Retrofit: OEE vorher und nachher messen, um den Nutzen zu beziffern

Dieser Artikel richtet sich an Werkleiter sowie Produktions-, Instandhaltungs- und Fertigungsplanungsleiter, die über eine ältere Maschine entscheiden müssen: Retrofit oder Ersatz. Er behandelt nicht die Technik des Retrofits, die Sache des Integrators ist, sondern die Messung, die ihn einrahmt: die OEE der Maschine vor jeder Entscheidung und dieselbe OEE nach den Arbeiten, berechnet nach denselben Regeln. Ohne diese beiden Zahlen bleibt der Nutzen eines Retrofits ein Eindruck, und die nächste Entscheidung fällt auf Grundlage desselben Eindrucks.

Modernisieren ohne zu messen: ein eigenständiger Retrofit-Fehler

Vincent Goossens von DSMS Industries, einem Integrator für Automatisierung und Retrofit mit Sitz in Tignieu-Jameyzieu (Isère, Frankreich), hat den Artikel Rétrofit machine industrielle : quand moderniser plutôt que remplacer ? (auf Französisch) veröffentlicht. Er erklärt, warum das Alter einer Maschine für eine Entscheidung nicht ausreicht, was ein Retrofit konkret modernisieren kann (Steuerung, Sensorik, HMI, Sicherheit, Überwachung) und wie das Projekt abgegrenzt wird. Zu den Fehlern, die man vermeiden sollte, zählt er das Modernisieren ohne Messen und fasst es so zusammen: „Si le rétrofit ne permet pas de suivre les effets obtenus, il sera difficile de prouver sa valeur.“ (sinngemäß: Wenn der Retrofit es nicht erlaubt, die erzielten Effekte zu verfolgen, wird es schwierig, seinen Wert zu belegen).

Sein Artikel liefert die Methode für Entscheidung und Umsetzung des Retrofits. Dieser hier konzentriert sich auf die Messung drumherum: die Ausgangs-OEE ermitteln, damit zwischen Modernisieren und Ersetzen entscheiden und sie anschließend mit der OEE nach den Arbeiten vergleichen. Beide Ansätze ergänzen sich: Der Integrator modernisiert die Maschine, die Messung zeigt, was die Modernisierung gebracht hat.

Was die OEE über eine ältere Maschine verrät

Zwei gleich alte Maschinen können zu gegensätzlichen Entscheidungen führen. Entscheidend ist die Art der Verluste, und die OEE ordnet sie in drei Gruppen: Verfügbarkeit (Störungen, Rüsten, Wartezeiten), Leistung (Mikrostillstände, reduzierte Geschwindigkeit) und Qualität (Ausschuss, Nacharbeit). Ein Retrofit behebt manche dieser Verluste sehr gut, andere überhaupt nicht.

Eine Maschine, die vor allem durch lange Störungen Zeit verliert, weil die SPS veraltet ist und Ersatzteile knapp werden, ist eine gute Kandidatin. Eine Maschine, deren Verluste aus Materialengpässen oder schlecht vorbereiteten Umrüstungen stammen, gewinnt durch eine neue SPS fast nichts. Die Tabelle unten dient als Leseraster, sobald die Ausgangs-OEE gemessen ist.

Die Ausgangs-OEE messen, ohne die SPS anzufassen

Bei einer älteren Maschine ist es oft keine gute Idee, über die SPS zu messen. Das Modell ist teilweise abgekündigt, ohne nutzbare Kommunikationsschnittstelle, das Programm ist schlecht dokumentiert, und niemand will vor dem Projekt daran arbeiten. Vor allem: Wird die SPS im Retrofit ersetzt, verschwindet die darauf aufgebaute Messung mit ihr. Vorher und nachher stammen dann nicht mehr aus derselben Quelle.

Ein Sensor an der Linie und ein im Schaltschrank verdrahtetes Modul umgehen dieses Problem. Sie erfassen den tatsächlichen Zustand der Maschine (läuft, steht, Geschwindigkeit) unabhängig von der Steuerung. Die Messung steht vor der Entscheidung, bleibt während der Arbeiten bestehen und läuft danach weiter, ohne Wechsel des Messmittels. Genau diese Kontinuität macht den Vorher-nachher-Vergleich vor der Geschäftsleitung oder einem Investitionsausschuss belastbar.

Die manuelle Erfassung hat das umgekehrte Problem: Sie unterschätzt kurze Stillstände und Mikrostillstände. Ist die Referenz manuell und die Erfassung nach dem Retrofit automatisch, tauchen die Mikrostillstände plötzlich in den Zahlen auf, und die OEE scheint zu sinken, obwohl die Maschine besser läuft.

