Sensorik So steigern Sie die OEE mit Sensor-Systemen

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Produzierende Unternehmen legen größten Wert auf die maximale Produktivität seiner Maschinen, die von vielen Faktoren abhängt. Dazu können sensorgestützte Systeme einen wichtigen Beitrag leisten, etwa durch Condition Monitoring oder automatisiertes Justieren.

Die OEE, also die Overall Equipment Effectiveness ist eine der bedeutendsten Kennzahlen in der Produktion. Sie besagt, wie viel der bereitgestellten Kapazität tatsächlich genutzt wird. Abgesehen von der Planbelegungszeit, die bereits um geplante Stillstände und Pausen der Mitarbeiter (falls Ihre Maschine nicht autark agieren kann) bereinigt ist, müssen viele Mali bedacht werden:

• Störungen der Maschine sowie Umrüstzeiten werden im ersten Schritt abgezogen. Die so entstehende, schon beachtlich kürzere übrigbleibende 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.

Bildergalerie

Wie die OEE-Rate ermittelt wird

Wenn 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 Ihren Anspruch an ein gutes Produkt erfüllen, müssen entsorgt, recycelt oder im besten Fall nachgearbeitet werden. Alles das führt schlussendlich zur 0-Fehler-Ausbringung, also der Zeit, in der ausschließlich Gutware produziert wird.

• Setzt man die 0-Fehler-Ausbringung in Relation zur Planbelegungszeit, erhält man die OEE:
  (0-Fehler-Ausbringung) / Planbelegungszeit = OEE-Rate

Alle Kennzahlen lassen sich beeinflussen:

• Rüstzeiten lassen sich mit der SMED- Methode (Single minute exchange of die) verkürzen

• Die Geschwindigkeit kann eventuell durch Umrüsten auf modernere Maschinen gesteigert werden.

Sensorgestützte Systeme beeinflussen wichtige Kennzahlen

Was noch häufig außer Acht gelassen wird: Viele Einflüsse können durch ein sensorgestütztes System optimiert werden – und das relativ unkompliziert. Typische Anwendungen sind:

• 1. Condition Monitoring

• 2. automatisches Justieren

Getriebe

So funktioniert die digitale Getriebeüberwachung in einer Ringspinnmaschine

• Anwendungsbeispiel 1: Condition Monitoring – Fehlererkennung, bevor es zu spät ist (siehe Grafik in der Bildergalerie)
  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 bei Ihnen sein soll, desto kostenintensiver wird diese.
  Im Rahmen des Condition Monitoring werden solche neuralgischen Stellen mit verschiedenen Sensoren ausgerüstet. Denkbar ist z. B. eine Überwachung der Dicke von sich abtragenden Bauteilen durch Wegaufnehmer oder sich losrüttelnde Muttern durch Winkelsensoren.
  
  Das funktioniert so: Die internen oder externen Elektronikmodule wandeln das wegproportionale Signal in einen für Ihr System lesbaren Wert um, z. B. 4 mA bis 20 mA oder 0 V bis 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: Teile, die noch nicht getauscht 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 (siehe Grafik in der Bildergalerie)
  Viele teil- oder sogar vollautomatisierte Maschinen werden zu Betriebsbeginn justiert und erst nach einer gewissen Zeit überprüft. Manchmal wird der Ausschuss sogar als gegebenes Übel hingenommen, da ja „nicht jedes Teil perfekt werden kann“. Durch ständiges Justieren, das sich allen Gegebenheiten anpasst, wird der Ausschuss zumindest reduziert werden können.
  So werden die kompakten Wegaufnehmer der Reihe SM205 von A.B. Jödden (firmeneigene Schreibweise: a.b.jödden) in Spinnmaschinen eingesetzt, die Baumwolle zu Fäden verarbeiten. Dabei muss der Fadendurchmesser immer gleich bleiben. Ungleichmäßige Durchmesser führen bei der Weiterverarbeitung zu Problemen. Also werden Trichter eingesetzt, durch die diese Fäden laufen: Sie sind flexibel und rundherum mit Wegaufnehmern bestückt, die bei jeder Dickenänderung mit einem veränderten Weg und somit mit einem lesbaren Ausgangssignal reagieren. Je nach verbauter Elektronik kann die Maschine angehalten und nachjustiert, oder aber der Faden abgeschnitten und als Ausschuss deklariert werden. Wird dieser als Vormaterial angesehen, wird durch die gleichbleibende Qualität die Ausschussrate des nachfolgenden Schrittes, also z. B. des Verwebens, reduziert .
  Eine weitere Anwendung: die 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 ebenso eine denkbare Anwendung wie die der exakten Bestückung von Blistern bei Medikamenten. Mithilfe der Messwerte eines Wegaufnehmers 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 – zumindest nicht für längere Zeit.

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