Produktionskennzahlen – Produktionsprozesse und ihre Optimierungspotenziale

Was sind Produktionskennzahlen?

Produktionskennzahlen sind Kennzahlen, mit deren Hilfe Produktionsprozesse überwacht, analysiert und bewertet werden können. Oft als Produktions-KPIs bezeichnet, eignen sich Produktionskennzahlen zur Optimierung der darin transparent abgebildeten und vergleichbar gemachten Produktionsprozesse.

Produktionskennzahlen – Übersicht relevanter Indikatoren für Produktionsprozesse

Es existiert eine Vielzahl an Kennzahlen, die Erkenntnisse über die Prozesse innerhalb der Produktion liefern. Die wichtigsten KPIs haben wir nachfolgend für Sie zusammengefasst:

Ausfallrate

Die Ausfallrate (engl. Fall-Off-Rate) gibt an, wie hoch die Anzahl von Ausfällen in Bezug auf die Menge ist, die in einem bestimmten Zeitraum produziert wird. Die Ausfallrate berechnet man, indem die Anzahl der ausgefallenen Produkte durch die Anzahl der Produkte, die am Anfang des betrachteten Zeitraums einwandfrei waren, geteilt wird. Üblicherweise ist die Ausfallrate gerade bei neuen Produkten vergleichsweise hoch, insbesondere wegen Produktionsfehlern und sogenanntem Einschaltstress.

Ausschussgrad

Der Ausschussgrad gibt das Verhältnis zwischen dem Ausschuss – also den Fehlproduktionen, die nicht in den Verkauf gelangen – und der Gesamtmenge wieder. Als optionale Bezeichnungen für den Ausschussgrad werden die Begriffe Ausschussrate, Ausschussquote und Produktionsfehlerquote als Produktionskennzahlen verwendet.

Beleggrad

Der Beleggrad bezeichnet den Anteil der Belegungszeiten aller beteiligten Arbeitsplätze an der gesamten Durchlaufzeit der Aufträge. Mit dem Beleggrad können Durchlaufzeiten und die Dichte von Prozessen in der Fertigung sowie Warte- und Liegezeiten bewertet werden. Der Beleggrad eignet sich auch dazu, Prozessverkettungen zu messen und damit zusammenhängend auch die Höhe der Umlaufbestände zu ermitteln.

Defektdichte

Die Defektdichte gibt Aufschluss darüber, wie viele Erzeugnisse Produktionsmängel in Relation zur Gesamtproduktion aufweisen. Ein Produktionsmangel liegt vor, wenn die Qualität eines Produkts vom Standard der Produktion abweicht. Über solche Produktionskennzahlen wie die Defektdichte kann das Auftreten von Produktionsmängeln über einen längeren Zeitraum betrachtet werden.

Durchsatz

Der Durchsatz ist in der Fertigung ein Index für die Leistung eines Prozesses. Er beantwortet die Frage: Welche Menge wird je Zeiteinheit produziert? Dementsprechend kann der Durchsatz in Stück pro Stunde wiedergegeben werden, aber auch Volumen, Gewicht u.Ä. sind gängige Größen. Übliche Einheiten reichen von Kubikmeter pro Stunde (m³/h) über Tonnen pro Stunde (t/h) bis hin zu Hektoliter pro Stunde (hl/h).

Instandhaltungskosten

Die Instandhaltungskosten umfassen die Kosten für sämtliche Maßnahmen zur Wiederherstellung der Funktionstüchtigkeit von Maschinen bzw. Anlagen, die der Produktion dienen. Zur Instandhaltung gehören laut DIN 31051:2019-06 – Grundlagen der Instandhaltung folgende Segmente:

• Reparaturkosten
• Wartungskosten
• Instandsetzung
• Verbesserung

Dementsprechend umfassen die Instandhaltungskosten sämtliche Kosten, die bei der Durchführung dieser vier Maßnahmen anfallen.

 Kapitalumschlag

Der Kapitalumschlag stellt dar, wie viel Umsatz aus derselben Geldeinheit des Gesamtkapitals erwirtschaftet wird. Dieser steht im Gegensatz zur Gesamtkapitalrendite (engl. Return on Assets), in welcher der Nettogewinn statt des Umsatzes in die Berechnung einfließt. Gerade für Produktionsstätten, für die hochwertige Maschinen bzw. Anlagen angeschafft wurden, zählt der Kapitalumschlag zu den entscheidenden Produktionskennzahlen.

