Anlagenverfügbarkeit berechnen: warum eine Maschine zwei Zahlen hat

Anlagenverfügbarkeit berechnen heißt zuerst festlegen, welche Zeit im Nenner steht. Die technische Verfügbarkeit nach VDI 3423 ist die Kennzahl für Abnahme und Gewährleistung gegenüber dem Maschinenlieferanten und arbeitet mit einem eigenen Zeitmodell aus Belegungszeit, Nutzungszeit und Ausfallzeit. Der Verfügbarkeitsfaktor der OEE setzt dagegen die tatsächliche Laufzeit ins Verhältnis zur geplanten Betriebszeit. Dieselbe Maschine liefert deshalb zwei korrekte Zahlen – und jede hat ihr Gespräch.

Warum zwei Abteilungen zwei Verfügbarkeiten melden

Ein typisches Bild: Die Instandhaltung meldet für eine Maschine 95 % Verfügbarkeit, die Produktion rechnet in ihrer OEE mit 80 % – und beide haben richtig gerechnet. Der Unterschied liegt nicht in den Störungen, sondern in der Bezugszeit. Die Instandhaltung fragt, wie oft und wie lange die Maschine technisch ausgefallen ist, während sie gebraucht wurde. Die Produktion fragt, wie viel der geplanten Schichtzeit tatsächlich produziert wurde. Rüsten, fehlendes Material und ein Bediener, der an einer anderen Anlage aushilft, zählen für die Produktion als verlorene Zeit – für die Instandhaltung nicht.

Zum Problem wird das erst, wenn eine Zahl in das falsche Gespräch gerät: die OEE-Verfügbarkeit in die Abnahmeverhandlung mit dem Maschinenlieferanten oder die technische Verfügbarkeit in die Kapazitätsplanung. Im ersten Fall haftet der Lieferant scheinbar für Ihre Materialversorgung, im zweiten Fall planen Sie mit Stunden, die es nicht gibt. Wer die Anlagenverfügbarkeit berechnen will, muss deshalb zuerst eine Definitionsfrage klären, keine Messfrage – und braucht zwei sauber benannte Kennzahlen mit jeweils eigenem Nenner.

Technische Verfügbarkeit nach VDI 3423

Die VDI 3423 „Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen – Begriffe, Definitionen, Zeiterfassung und Berechnung“ ist in Deutschland das maßgebliche Regelwerk für die technische Verfügbarkeit. Die aktuelle Ausgabe stammt vom August 2011 (2011-08). Laut VDI definiert die Richtlinie die Begriffe Verfügbarkeit und Nutzungsgrad für Einzelmaschinen, Anlagenteile und Gesamtanlagen und erläutert an Beispielen, wie Ausfallzeiten, Folgeausfallzeiten, Belegungszeiten und Nutzungszeiten ermittelt werden. Ausdrücklich genannt wird ihr Zweck: Arbeitsgrundlage für Vertragsverhandlungen zwischen Anwender und Maschinen- beziehungsweise Anlagenlieferant sowie für innerbetriebliche Optimierungen.

Die technische Verfügbarkeit VDI 3423 ist damit die Sprache, in der Abnahmen, Gewährleistungszusagen und Verfügbarkeitsgarantien formuliert werden. Wer in einem Liefervertrag 98 % Verfügbarkeit zusagt oder fordert, ohne die Richtlinie oder ein gleichwertiges Zeitmodell zu benennen, hat nichts Belastbares vereinbart: Es bleibt offen, ob eine Wartezeit auf ein Ersatzteil, ein Bedienfehler oder ein Materialmangel der Maschine angelastet wird – und genau darüber wird bei der Abnahme gestritten.

Die Richtlinie arbeitet mit vier zentralen Zeitbegriffen. Die verbindlichen Definitionen stehen im kostenpflichtigen Richtlinientext (20 Seiten, ab 81,50 € über VDI und DIN Media); hier nur ihre Bedeutung in eigenen Worten:

Belegungszeit

Die Zeit, in der die Maschine für die Produktion eingeplant und belegt ist – der Rahmen, innerhalb dessen Verfügbarkeit überhaupt gemessen wird.

Nutzungszeit

Der Anteil der Belegungszeit, in dem die Maschine ihre Funktion tatsächlich erfüllt, also produziert.

Ausfallzeit

Die Zeit, in der die Maschine wegen einer technischen Störung nicht nutzbar ist – vom Störungseintritt bis zur Wiederinbetriebnahme.

Folgeausfallzeit

Der Stillstand einer Einheit, der durch den Ausfall einer anderen, verketteten Einheit verursacht wird – in Linien und Gesamtanlagen der häufigste Streitpunkt bei der Zurechnung.