Schritt für Schritt: von der Ausgangs-OEE zum belegten Nutzen

1. Bereich und Berechnungsregeln festlegen. Betroffene Maschine oder Linie, geplante Produktionszeit, Referenztakt, Schwelle, ab der ein kurzer Stopp als Mikrostillstand gilt. Diese Regeln werden schriftlich festgehalten und bis zum Ende nicht geändert.
2. Messen, bevor entschieden wird. Mehrere Wochen, alle Schichten, ein repräsentativer Produktmix. Jeder Stillstand wird mit Zeitstempel erfasst und einer Ursache zugeordnet, Mikrostillstände eingeschlossen.
3. Die Verluste sortieren. Mit dem Raster oben trennen, was ein Retrofit beheben kann, was zur Organisation und was zur Mechanik gehört. Das ist die Grundlage, um mit dem Integrator ein Retrofit-Szenario und ein Ersatz-Szenario zu vergleichen.
4. Den angestrebten Nutzen in Stunden beziffern. Zum Beispiel würde eine Maschine mit 3.000 Stunden geplanter Produktionszeit pro Jahr, die 8 OEE-Punkte gewinnt, rund 240 Produktionsstunden zurückgewinnen. Den Kosten und der Stillstandsdauer jedes Szenarios gegenübergestellt, macht diese Zahl die Entscheidung nachvollziehbar.
5. Das Projekt abgrenzen. Der Stillstand für die Arbeiten wird als geplanter Stillstand erfasst, die Inbetriebnahme- und Einlaufphase wird getrennt verfolgt. Die ersten Wochen enthalten oft Einstellstopps, die nichts über das Endergebnis aussagen.
6. Bei gleichen Regeln vergleichen. Gleiche Messdauer, gleiche Regeln, gleiches Messmittel, Komponente für Komponente. Erhöht der Retrofit den Nenntakt, zwei Lesarten zeigen: die OEE beim neuen Takt für die Steuerung des Tagesgeschäfts und die Gutteile pro Stunde geplanter Produktionszeit für den direkten Vergleich mit vorher.

Die Betrachtung Komponente für Komponente verhindert voreilige Schlüsse. Zum Beispiel deutet eine Maschine, deren Verfügbarkeit nach dem SPS-Tausch deutlich steigt, deren Leistung aber stagniert, auf Mikrostillstände hin, die der Retrofit nicht behoben hat: häufig eine Einstellung der Erkennung oder ein Zuführproblem vorgelagert. Der Nutzen ist real, und die Messung zeigt bereits das nächste Projekt.

Die Rolle von TEEPTRAK: die Referenzmessung, vorher und nachher

TEEPTRAK misst OEE, Stillstände und Mikrostillstände in Echtzeit. Ein im Schaltschrank verdrahtetes Modul und ein Sensor an der Linie werden in rund einer Stunde pro Maschine installiert, ohne Anbindung an die SPS, und die OEE liegt nach 48 Stunden vor. Die Ausgangsmessung kann also vor der Retrofit-Entscheidung aufgesetzt werden, ohne Eingriff in die Steuerung, und läuft nach den Arbeiten unverändert weiter. TEEPTRAK führt weder Retrofits noch Integration durch, das ist Aufgabe eines Automatisierungsintegrators: Es liefert die Messung, mit der entschieden und anschließend der Nutzen belegt wird. Mehr als 700 Werke in über 30 Ländern setzen es ein, mit einem durchschnittlichen Gewinn von 10 bis 15 OEE-Punkten.

Weiterlesen

• Rétrofit machine industrielle : quand moderniser plutôt que remplacer ? (Vincent Goossens, DSMS Industries, auf Französisch)
• OEE-Integration mit Legacy-Systemen in der Fabrik
• Zuverlässigkeit von OEE-Daten: Häufige Messfehler und Lösungen

FAQ

Wie lange sollte man messen, bevor man zwischen Retrofit und Ersatz entscheidet? Lange genug, um alle Schichten, einen repräsentativen Produktmix und mehrere Umrüstungen abzudecken. Eine zu kurze Messung erfasst eine besondere Woche, nicht den normalen Betrieb der Maschine. Besser die Entscheidung um einige Wochen verschieben, als sie auf einen Eindruck zu stützen.

Der Schaltschrank wird im Retrofit neu aufgebaut: Geht die Messung verloren? Nein, wenn es eingeplant wird. Der Sensor an der Linie bleibt, und das Umverdrahten des Moduls im neuen Schaltschrank wird in den Zeitplan des Integrators aufgenommen. Berechnungsregeln und Historie bleiben gleich, der Vergleich bleibt erhalten.

Und wenn die Messung zeigt, dass ein Retrofit nicht reicht? Die Ausgangs-OEE bleibt nützlich. Sie setzt das Ziel für die neue Maschine, prüft deren Hochlauf nach der Inbetriebnahme und belegt auch hier, was die Investition gebracht hat.