Nutzungsgrad

Der Nutzungsgrad (bzw. Nutzgrad) bezeichnet im Produktionswesen den Anteil der Hauptnutzungszeit an der gesamten Belegungszeit einer Maschine oder Anlage. Die Hauptnutzungszeit umfasst die Zeitspanne, in der die Maschine bzw. Anlage ihre Funktion erfüllt – beispielsweise bei einer Säge das Sägen, aber nicht der Wechsel des Werkstücks oder des Sägeblatts. Damit ist der Nutzungsgrad ein wichtiges Maß für die Produktivität einer Fertigung.

Mitarbeiterproduktivität

Die Mitarbeiterproduktivität gibt Aufschluss über das Verhältnis der auftragsbezogenen Arbeitszeit der Mitarbeiter in Bezug auf die Gesamtanwesenheitszeit der Mitarbeiter. Mitarbeiterproduktivität kann durch technische Faktoren gesteigert werden – zum Beispiel durch leistungsstarke Arbeitsmittel und nutzerfreundliche Software –, aber auch psychologische Aspekte spielen eine Rolle; darunter das Arbeitsklima und die Motivation der Mitarbeiter.

Overall Equipment Effectiveness

Die Overall Equipment Effectiveness (OEE, Gesamtanlageneffektivität) stellt prozentual dar, wie produktiv eine Maschine oder Anlage ist. Die OEE umfasst:

• Verfügbarkeit
• Leistung
• Qualität

Damit zählt die OEE zu den komplexeren Produktionskennzahlen, die sich jedoch mithilfe der folgenden Formel berechnen lässt:

OEE = (Betriebsdauer : geplante Operationszeit) × (produzierte Menge : vorgegebene Menge) × (Gutmenge : produzierte Menge)

Produktionsausfall

Der Produktionsausfall ist ein Ausbleiben der Produktion, zum Beispiel wegen Verschleiß von Maschinen oder Anlagen, deren falscher Bedienung oder auch Krankheit von Mitarbeitern. Da Produktionsausfälle Gewinneinbußen nach sich ziehen, sollte ihre Dauer möglichst begrenzt werden. Einige Formen des Produktionsausfalls lassen sich vor ihrem Auftreten verhindern. So können zum Beispiel regelmäßige Mitarbeiterschulungen mögliche Fehlbedienungen von Maschinen und Anlagen bereits im Vorfeld vermeiden.

Produktionskosten

Die Produktionskosten umfassen die Kosten für die Produktionsfaktoren (darunter Materialien, Betriebsmittel, Arbeit). Produktionskosten werden oft in fixe und variable Kosten unterteilt: 

• Fixe Produktionskosten: z. B. Miete, Stromkosten, Löhne/Gehälter
• Variable Produktionskosten: z. B. Rohstoffkosten, Kosten für Hilfs-/Betriebsstoffe

Produktionskosten können zur Ermittlung der idealen Preisgestaltung für die Produkte herangezogen werden.

Produktionsvolumen

Das Produktionsvolumen bzw. die Produktionsmenge gibt den Produktionsausstoß in einem bestimmten Zeitraum wieder. Optimal ist ein Produktionsvolumen, das einerseits der Nachfrage nach dem Produkt entspricht und andererseits nicht zu einer Überbevorratung bzw. einem Überbestand führt.

Prozessgrad

Der Prozessgrad ist ein Index für die Wirtschaftlichkeit und den Wirkungsgrad der Fertigung. Ermittelt wird der Prozessgrad, indem die wertschöpfende Zeit durch die Gesamt-Durchlaufzeit geteilt wird.

Qualitätsrate

Die Qualitätsrate ist das Verhältnis der Gutmenge zur produzierten Menge. Die Gutmenge gibt die Anzahl an Produkten wieder, die keine Produktionsmängel aufweisen und somit an den Handel bzw. die Kunden ausgeliefert werden können.

Right First Time

Die Right First Time (fehlerfreie Produktion auf Anhieb) bezeichnet den prozentualen Anteil derjenigen Produkte, welche die erste interne Qualitätskontrolle bestehen, an der Gesamtmenge der Produkte. Daher gibt die Right First Time als Produktionskennzahl vor allem Aufschluss über die Qualität der Produktionsprozesse.