Der Verfügbarkeitsfaktor der OEE – andere Bezugszeit, andere Zahl

Der Verfügbarkeitsfaktor der OEE beantwortet eine andere Frage: Wie viel der geplanten Betriebszeit hat die Maschine tatsächlich gelaufen? Die OEE (Overall Equipment Effectiveness, Gesamtanlageneffektivität) ist das Produkt aus Verfügbarkeitsgrad, Leistungsgrad und Qualitätsrate. Für den Verfügbarkeitsgrad wird die tatsächliche Laufzeit durch die geplante Betriebszeit geteilt; zu den Verfügbarkeitsverlusten zählen neben Störungen auch Rüst- und Einrichtzeiten. Wie die Gesamtformel entsteht und wo die Fallstricke bei Leistung und Qualität liegen, steht in OEE berechnen mit Formel und Rechenbeispiel – hier geht es nur um den ersten Faktor.

Damit liegen zwei Zeitachsen nebeneinander. Die OEE-Verfügbarkeit misst die Produktion an ihrem Plan; die technische Verfügbarkeit misst die Maschine an ihrer Belegung. Ein organisatorischer Stillstand senkt die eine Zahl und lässt die andere unberührt. Weder ist die höhere Zahl geschönt noch die niedrigere pessimistisch – die Gegenüberstellung OEE-Verfügbarkeit vs. technische Verfügbarkeit in Tabelle 01 zeigt, worin sie sich unterscheiden.

MTBF, MTTR und die Verfügbarkeitsformel

MTBF und MTTR berechnen Sie aus derselben Störungsliste, aus der auch die Verfügbarkeit entsteht. MTBF (Mean Time Between Failures) ist die mittlere Betriebszeit zwischen zwei Ausfällen, MTTR (Mean Time To Repair) die mittlere Dauer vom Ausfall bis zur Wiederinbetriebnahme. Verfügbarkeit ist eine der zentralen Instandhaltungskennzahlen, und die gebräuchliche Formel für die Verfügbarkeit einer Maschine verbindet beide Größen:

Zwei Hinweise zur Einordnung. Erstens: Diese Formeln sind Branchenkonvention, keine Norm. Die Begriffe der Instandhaltung sind in DIN EN 13306:2018-02 „Instandhaltung – Begriffe der Instandhaltung“ festgelegt, einer dreisprachigen, kostenpflichtigen Terminologienorm, die die Ausgabe 2010-12 abgelöst hat; wer Kennzahlen im Vertrag oder im Konzernreporting verwendet, sollte seine Begriffe darauf beziehen. Zweitens: MTBF gilt für instandsetzbare Einheiten. Für Bauteile, die getauscht statt repariert werden, ist die passende Größe die MTTF (Mean Time To Failure); der Zusammenhang MTBF = MTTF + MTTR beschreibt den vollständigen Zyklus von einem Ausfall bis zum nächsten.

Der Streitpunkt in der Praxis ist die MTTR. Zählt nur die reine Instandsetzungszeit oder die gesamte Zeit vom Störungseintritt bis zum Wiederanlauf, einschließlich Warten auf den Instandhalter, Diagnose und Ersatzteilbeschaffung? Beide Lesarten sind verbreitet. In der Logik der Ausfallzeit zählt die gesamte Dauer bis zur Wiederinbetriebnahme; für die Steuerung der eigenen Instandhaltung ist die Trennung in Reaktions-, Diagnose- und Reparaturzeit wertvoller, weil jede Komponente einen anderen Hebel hat.

Rechenbeispiel: eine Maschine, zwei Zahlen

Rechenbeispiel mit fiktiven Werten: eine Bearbeitungsmaschine, ein Monat mit 20 Arbeitstagen im Zweischichtbetrieb. Die geplante Betriebszeit beträgt 2 × 8 h = 16 h pro Tag, im Monat also 19 200 min; Pausen sind bereits abgezogen. Es treten sechs technische Störungen auf. Alle Zeiten in Minuten.

1. 01OEE-Verfügbarkeitsfaktor: 15 900 / 19 200 = 82,8 %.
2. 02MTBF: 15 900 min / 6 Ausfälle = 2 650 min, rund 44 Stunden Betrieb zwischen zwei Störungen.
3. 03MTTR (Störungseintritt bis Wiederanlauf): 900 min / 6 = 150 min.
4. 04Technische Verfügbarkeit nach der MTBF/MTTR-Konvention: 2 650 / (2 650 + 150) = 94,6 %.

