Maschinenverfügbarkeit berechnen: Formel, MES-Daten und Nutzen
Die Maschinenverfügbarkeit zeigt, welcher Anteil der vorgesehenen Produktionszeit tatsächlich für die Produktion genutzt werden konnte.
Sie macht sichtbar, wie stark Stillstände die nutzbare Produktionszeit reduzieren.
Was sagt die Maschinenverfügbarkeit aus?
Die Maschinenverfügbarkeit beantwortet eine zentrale Frage:
„Welcher Anteil der geplanten Produktionszeit stand die Maschine tatsächlich zur Verfügung?“
Eine geringe Verfügbarkeit kann beispielsweise entstehen durch:
- Maschinenstörungen
- Werkzeugprobleme
- fehlendes Material
- fehlendes Personal
- Rüst- und Einstellarbeiten
- ungeplante Unterbrechungen
Die Kennzahl zeigt den Zeitverlust. Für eine Ursachenanalyse müssen die Stillstandsgründe zusätzlich ausgewertet werden.
Wie wird die Maschinenverfügbarkeit berechnet?
Eine häufig verwendete Formel lautet:
Maschinenverfügbarkeit = Laufzeit ÷ geplante Produktionszeit × 100
Die Laufzeit ergibt sich aus:
Laufzeit = geplante Produktionszeit − berücksichtigte Stillstandszeit
Welche Stillstände berücksichtigt werden, muss das Unternehmen eindeutig festlegen.
Beispiel für die Berechnung
Eine Maschine ist für eine Schicht von 480 Minuten eingeplant.
Während dieser Zeit entstehen:
- 35 Minuten Maschinenstörung
- 15 Minuten Materialmangel
- 10 Minuten Werkzeugproblem
Die gesamte Stillstandszeit beträgt 60 Minuten.
| Wert | Ergebnis |
|---|---|
| Geplante Produktionszeit | 480 Minuten |
| Stillstandszeit | 60 Minuten |
| Laufzeit | 420 Minuten |
Die Maschinenverfügbarkeit beträgt:
| 420 ÷ 480 × 100 = 87,5 % |
Die Maschine stand damit während 87,5 Prozent der geplanten Produktionszeit zur Verfügung.
Maschinenverfügbarkeit ist nicht immer gleich definiert
Der Begriff Maschinenverfügbarkeit wird in Unternehmen unterschiedlich verwendet.
Häufig unterschieden werden:
OEE-Verfügbarkeit
Die OEE-Verfügbarkeit betrachtet die Laufzeit innerhalb der geplanten Produktionszeit.
OEE-Verfügbarkeit = Laufzeit ÷ geplante Produktionszeit
Technische Verfügbarkeit
Die technische Verfügbarkeit bewertet vor allem das Verhältnis zwischen störungsfreier Betriebszeit und Reparaturdauer.
Eine mögliche Formel lautet:
Technische Verfügbarkeit = MTBF ÷ (MTBF + MTTR) × 100
Dabei bedeutet:
Maschinenauslastung
Die Maschinenauslastung zeigt, wie stark eine Maschine bezogen auf die grundsätzlich verfügbare Zeit genutzt wird.
Eine Maschine kann technisch verfügbar sein, aber wegen fehlender Aufträge nicht produzieren.
Maschinenverfügbarkeit und Maschinenauslastung sind deshalb nicht dasselbe.
Welche Daten werden benötigt?
Für die Berechnung werden vor allem Zeit- und Zustandsdaten benötigt.
| Benötigte Daten | Typische Datenquelle |
|---|---|
| Geplante Produktionszeit | Produktionsplanung, Schichtkalender oder MES |
| Maschinenstart und Maschinenstopp | Maschine, SPS oder MDE |
| Maschinenzustände | Maschine, SPS oder MDE |
| Stillstandszeiten | MDE, BDE oder Bedienereingabe |
| Stillstandsgründe | Bediener, Maschine oder MES |
| Auftragsdaten | ERP oder MES |
| Schichtzeiten | MES oder Zeitwirtschaft |
| Rüstzeiten | BDE, MDE oder MES |
| Wartungszeiten | Instandhaltungssystem oder MES |
Die Kennzahl ist nur belastbar, wenn Maschinenzustände und Stillstandsgründe korrekt erfasst werden.