Rückgabequote

Die Rückgabequote setzt die Anzahl der zurückgegebenen Produkte ins Verhältnis zur Anzahl der insgesamt verkauften Produkte. Der wesentliche Unterschied zur Defektdichte liegt in den Gründen für die Rückgabe bzw. den Defekt: Während die Defektdichte ausschließlich nach objektiven Faktoren ermittelt wird (v. a. Produktionsmängel), fließen in die Berechnung der Rückgabequote auch subjektive Gründe ein, zum Beispiel Nichtgefallen.

Verfügbarkeit

Die Verfügbarkeit gibt an, wie stark die Kapazität einer Maschine oder Anlage für die wertschöpfenden Funktionen bezogen auf die geplante Verfügbarkeit (abzüglich bspw. eingeplanter Wartungszeit) genutzt wird. Gründe für eine Verfügbarkeit unter 100 % bzw. einen Maschinen-/Anlagenausfall können Störungen an der Maschine/Anlage, Verzögerungen in ihrer Wartung oder dem Warten auf Materialien oder Mitarbeiter sein.

Die Bedeutung von Produktionskennzahlen für den Fertigungsprozess

Anhand von Produktionskennzahlen können einerseits Schwächen in den Produktionsprozessen aufgedeckt und andererseits Potenziale zu ihrer Optimierung erschlossen werden:

• Engpässe identifizieren: Bei Produktionsengpässen werden nachfolgende Schritte wie die Auslieferung der Waren stark verlangsamt oder kommen sogar zum Stillstand. Mithilfe von Produktionskennzahlen können die Engpässe analysiert und Gegenmaßnahmen ergriffen werden; für einen unterbrechungsfreien Warenfluss. Relevant dafür sind unter anderem die Überwachung der Auslastung und der Verfügbarkeit.
• Produktionsausfälle minimieren: Ausfälle in der Fertigung können durch unvorhergesehene Ereignisse wie Unfälle, Schäden (zum Beispiel durch Brand) oder auch durch Fehler in der Produktion entstehen. Diese führen dazu, dass die Weiterverarbeitung nicht möglich ist. Um für diese Fälle Lösungen zu ermitteln und die Dauer der Produktionsausfälle so kurz wie möglich zu halten, können Produktionskennzahlen herangezogen werden.
• Produktqualität verbessern: Nachweislich verbesserte Produkte sind ein starkes Verkaufsargument und ein entscheidender Wettbewerbsvorteil. Auch diese Maßnahme lässt sich durch die fortlaufende Analyse der relevanten Kennzahlen definieren und mit ihrer Hilfe anpassen; zum Beispiel, indem die Quote der Produktionsmängel gesenkt und im Gegenzug die Qualitätsrate sowie die Right First Time gesteigert werden.

Wie können MES für die Erfassung, Analyse und Nutzung von Produktionskennzahlen genutzt werden?

Produktionskennzahlen können in einem Manufacturing Execution Systems (MES) definiert und fortlaufend erfasst werden. Die zentrale MES-Komponente dafür ist die systematische Maschinendatenerfassung, mit der Transparenz in die Fertigung und alle relevanten Prozesse gebracht wird. 

Auf Grundlage der darin erhobenen Daten und eines produktionsorientierten Kennzahlensystems können aussagekräftige Kennzahlen verfügbar und analysierbar gemacht werden – zum Beispiel im MES Dashboard unserer Softwarelösung GFOS.Smart Manufacturing, das die gebündelte Visualisierung mit smarten Echtzeitauswertungen bietet. Auf diese Weise werden Ursachen und Wirkungszusammenhänge innerhalb der Fertigung erkennbar und die Prozesse können optimiert werden.

Produktionskennzahlen als Erfolgsfaktoren nutzen – mit GFOS

Unsere professionellen IT-Lösungen zur Verarbeitung von Kennzahlen aus der Produktion umfassen nützliche Tools, die Sie individuell auf Ihre Produktionsprozesse einstellen können. So werden alle Parameter, die für Ihre Produktion relevant sind, zuverlässig erfasst, verarbeitet und visualisiert.

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