Eine Maschine, die läuft, ist nicht unbedingt eine Maschine, die produziert. Durch Ausfälle, Serienwechsel, Kurzunterbrechungen, Verlangsamungen und Ausschuss geht ein erheblicher Teil der Produktionszeit verloren, ohne dass dies in den üblichen Kennzahlen sichtbar wird.
Der TRS, also die synthetische Auslastungsrate, dient genau dazu, diese Verluste sichtbar zu machen. Im Englischen als OEE (Overall Equipment Effectiveness) bekannt, ist er einer der am häufigsten verwendeten Indikatoren in Lean- und TPM-Prozessen. Dennoch wird er oft falsch berechnet oder falsch interpretiert. Definition, Formel, Zahlenbeispiel, zu vermeidende Fallstricke und Hebel zur Verbesserung: Hier finden Sie das Wesentliche, um ihn zu einem echten Steuerungsinstrument zu machen.
Was ist der TRS?
Der TRS misst den Anteil der Zeit, in der eine Anlage tatsächlich einwandfreie Teile mit ihrer Nennleistung produziert, im Verhältnis zu der Zeit, in der sie zur Produktion aufgefordert war.
In Frankreich definiert die Norm NF E60-182 den TRS sowie zwei verwandte Kennzahlen, den TRG und den TRE. Sie stützt sich dabei auf eine Aufteilung der Zeit in aufeinanderfolgende Schichten:
- Gesamtzeit : der gesamte Kalenderzeitraum.
- Öffnungszeiten : die Zeit, in der die Werkstatt geöffnet ist.
- Benötigte Zeit : die Öffnungszeit abzüglich der geplanten Unterbrechungen (vorbeugende Wartung, Pausen, Besprechungen, geplante Tests).
- Betriebszeit : die benötigte Zeit abzüglich der ungeplanten Stillstände (Ausfälle, Serienwechsel, Einstellarbeiten).
- Nettozeit : die Betriebszeit abzüglich der Taktverluste (Kurzunterbrechungen, Verlangsamungen).
- Nutzzeit : die Nettozeit abzüglich der Zeit, die für die Herstellung von fehlerhaften Teilen aufgewendet wurde.
Die Gesamtbetriebszeit (TRS) ist das Verhältnis zwischen der nutzbaren Zeit und der erforderlichen Zeit. Eine Maschine mit einer TRS von 100 % würde während der gesamten Zeit, in der sie produzieren soll, ohne Unterbrechung und mit voller Taktrate einwandfreie Teile produzieren.
Wie berechnet man die Gesamtarbeitszeit (TRS)?
Die Formel mit den drei Sätzen
Der TRS setzt sich aus drei Faktoren zusammen:
- Verfügbarkeit (D) = Betriebszeit / erforderliche Zeit. Sie erfasst Störungen, Serienwechsel und Einstellungen.
- Leistung (P) = Ist-Produktion / Soll-Produktion während der Betriebszeit. Dabei werden auch Kurzunterbrechungen und Verlangsamungen erfasst.
- Qualität (Q) = einwandfreie Teile / produzierte Teile. Dabei werden Ausschuss und Nachbearbeitungen erfasst.
TRS = D × P × Q
Die direkte Formel
Es gibt eine einfachere Schreibweise, die sich gut zur Überprüfung einer Berechnung eignet:
TRS = (Anzahl der einwandfreien Teile × theoretische Taktzeit) / benötigte Zeit
Beide Formeln liefern das gleiche Ergebnis. Die erste ist unverzichtbar, um festzustellen, wo die Verluste liegen; die zweite lässt sich am schnellsten berechnen.
Beispiel für die Berechnung der Gesamtproduktivität (TRS)
Nehmen wir ein Bearbeitungszentrum bei einer 8-Stunden-Schicht und einer theoretischen Taktzeit von 1 Minute pro Werkstück.
- Öffnungszeit: 480 min
- Pausen und geplante Wartungsarbeiten: 60 Min. → Benötigte Zeit: 420 min
- Störung und Serienwechsel: 42 Min. → Betriebszeit: 378 min
- Hergestellte Teile: 340
- Gültige Münzen: 330
Berechnung:
- Verfügbarkeit = 378 / 420 = 90 %
- Leistung = 340 / 378 = 90 % (Die Maschine hätte in 378 Minuten 378 Teile produzieren können.)
- Qualität = 330 / 340 = 97 %
- TRS = 0,90 × 0,90 × 0,97 ≈ 78,6 %
Überprüfung anhand der direkten Formel: 330 einwandfreie Teile × 1 min / 420 min = 78,6 %.
Dieses Ergebnis verdeutlicht den Multiplikatoreffekt: Drei Raten, die für sich genommen gut erscheinen, führen zu einer TRS, bei der mehr als eineinhalb Stunden Produktionszeit an diesem Arbeitsplatz verloren gehen.