Welchen Vorteil bietet ein MES?
Die Maschinenverfügbarkeit kann auch ohne MES berechnet werden.
Dafür müssen Maschinenlaufzeiten und Stillstände jedoch manuell erfasst und zusammengeführt werden. Das verursacht erheblichen Aufwand und liefert häufig nur nachträgliche Durchschnittswerte.
Ein MES kann Maschinenzustände automatisch und zeitnah erfassen.
Dadurch entstehen folgende Vorteile:
- automatische Erfassung von Lauf- und Stillstandszeiten
- aktuelle Verfügbarkeit je Maschine und Schicht
- einheitliche Berechnungsregeln
- Zuordnung der Stillstände zu Ursachen
- Auswertung nach Auftrag, Artikel oder Zeitraum
- Erkennung wiederkehrender Störungen
- Vergleich von Maschinen und Produktionsbereichen
- weniger manuelle Listen und Auswertungen
- Kontrolle der Wirkung umgesetzter Maßnahmen
Der wichtigste Vorteil liegt nicht allein in der Prozentzahl.
Ein MES zeigt zusätzlich:
- wann ein Stillstand begonnen hat
- wie lange er gedauert hat
- welcher Auftrag betroffen war
- welche Ursache hinterlegt wurde
- wie häufig die Ursache auftritt
- welche Produktionsmenge dadurch verloren ging
Damit wird aus einer nachträglichen Auswertung eine Grundlage für konkrete Verbesserungen.
Ein MES erhöht die Maschinenverfügbarkeit 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:
- Was gilt als geplante Produktionszeit?
- Werden Pausen abgezogen?
- Werden Wartungszeiten berücksichtigt?
- Zählen Rüstzeiten als Stillstand?
- Wie wird fehlendes Material bewertet?
- Wie wird fehlendes Personal behandelt?
- Ab welcher Dauer gilt eine Unterbrechung als Stillstand?
- Wie werden Mikrostillstände berücksichtigt?
- Welche Maschinenzustände werden automatisch erfasst?
- Welche Gründe müssen Bediener manuell auswählen?
Ohne diese Regeln sind Verfügbarkeitswerte verschiedener Maschinen oder Werke nicht zuverlässig vergleichbar.
Wie ist die Maschinenverfügbarkeit zu bewerten?
Eine hohe Maschinenverfügbarkeit bedeutet nicht automatisch, dass eine Maschine wirtschaftlich oder produktiv arbeitet.
Die Maschine kann verfügbar sein und trotzdem:
- langsamer als geplant produzieren
- viel Ausschuss erzeugen
- auf einen Auftrag warten
- nicht ausreichend ausgelastet sein
- einen nachgelagerten Engpass verursachen
Deshalb sollte die Maschinenverfügbarkeit gemeinsam mit weiteren Kennzahlen betrachtet werden:
Welcher Wert ist gut?
Es gibt keinen allgemein gültigen Zielwert für alle Maschinen und Produktionsarten.
Der sinnvolle Zielwert hängt beispielsweise ab von:
- Produktionsverfahren
- Maschinenalter
- Automatisierungsgrad
- Wartungsstrategie
- Produktvielfalt
- Rüsthäufigkeit
- Betriebszeit
- Ersatzteilverfügbarkeit
Wichtiger als ein pauschaler Branchenwert ist die Entwicklung der eigenen Maschinen unter gleichbleibenden Berechnungsregeln.
Wie lässt sich die Maschinenverfügbarkeit verbessern?
Die Verbesserung beginnt bei den größten und häufigsten Stillstandsursachen.
