sind:
Weitere Grundlagen finden Sie auf der Übersichtsseite MES-Kennzahlen und unter MES-Lastenheft erstellen.