Die sechs wichtigsten Verluste, die anhand des TRS gemessen werden
Das TRS stützt sich auf die Klassifizierung der sechs Hauptverluste aus der TPM. Jeder Verlust ist einem der drei Sätze zugeordnet:
| Zinssatz | Verlust | Beispiele aus der Zerspanungswerkstatt |
|---|---|---|
| Verfügbarkeit | Störungen | Spindelbruch, Hydraulikfehler, CNC-Alarm |
| Verfügbarkeit | Serienmäßige Änderungen und Einstellungen | Wechsel von Werkzeugen und Spannbacken, Einrichten der ersten Werkstücke |
| Leistung | Kurzstopps | Sperrende Späne, Sensor löst aus, Warten auf Bediener |
| Leistung | Verkehrsbehinderungen | Vorsorglich reduzierter Vorschub, nicht optimierter Zyklus |
| Qualität | Fehler in der Produktion | Teile außerhalb der Toleranz im Dauerbetrieb, Nachbearbeitung |
| Qualität | Verluste beim Anfahren | Aussortierte Teile, bis die richtige Einstellung gefunden ist |
Anhand dieser Tabelle lassen sich Prioritäten setzen: Ein OEE von 78 % gibt keinen Aufschluss darüber, was zu tun ist, während eine durch zu lange Einrichtzeiten beeinträchtigte Verfügbarkeit direkt auf einen konkreten Handlungsbedarf hinweist.
TRS, TRG, TRE und TEEP: Nicht verwechseln
Es gibt mehrere ähnliche Indikatoren, und wenn man sie miteinander vermischt, führt dies zu verzerrten Vergleichen:
- TRS : effektive Zeit / erforderliche Zeit. Er misst die Effizienz der Anlage im Verhältnis zu der Zeit, in der sie produzieren sollte.
- TRG (Gesamtwirkungsgrad): Betriebszeit / Öffnungszeit. Dabei werden geplante Stillstände berücksichtigt.
- TRE (wirtschaftliche Auslastung): Nutzzeit / Gesamtzeit. Sie misst die Auslastung der Anlage über den gesamten Kalenderzeitraum.
- TEEP (Total Effective Equipment Performance): Der Begriff, der dem TRE am nächsten kommt und die maximal nutzbare Kapazität angibt.
Um zwei Maschinen oder zwei Standorte miteinander zu vergleichen, stellen Sie sicher, dass für beide derselbe Indikator und dieselben Konventionen verwendet werden.
Wie ist der TRS zu interpretieren?
Die 85-Prozent-Marke
Häufig wird ein OEE von 85 % als Weltklasse-Wert in der Einzelstückfertigung genannt. Dieser Richtwert stammt aus den wegweisenden Arbeiten zur TPM, in denen er in 90 % Verfügbarkeit, 95 % Leistung und 99,9 % Qualität unterteilt wurde. Dies muss jedoch relativiert werden: Eine Werkstatt für Kleinserien mit häufigen Umrüstungen unterliegt nicht denselben Einschränkungen wie eine Produktionslinie, die ausschließlich für eine einzige Artikelnummer bestimmt ist. Das richtige Ziel ist das, das Sie entsprechend Ihrem Kontext und auf der Grundlage Ihrer eigenen Erfahrungswerte festlegen.
Die häufigsten Fallstricke
Unklare Zeitvereinbarungen. Werden die Pausen von der erforderlichen Zeit abgezogen? Handelt es sich bei dem geplanten Serienwechsel um einen geplanten Stillstand oder um einen Verfügbarkeitsverlust? Jede Auswahl wirkt sich auf den angezeigten OEE aus. Das Wichtigste ist, diese Regeln einmal festzulegen, schriftlich festzuhalten und überall anzuwenden.
Eine schlecht gewählte theoretische Zykluszeit. Betrachtet man den tatsächlichen Zyklus anstelle des nominalen Zyklus, so liegt die Leistung künstlich nahe bei 100 %, und die Abschwünge verschwinden aus den Kennzahlen.
Die Steuerung erfolgt ausschließlich über den Gesamt-TRS. Ein aggregierter TRS verschleiert Ungleichgewichte. Zwei Maschinen mit einer Auslastung von 75 % können völlig unterschiedliche Probleme haben. Analysieren Sie D, P und Q immer separat.
Der vergessene Flaschenhals. Ein bei einer Engpassmaschine gewonnener TRS-Punkt verbessert die Kapazität der gesamten Werkstatt. Der gleiche Punkt, der bei einer Maschine mit Überkapazität gewonnen wird, bringt fast nichts.
Ein TRS, der zur Bewertung der Mannschaften verwendet wird. Sobald der TRS zu einem Instrument zur individuellen Bewertung wird, verlieren die Ausfallmeldungen an Zuverlässigkeit. Er muss ein Instrument zum Verständnis von Ausfällen bleiben.
Verbesserung der Gesamtanlageneffektivität (OEE): Hebel nach Komponenten
Der TRS hat nur dann einen Wert, wenn er als Leitfaden für Maßnahmen dient. Jede Komponente erfordert unterschiedliche Hebel.