Geeignete Maßnahmen sind beispielsweise:
- wiederkehrende Maschinenstörungen beseitigen
- vorbeugende Wartung gezielt planen
- kritische Ersatzteile verfügbar halten
- Rüstzeiten reduzieren
- Werkzeuge rechtzeitig bereitstellen
- Materialversorgung verbessern
- Bediener qualifizieren
- Störgründe eindeutig definieren
- Reaktionszeiten der Instandhaltung verkürzen
- technische Schwachstellen priorisieren
Nicht jeder Stillstand ist gleich relevant.
Entscheidend sind:
- Häufigkeit
- Dauer
- Produktionsverlust
- betroffene Engpassmaschine
- wirtschaftliche Auswirkung
Welchen Nutzen hat das Unternehmen?
Eine belastbare Maschinenverfügbarkeit unterstützt Unternehmen dabei:
- Stillstandsverluste sichtbar zu machen
- Störungsschwerpunkte zu erkennen
- Instandhaltungsmaßnahmen zu priorisieren
- zusätzliche Produktionskapazität zu erschließen
- Liefertermine besser abzusichern
- Investitionen nachvollziehbar zu begründen
- Verbesserungsmaßnahmen zu bewerten
- Verantwortlichkeiten klar festzulegen
Stillstandszeiten können zusätzlich in entgangene Mengen und Euro umgerechnet werden.
Damit wird sichtbar, welche Verfügbarkeitsverluste wirtschaftlich besonders relevant sind.
Maschinenverfügbarkeit im MES-Lastenheft definieren
Die Anforderung
„Das MES muss die Maschinenverfügbarkeit berechnen.“
ist für ein MES-Lastenheft nicht ausreichend.
Zusätzlich sollte festgelegt werden:
- verwendete Berechnungsformel
- Definition der geplanten Produktionszeit
- relevante Maschinenzustände
- Behandlung von Pausen und Wartungen
- Behandlung von Rüstzeiten
- Behandlung von Material- und Personalmangel
- Grenzwert für Mikrostillstände
- automatische und manuelle Datenquellen
- verbindliche Stillstandsgründe
- Auswertung nach Maschine, Auftrag, Artikel und Schicht
- Anzeige von Häufigkeit und Dauer der Stillstände
- Filter-, Vergleichs- und Exportmöglichkeiten
- historische Speicherung
- Meldungen bei Grenzwertüberschreitungen
Nur mit diesen Festlegungen können MES-Anbieter die Anforderung eindeutig bewerten und vergleichbare Lösungen anbieten.
Häufige Fragen zur Maschinenverfügbarkeit
Die Laufzeit wird durch die geplante Produktionszeit geteilt und mit 100 multipliziert.
Typische Ursachen sind Maschinenstörungen, Werkzeugprobleme, Materialmangel, Rüstzeiten und ungeplante Unterbrechungen.
Benötigt werden unter anderem geplante Produktionszeiten, Maschinenzustände, Laufzeiten, Stillstandszeiten und Stillstandsgründe.
Ja. Ohne MES müssen die erforderlichen Daten jedoch häufig manuell erfasst und ausgewertet werden. Das erhöht den Aufwand und erschwert aktuelle Auswertungen.
Die Verfügbarkeit zeigt, ob eine Maschine während der geplanten Produktionszeit genutzt werden konnte. Die Auslastung zeigt, wie stark die grundsätzlich vorhandene Kapazität tatsächlich genutzt wurde.
Nicht unbedingt. Eine verfügbare Maschine kann zu langsam produzieren, Ausschuss verursachen oder wegen fehlender Aufträge stillstehen.
Nein. Ein MES macht Stillstände und Ursachen sichtbar. Die Verbesserung entsteht durch die daraus abgeleiteten Maßnahmen.
Weitere Informationen
Die Maschinenverfügbarkeit ist ein Bestandteil der OEE.
Weitere passende Kennzahlen sind:
Weitere Grundlagen finden Sie auf der Übersichtsseite MES-Kennzahlen und unter MES-Lastenheft erstellen.