Dieselbe Maschine, derselbe Monat, dieselben sechs Störungen: 82,8 % gegenüber 94,6 %. Die Differenz von knapp zwölf Prozentpunkten entsteht fast vollständig aus den 2 400 min Rüsten und organisatorischen Stillständen, die in der technischen Verfügbarkeit nicht vorkommen. Kein Wert ist falsch: Die 82,8 % sagen der Produktion, wie viel Schichtzeit verloren ging; die 94,6 % sagen Instandhaltung und Lieferant, wie zuverlässig die Maschine lief, wenn sie laufen sollte.

Und die Zurechnung der Wartezeit? Angenommen, der Liefervertrag rechnet dem Lieferanten nur die reine Instandsetzung zu, weil das Ersatzteil aus Ihrem eigenen Lager kommen sollte: MTTR = 660 / 6 = 110 min, Verfügbarkeit = 2 650 / (2 650 + 110) = 96,0 %. Eine einzige Vertragsklausel bewegt die Zahl um 1,4 Prozentpunkte – bei einer zugesagten Verfügbarkeit von 95 % entscheidet sie darüber, ob die Maschine die Abnahme besteht. Deshalb gehört das Zeitmodell in den Vertrag, nicht in die Nachverhandlung.

Welche Zahl gilt in welchem Gespräch?

Welche Kennzahl gilt, entscheidet der Zweck des Gesprächs – und die Bezugszeit muss vorher schriftlich feststehen. Für die Methodik gibt es ein eigenes Regelwerk: Die VDI 2893 „Auswahl und Bildung von Kennzahlen für die Instandhaltung“ (Ausgabe 2019-11) ist laut VDI eine Anleitung zur Bildung von Kennzahlen für Planung, Steuerung, Kontrolle und Analyse der Anlageninstandhaltung. Sie liefert das Handwerkszeug für ein Kennzahlensystem, nicht die Entscheidung, welche Zahl in welchem Kontext gilt. Diese Zuordnung hat sich bewährt:

Welche Daten Sie dafür erfassen müssen

Belastbar sind beide Verfügbarkeiten nur, wenn jede Störung mit Beginn, Ende und Ursache erfasst ist – mit Zeitstempeln, die nicht aus der Erinnerung stammen. Die Formeln sind trivial; ob Sie die Anlagenverfügbarkeit berechnen oder nur schätzen, entscheidet sich in den Rohdaten. Für eine MTTR, die vor einem Lieferanten Bestand hat, brauchen Sie je Störung mindestens diese Felder:

Woher die Zeitstempel kommen, entscheidet über die Verzerrung. Das Maschinensignal liefert Beginn und Ende der Störung sekundengenau, die Instandhaltungsmeldung Ursache und Reparaturzeit, das Schichtbuch den Kontext. Wird eine Störung erst am Schichtende nachgetragen, werden Ereignisse zusammengefasst, Zeiten gerundet und kurze Stopps vergessen: Die Anzahl der Ausfälle sinkt, die MTBF steigt scheinbar, und die MTTR verschiebt sich systematisch – meist nach oben, weil Wartezeiten unbemerkt in die Reparaturzeit rutschen. Welche Daten aus der Maschine und welche vom Menschen kommen sollten, ist die Kernfrage in BDE oder MDE: Unterschied und Reihenfolge.

Ein zweites Problem sind Altbestände: Störungshistorien, in denen die Ursache nur als Freitext im Wartungsbericht steht. Für eine MTBF nach Störungsklassen oder einen Ausfalltrend je Baugruppe müssen diese Texte nachträglich klassifiziert werden; wie das mit Sprachmodellen gelingt und wo die Grenzen liegen, zeigt Wartungsberichte und Störungshistorien mit KI auswerten.

Fazit: der Nenner entscheidet

Anlagenverfügbarkeit berechnen ist keine Formelfrage, sondern eine Definitionsfrage: Wer den Nenner festlegt, legt die Zahl fest. Die technische Verfügbarkeit nach VDI 3423 gehört in Liefervertrag und Abnahme, der Verfügbarkeitsfaktor der OEE auf das Shopfloor-Board und in die Kapazitätsplanung, MTBF und MTTR in die Steuerung der Instandhaltung – alle gespeist aus einer einzigen Störungsliste.

Praktisch heißt das: Bezugszeit und Zurechnungsregeln schriftlich festhalten, Störungszeitstempel aus der Maschine statt aus dem Gedächtnis erfassen und beide Verfügbarkeiten stets mit ihrem Nenner beschriftet berichten. Liegen die Störungsdaten verteilt über Schichtbuch, Excel-Listen und Instandhaltungssystem vor, ist ein gemeinsames Verfügbarkeits-Dashboard mit beiden Zeitachsen der nächste Schritt – ralwo unterstützt Sie bei der Visualisierung von Produktions- und Instandhaltungsdaten.