Anleitung zur Anzeige der Overall Equipment Efficiency (OEE) in FORCAM MES

21.12.2020

Einleitung

Im Rahmen der Lehrveranstaltung „Advanced Manufacturing“ im Studiengang Master Wirtschaftsingenieurwesen an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt (FHWS) bearbeiten studentische Gruppen verschiedene, als „Use Cases“ bezeichnete, Aufgabenstellungen. Use Case 5 beinhaltet zunächst die Lokalisierung von Datenquellen in einem Manufacturing Execution System (MES) der Firma FORCAM, um anschließend die vorliegenden Historiendaten zur Maschinenverfügbarkeit analysieren und abschließend die vorliegenden Berechnungen mit der Methode zur Berechnung von Maschinenverfügbarkeit nach VDI 3423 vergleichen zu können.

Das FORCAM MES wird zur Produktionssteuerung eingesetzt, wobei die Hauptaufgaben in den Bereichen Fertigung, Personal und Qualitätssicherung liegen. Hierfür werden Daten wie z.B. Termine, Maschinenstatus sowie Qualitäts- und Prozessdaten gesammelt und analysiert, um der Fertigungsleitung einen direkten Einblick in aktuell ablaufende Prozesse zu liefern und somit die effektive Durchführung von Fertigungsprozessen zu unterstützen (FORCAM GmbH, 2020).

In FORCAM MES können die vorliegenden Daten zur Maschinenverfügbarkeit sowohl einzeln als auch innerhalb der Anzeige der Gesamtanlageneffektivität (GAE) bzw. Overall Equipment Efficiency (OEE) analysiert werden.

Die OEE-Kennzahl ergibt sich laut ISO-Norm durch Multiplikation der Faktoren Leistung (engl.: Effectiveness), Verfügbarkeit (eng.: Availability) und Qualität (engl.: Quality Ratio) (ISO 22400-2, 2014, S.15).

Die Benennung der OEE-Faktoren in FORCAM MES weicht leicht von der ISO-Norm ab, da der Faktor Leistung in FORCAM MES als Leistungsgrad bezeichnet wird. Die Berechnung der OEE-Kennzahl erfolgt jedoch analog zur ISO-Norm.

Im Rahmen der Bearbeitung des Use Cases konnten die zur Verfügung stehenden Historiendaten innerhalb des MES lokalisiert werden, wobei jedoch festgestellt wurde, dass der Datenaufruf nicht sofort ersichtlich ist. Der vorliegende Beitrag liefert deshalb eine Anleitung zur Anzeige von relevanten OEE-Daten im FORCAM MES, um dem ungeübten Benutzer die Lokalisierung der Daten innerhalb des Systems aufzuzeigen und eine Analyse der Daten zu ermöglichen.

Lokalisierung von Historiendaten

Um die Übersicht der vorhandenen Analysemöglichkeiten zu erreichen, sind zunächst einige Navigationsschritte notwendig. Nach der erfolgreichen Anmeldung in FORCAM FORCE befindet sich der Nutzer zunächst auf der Startseite des MES-Systems, welche als „Workbench Client“ bezeichnet wird.

Abbildung 1 zeigt die Benutzeroberfläche des Workbench Clients.  Der Nutzer kann hier aus den Menüpunkten Konfigurationen, Office-Client, Stammdaten, Korrekturen, Personaldaten und AVO-Verwaltung wählen. Um die Navigation zur Anzeige der OEE-Daten zu beginnen, ist eine Auswahl des Office-Clients durch Linksklick notwendig, welche in Abbildung 1 mit einer Umrahmung und Hinweispfeil markiert ist.

Abbildung 1: Workbench mit Auswahl Office-Client (eigene Darstellung)

Im Bereich des Office-Clients stehen dem Nutzer, wie in Abbildung 2 dargestellt, die Auswahlmöglichkeiten Leistungsanalyse, Systemadministration sowie Feinplanung und -steuerung zur Verfügung. Der nächste Schritt erfolgt nun durch Linksklick auf das markierte Feld Leistungsanalyse.

Abbildung 2: Office-Client mit Auswahl Leistungsanalyse (eigene Darstellung)

Wie in Abbildung 3 zu erkennen ist, wird im Untermenü Leistungsanalyse das markierte Feld Reporting mit einem Linksklick ausgewählt. Weitere Auswahlmöglichkeiten für den Nutzer sind Visualisierung und Dashboard.

