Welchen Wert bietet eine Produktivitätssteigerung um 1% in der Produktion?

Neben der Investition in weitere Anlagen und Maschinen kann eine bessere Organisation und besserer Einsatz bestehender Produktionskapazitäten erhebliches Potenzial bieten. Die Digitalisierung der Produktionsprozesse und die Etablierung einer Smart Factory lassen diese Potenziale zielgerichtet erschließen und den Einsatz von Investitionsmitteln und Aufmerksamkeit zur Ausweitung von Produktionskapazitäten weiter in die Zukunft verschieben.

Welchen Mehrwert kann Ihnen Digitalisierung Ihrer Produktion bieten? Wir demonstrieren eine einfache Methode zur monetären Bewertung des Mehrwerts einer Smart Factory. Als stilisierte Grundlage nutzen wir die Berechnung einer 1%igen Steigerung der Produktivität (typische Produktivitätsgewinne sind erheblich höher) einer Maschine, genauer der Gesamtanlageneffektivität (OEE). Der Einfachheit halber ignorieren wir Sekundäreffekte (die weitere Werte stiften) und erhalten eine robuste, wenn auch konservative Abschätzung, die sich als untere Schrank des Werts der Digitalisierung der Produktion interpretieren lässt.
Zum Zweck einer pragmatischen Bewertung der Digitalisierung der Produktion in Ihrem Kontext bieten wir auf Anfrage ein Excel Tool an.

Vorgehensweise: Berechnung des monetären Wertes einer 1%igen Produktivitätssteigerung

Zunächst gilt es die Betriebsstunden pro Maschine pro Jahr zu berechnen, diese mit den Betriebskosten pro Stunde (Personalstundensatz und Maschinenstundensatz) zu multiplizieren und dann auf 1% herunterzubrechen. Dieser Prozent stellt das Ertragspotenzial pro Maschine dar.

Berechnung der Betriebsstunden

Die gesamten Betriebsstunden einer Maschine ergeben sich anhand

• der Anzahl der Arbeitstage pro Jahr (beeinflusst durch Betriebsurlaube, Samstagsarbeit und andere Faktoren),
• des Schichtmodells (1-Schicht, 2-Schicht, 3-Schicht)
• und der Dauer einer Schicht.

Betriebsstunden = Arbeitstage pro Jahr x Anzahl Schichten x Zeit pro Schicht

Dieser Parameter beschreibt also die geplante Jahresarbeitszeit.

Berechnung der Betriebskosten pro Jahr
Der Stundensatz pro Stunde und Maschine ist die Summe aus Personal- und Maschinenstundensatz. Der Maschinenstundensatz ergibt sich gewöhnlich aus einer umfangreichen Kalkulation der Variablen, quasi Variablen und fixen Kosten. Der Einfachheit halber nehmen wir ihn in erster Näherung (bei gewissen Betriebsstunden) als gegeben an.

Stundensatz je Maschine = Personalkostensatz + Maschinenstundensatz

Die Betriebskosten für die geplante Arbeitszeit in einem Jahr ergeben sich aus der geplanten Arbeitszeit multipliziert mit Stundensatz je Maschine.

Betriebskosten pro Jahr = Betriebsstunden x Stundensatz je Maschine

Die Betriebskosten pro Jahr beschreiben die insgesamt anfallenden Kosten pro Jahr und Maschine.

Wert der Produktivitätssteigerung

Machen wir ein Gedankenexperiment, um den monetären Wert der Produktivitätssteigerung zu bestimmen: Um 1 % mehr Output zu erreichen, können die Betriebsstunden um 1 % ausgeweitet werden. Dies steigert die Betriebskosten, unter unseren Annahmen eines konstanten Personal- und Maschinenstundensatzes, ebenfalls um 1 %.
Kann derselbe, um 1 % gesteigerte Output ohne Ausweitung der Betriebsstunden, sondern rein durch höhere Produktivität erreicht werden, entspricht der Wert höherer Produktivität genau den Kosten der Ausweitung der Betriebsstunden. Es lässt sich als Wert einer einprozentigen Produktivitätssteigerung festhalten:

Wert einer Produktivitätssteigerung um 1 % = Betriebskosten pro Jahr / 100

Produktivität steigern durch Konnektivität, Visibilität und Transparenz

Nun betrachten wir näher, wie durch die Digitalisierung der Produktion unproduktive Zeiten in der Produktion reduziert und damit die Produktivität gesteigert werden kann. Die Digitalisierung der Produktion beginnt mit der Etablierung der Transparenz in der Produktion, um Entscheidungen mit kurz-, mittel- und langfristigen Auswirkungen informiert treffen zu können. Wichtige Grundlage ist eine aktuelle, umfassende und vertrauenswürdige Beschreibung des Status und der Historie der Produktion. Einer Maschinenanbindung und automatisierte Maschinendatenerfassung kommt dabei zentrale Bedeutung zu.