Verfügbarkeit
SMED verkürzt die Umrüstzeiten. Vorbeugende Instandhaltung und die Analyse der Grundursachen (5-Why-Methode, Ishikawa-Diagramm) dienen der Behebung wiederkehrender Störungen. In der Zerspanung ist ein erheblicher Teil der Verfügbarkeitsverluste oft auf die Einrichtzeit zurückzuführen: die Zeit, die für die Bearbeitung, das Messen und das Korrigieren der ersten Teile aufgewendet wird, bis ein einwandfreies Teil vorliegt.
Leistung
Die Analyse von Mikro-Stillständen erfordert eine detaillierte Erfassung, da diese zu kurz sind, um manuell gemeldet zu werden. Die Optimierung der Schnittbedingungen und Programme reduziert Verzögerungen.
Qualität
Dies ist der Aspekt, der am häufigsten unterschätzt wird, obwohl er sich mit den beiden anderen summiert: Ein Ausschussteil hat umsonst Maschinenzeit, Material und Werkzeug verbraucht. Die statistische Prozesskontrolle (SPC) ermöglicht es, Abweichungen zu erkennen, bevor sie zu Qualitätsmängeln führen.
Die automatische Regelung im geschlossenen Regelkreis wirkt sich sowohl auf die Qualität als auch auf die Verfügbarkeit aus. Mit dem APC von Ellistat wird die Maschine anhand der Messwerte automatisch korrigiert, wodurch bereits das erste bearbeitete Teil den Anforderungen entspricht und die Produktion kontinuierlich stabilisiert wird. Bei einem Kunden sank die Ausschussquote dadurch von 4 % auf 1,5 %, was zu einer Steigerung der Gesamtanlageneffektivität (OEE) führte.
TRS in Echtzeit messen
Ein am Wochenende manuell berechneter TRS dient der Bestandsaufnahme. Ein kontinuierlich berechneter TRS dient dem Handeln. Die automatische Erfassung der Maschinenzustände in Verbindung mit der Meldung von Stillstandsursachen durch den Bediener ermöglicht es, die drei Kennzahlen in Echtzeit zu verfolgen, Abweichungen im Tagesverlauf zu erkennen und die Verluste nach Maschine, Referenz oder Schicht zusammenzufassen.
Das TRS-Modul der Ellistat-Suite zentralisiert diese Daten, berechnet automatisch Verfügbarkeit, Leistung und Qualität und gleicht sie mit den Qualitätsdaten aus dem SPC und dem APC ab. So sieht man nicht nur, wie viel man verliert, sondern auch, warum.
Schlussfolgerung
Das TRS ist vom Prinzip her einfach, in der Umsetzung jedoch anspruchsvoll. Richtig berechnet, mit klaren Zeitvorgaben, einer Nennzykluszeit und einer getrennten Analyse von Verfügbarkeit, Leistung und Qualität, wird es zu einer gemeinsamen Sprache zwischen Produktion, Instandhaltung und Qualitätssicherung. Sein Nutzen liegt nicht darin, einen Prozentsatz anzuzeigen, sondern aufzuzeigen, wo die Verluste liegen, und die Anstrengungen dort zu konzentrieren, wo sie den größten Nutzen bringen.
FAQ
Wie lautet die Formel für die Gesamtarbeitsproduktivität (TRS)?
TRS = Verfügbarkeit × Leistung × Qualität. Man kann es auch direkt berechnen: TRS = (Anzahl der einwandfreien Teile × theoretische Taktzeit) / erforderliche Zeit.
Was ist der Unterschied zwischen TRS und OEE?
Es handelt sich um denselben Indikator. TRS ist die französische Bezeichnung, OEE (Overall Equipment Effectiveness) die englische Entsprechung.
Was ist eine gute Gesamtanlagerense (TRS)?
Der oft genannte Richtwert liegt bei 85 % in der Einzelfertigung, muss jedoch an den jeweiligen Kontext angepasst werden: Anzahl der Artikel, Losgröße, Häufigkeit der Änderungen. Das beste Ziel ist eine gemessene Verbesserung im Vergleich zu Ihrer eigenen historischen Entwicklung.
Was ist der Unterschied zwischen TRS, TRG und TRE?
Sie haben denselben Zähler, nämlich die nutzbare Zeit, aber nicht denselben Nenner: die für den TRS erforderliche Zeit, die Öffnungszeit für den TRG und die Gesamtzeit für den TRE. Diese Definitionen sind in der Norm NF E60-182 festgelegt.
Wie lässt sich die Gesamtanlageneffektivität (TRS) schnell verbessern?
Ermitteln Sie zunächst die Komponente mit der größten Leistungsminderung. Die schnellsten Verbesserungen lassen sich oft durch die Verkürzung der Umrüst- und Einrichtzeiten (Verfügbarkeit) sowie durch die Verringerung des Ausschusses beim Anfahren (Qualität) erzielen.