Abbildung 3: Leistungsanalyse mit Auswahl Reporting (eigene Darstellung)

Anzeigemöglichkeiten der OEE-Daten

Im Hinblick auf die Anzeige der OEE-Daten werden die Anzeigemöglichkeiten im Unterpunkt OEE (Gesamtbetrachtung) dargestellt und Einblicke in die detaillierten Anzeigemöglichkeiten zu den Werten von Verfügbarkeit, Leistungsgrad und Qualität gegeben.

Nachdem die Nutzeroberfläche Reporting angezeigt wird, muss zunächst auf der linke Seite der Menüpunkt Overall Equipment Effectiveness (OEE) und anschließend der Unterpunkt OEE (Gesamtbetrachtung) mit Linksklick ausgewählt werden. Im mittleren Bereich wird daraufhin eine Auswahl der zu betrachtenden Arbeitsplätze und des relevanten Zeitraums möglich. Nachdem die gewünschten Parameter eingestellt sind, wird die Eingabe durch Linksklick auf das blau-hinterlegte Aktualisieren-Symbol bestätigt. Die für diese Anleitung ausgewählten Beispieldaten beziehen sich auf alle Arbeitsplätze des Produktionsstandortes in Xinjan (XIN) im Zeitraum vom 02.11.2020 bis 13.11.2020 (Abbildung 4).

Abbildung 4: Datenauswahl OEE (Gesamtbetrachtung)

Abbildung 5 zeigt den Report der OEE Gesamtbetrachtung für die ausgewählten Daten. Es werden die errechneten Werte für Verfügbarkeit, Leistungsgrad und Qualität angezeigt, mit welchen wiederum der Wert für die OEE berechnet wird. Im rechten oberen Bereich besteht für den Nutzer die Möglichkeit, sich diese Ansicht als PDF- oder EXCEL-Datei ausgeben zu lassen.

Abbildung 5: Anzeige OEE (Gesamtbetrachtung) (eigene Darstellung)

Mit Linksklick auf das blaue Feld in der Mitte des Bildschirms erscheint nun ein Auswahlmenü, in welchem eine detaillierte Betrachtung der Betriebszustände, im Hinblick auf die Verfügbarkeit, ermöglicht wird (Abbildung 6).

Abbildung 6: Auswahlmöglichkeiten Betriebszustände Verfügbarkeit (eigene Darstellung)

Nachdem eine der beiden Möglichkeiten durch Linksklick ausgewählt wurde, wird vom Programm eine weitere Ansicht geöffnet, in welcher die einzelnen Betriebszustände aufgeführt sind. Abbildung 7 zeigt die Oberfläche dieser Ansicht in Form des Betriebszustandsreports. Hierbei sind im unteren Bereich die vorhandene Betriebszustände aufgeführt und die Betrachtung nach den jeweiligen Arbeitsplätzen im Betrachtungszeitraum gegliedert. Eine An- bzw. Abwahl spezifischer Betriebszustände ist hierbei entweder durch die Auswahl über das Dropdown Menü im oberen Bereich der Ansicht oder durch Linksklick auf den Namen des Betriebszustandes im unteren Bereich möglich. Im rechten oberen Eck der Ansicht ist darüber hinaus ein Wechsel des Zielreports möglich, mit welchem ein Wechsel zur Ansicht des Betriebszustandsverlaufs ermöglicht wird. Des Weiteren besteht auch hier für den Nutzer die Möglichkeit, sich diese Ansicht als PDF- oder EXCEL-Datei ausgeben zu lassen.

Abbildung 7: Betriebszustandsreport (eigene Darstellung)

Abbildung 8 zeigt die Ansicht des Betriebszustandsverlaufs. In diesem Report werden die Daten im Hinblick auf den jeweiligen Arbeitstag analysiert, im Gegensatz zur Sortierung nach dem jeweiligen Arbeitsplatz im Betriebszustandsreport.

Abbildung 8: Betriebszustandsverlauf (eigene Darstellung)

Mit dem Schließen der Ansichten zu den Betriebszuständen, gelangt der Nutzer wird zur zentralen Oberfläche der OEE Gesamtbetrachtung.