Maschinenkonnektivität und Betriebsdatenerfassung

Das grundlegende Ziel der Maschinenanbindung ist es eine verlässliche Datengrundlage zu schaffen, um Visibilität und Transparenz über Fertigungsgeschehen zu erhalten. Der erste Schritt in Richtung Smart Factory ist daher die Maschinenanbindung. Hierfür müssen sowohl moderne Anlage als auch Bestandsanlagen angebunden werden. Die Maschinenanbindung von Brownfield Maschinen birgt einige Herausforderungen. Maschinenhersteller nutzen unterschiedliche Kommunikationsstandards, wodurch eine Konnektivitätslösung in der Lage sein muss, eine Vielzahl von Protokollen zu verstehen und zu standardisieren.

Die Maschinenanbindung (MDE) kombiniert mit der Betriebsdatenerfassung (BDE) schafft die Datengrundlage für die kontinuierliche Berechnung des OEE. FORCAM liefert hierfür eine Datenmodell der Produktion, welches als Fundament für weiterführende Use Cases und Systeme dient. Bestehende und künftige Systeme können über offene Schnittstellen effizient integriert werden und mit den Daten aus der Produktion gefüttert werden.

Visibilität und Transparenz für die Optimierung der Produktion

Die Overall Equipment Efficiency (OEE) ermöglicht es, in den drei Bereichen Anlagenverfügbarkeit, Leistungsgrad und Qualitätsgrad Verschwendungen aufzudecken. Die OEE schafft somit die benötigte Transparenz über die Performance einer Anlage oder Maschine. Störfaktoren, welche die geplante Leistung mindern, können mithilfe einer Ursachenanalyse herausgefiltert und mit Verbesserungsmaßnahmen adressiert werden.

Der daraus resultierende Nutzen kann sich in allen Bereichen der OEE auswirken, bspw.:

• Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit führt zu mehr produzierten Teilen
• Verbesserung des Leistungsgrads verbessert die Planung und Kalkulation
• Erhöhung der Qualitätsrate reduziert Ausschuss und Materialkosten

Maßnahmen ableiten, um die Produktivität zu steigern

Sobald die Ursachen für mangelnde Produktivität identifiziert sind, können zielgerichtete Maßnahmen zur Produktivitätssteigerung eingeleitet werden. Dabei empfiehlt sich eine Verbesserung der Produktion durch einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess (KVP). Anhand einer kontinuierlich erfassten Leistungskennzahl OEE kann die Wirkung von KVP-Maßnahmen im Zeitverlauf quantifiziert und bewertet werden: Wurden die ursprünglich angestrebten Ziele erreicht, oder sollten weitere bzw. alternative Verbesserungsmaßnahmen eingeleitet werden?

Fazit

Die betriebswirtschaftliche Auswirkung einer Investition in die Digitalisierung der Produktion kann in erster Näherung durch Veränderungen in der Produktivität gemessen werden. Dafür kann bereits eine vereinfachte Abschätzung des zu erwartenden Nutzens dienlich sein. MDE und BDE kombiniert mit dem Use Case OEE schafft die nötige Transparenz über Anlagen. Ursachen für niedrige Anlagenverfügbarkeit können identifiziert und durch zielgerichtete Maßnahmen behoben werden. Die Wirkung der Optimierungsmaßnahmen kann gemessen werden. Fertigungstransparenz ermöglicht es Unternehmen, zu agieren, statt zu reagieren. Diesem Nutzen stehen die initialen und laufenden Kosten einer digitalisierten Produktion gegenüber.

Möchten Sie die Wirtschaftlichkeit einer Investition in die Digitalisierung Ihrer Produktion abschätzen? Schreiben Sie uns an oder nutzen Sie unser einfaches Excel Tool, um die bei Ihnen zu erwartenden Effekte abzuschätzen. Wir helfen Ihnen gerne weiter, den Wert abzuschätzen und einen Pfad aufzuzeigen.