Mit Linksklick auf die hellblaue Schaltfläche in der Mitte der Oberfläche können nun die Vorgangsdetails zur Ermittlung des Leistungsgrades angezeigt werden. Abbildung 9 zeigt die Ansicht der Vorgangsdetails. Der Nutzer kann in dieser Ansicht zusätzliche Parameter wählen, um seine Auswahl zu präzisieren. Hierbei ist es möglich, eine Auswahl in den Kategorien Material, Vorgang, Vorgangsphase und Vorgangsstatus zu treffen, mit welchen die angezeigten Vorgangsdetails angepasst werden können. In dieser Ansicht ist ebenfalls im oberen rechten Bereich eine Ausgabe der Ansichten in Form von PDF- bzw. Excel-Dateien möglich.

Abbildung 9: Vorgangsdetails Leistungsgrad (eigene Darstellung)

Analog zur vorherigen Anzeige gelangt der Nutzer mit dem Schließen der Vorgangsdetails wieder zurück zur zentralen Oberfläche der OEE Gesamtbetrachtung.

Mit einem Linksklick auf die gelbe Schaltfläche können erweiterte Ansichten zur Qualität gewählt werden. Abbildung 10 zeigt die Ansicht zu Qualitätsdetails sortiert nach Arbeitsplatz und Abbildung 11 zeigt die Qualitätsdetails sortiert nach dem Zeitverlauf. In beiden Ansichten kann der Nutzer wiederum zusätzliche Parameter wählen, um seine Auswahl zu präzisieren. Die hierbei möglichen Auswahlparameter sind Material, Qualitätsmerkmal und Qualitätsdetail. Im unteren Bereich der Ansichten ist jeweils eine Beschreibung der Farben im Diagramm gegeben, mit welchen die Zustände der Produkte beschrieben werden. In beiden Ansichten ist ebenfalls eine Ausgabe der Ansichten in Form von PDF- bzw. Excel-Dateien möglich.

Abbildung 10: Qualitätsdetails (Arbeitsplatz) (eigene Darstellung)

Abbildung 11: Qualitätsdetails (Zeitverlauf pro Arbeitsplatz) (eigene Darstellung)

Durch erneutes Schließen der Ansichten zu den Qualitätsdetails wird wieder die Oberfläche der Gesamtbetrachtung angezeigt. Durch Linksklick auf das rote Feld, wird die Anzeige von OEE-Report (Abbildung 12) und OEE-Verlauf (Abbildung 13) ermöglicht.

Abbildung 12 zeigt den OEE-Report und Abbildung 13 den OEE-Verlauf. In beiden Ansichten sind die jeweiligen Daten zu Verfügbarkeit, Leistungsgrad, Qualität und OEE aufgeführt. In der Ansicht OEE-Report erfolgt die Sortierung nach den betrachteten Arbeitsplätzen und in der Ansicht OEE-Verlauf nach den einzelnen Wochentagen im Betrachtungszeitraum. Im oberen linken Bereich der Ansichten können jeweils die Arbeitsplätze und der gewählte Zeitraum angepasst werden. Des Weiteren ist jeweils eine Ausgabe der Ansichten in Form von PDF- bzw. Excel-Dateien mit Hilfe der Schaltfläche im rechten oberen Bereich möglich.

Abbildung 12: OEE-Report (Arbeitsplatz) (eigene Darstellung)

Abbildung 13: OEE-Verlauf (Arbeitsplatz) (eigene Darstellung)

Zusammenfassung/Ergebnis

Der vorliegende Artikel ist auf den ungeübten Anwender von FORCAM MES ausgelegt und unterstützt diesen beim Zugriff auf Historiendaten zur OEE-Berechnung. Hierbei wird zunächst die Lokalisierung dieser Daten beschrieben und der Nutzer durch die einführenden Bedienoberflächen des Systems navigiert. Im Anschluss werden die verschiedenen Anzeigemöglichkeiten der OEE-Daten vorgestellt, wobei neben einer Betrachtung der OEE-Berechnung ebenfalls die einzelnen, für die Berechnung relevanten, Eingangsgrößen detailliert aufgeführt werden.

Literaturverzeichnis

FORCAM GmbH (2020), „MES“, online verfügbar: https://forcam.com/glossar/mes/, (Zugriff am 20.12.2020, 13:04 Uhr).

ISO 22400-2:2014-01 (2014), „Automation systems and integration – Key performance indicators (KPIs) for manufacturing operations management – Part 2: Definitions und descriptions“, Beuth Verlag GmbH, Genf, S. 1-60.