Maschinenstillstand: Ursachen, Kosten, Erfassung & Reduktion in der Fertigung

Was ist ein Maschinenstillstand?

Ein Maschinenstillstand (englisch: Downtime) ist jeder Zeitraum, in dem eine Produktionsanlage nicht produziert, obwohl sie laut Plan produzieren sollte. Die Anlage steht, es werden keine Teile gefertigt, aber die geplante Produktionszeit läuft weiter.

In der OEE-Methodik ist die Unterscheidung zwischen geplanten und ungeplanten Stillständen zentral, weil sie bestimmt, welcher OEE-Faktor betroffen ist und wie der Stillstand in der Analyse behandelt wird.

Geplante vs. ungeplante Stillstände

Die Unterscheidung ist operativ relevant: Wenn ein Betrieb 8 Stunden Schichtzeit hat, davon 30 Minuten Pause (geplant) und 45 Minuten ungeplante Stillstände, dann beträgt die geplante Produktionszeit 7,5 Stunden und die tatsächliche Laufzeit 6 Stunden 45 Minuten. Verfügbarkeit = 6,75 h / 7,5 h = 90 %.

Kurzstillstände vs. Langstillstände: Wo die Verluste wirklich liegen

In der Praxis zeigt sich ein wiederkehrendes Muster: Unternehmen konzentrieren sich auf die großen, sichtbaren Stillstände (Maschinenausfall, Werkzeugbruch), übersehen aber die kleinen, häufigen Kurzstillstände, die in Summe oft mehr Produktionszeit vernichten.

Ein Beispiel: Eine Anlage hat pro Schicht 3 dokumentierte Stillstände von je 10 Minuten (= 30 Minuten). Gleichzeitig hat sie 40 Kurzstillstände von je 45 Sekunden (= 30 Minuten). Die Kurzstillstände verursachen genauso viel Verlust wie die dokumentierten Stillstände, werden aber bei manueller Erfassung (Papierliste, Excel) nicht erkannt.
In der OEE erscheinen sie als Leistungsverlust, nicht als Verfügbarkeitsverlust. Ohne automatische Erfassung bleiben diese 30 Minuten pro Schicht unsichtbar.

Die Six Big Losses im TPM-Modell ordnen das systematisch ein: Langstillstände und Rüsten sind Verfügbarkeitsverluste. Kurzstillstände und reduzierte Geschwindigkeit sind Leistungsverluste. Ausschuss und Anlaufverluste sind Qualitätsverluste.

Was kostet ein Maschinenstillstand?

Die Kosten eines Stillstands hängen vom Maschinenstundensatz, der Produktmarge und den Folgekosten ab. Die Grundformel:

Stillstandskosten = Stillstandsdauer (in Stunden) x Maschinenstundensatz

Der Maschinenstundensatz umfasst die fixen Kosten der Anlage (Abschreibung, Finanzierung, Fläche, Instandhaltung) plus die variablen Kosten (Energie, Betriebsmittel) plus die Personalkosten, die während des Stillstands weiterlaufen.

Rechenbeispiel: Eine Anlage mit einem Maschinenstundensatz von 120 € hat pro Schicht (8 h) 45 Minuten ungeplante Stillstände.

• Kosten pro Schicht: 0,75 h x 120 € = 90 €
• Kosten pro Tag (3 Schichten): 270 €
• Kosten pro Jahr (230 Arbeitstage): 62.100 €

Dazu kommen indirekte Kosten, die in der Formel nicht enthalten sind: Folgestillstände an nachgelagerten Stationen (eine stehende Anlage blockiert die gesamte Linie), Nacharbeit und Ausschuss bei Wiederanlauf (Anlaufverluste), Eilzuschläge bei Ersatzteilen und Überstunden zum Aufholen der verlorenen Produktionszeit. In der Praxis liegen die Gesamtkosten eines Stillstands 2- bis 3-mal höher als die reinen Maschinenstundensatz-Kosten.

Stillstände erfassen: Manuell vs. automatisch

Die Art der Stillstandserfassung bestimmt die Qualität der Analyse und damit die Wirksamkeit der Gegenmaßnahmen:

Stillstände reduzieren: Die Pareto-Methode

Die wirksamste Methode zur Stillstandsreduktion ist die Pareto-Analyse: Die Stillstandsgründe nach Häufigkeit oder Dauer sortieren und die Top-3 bis Top-5 Verursacher gezielt beseitigen. In den meisten Fertigungsbetrieben verursachen 3 bis 5 Stillstandsgründe 60 bis 80 % der gesamten Stillstandszeit.

Die Reihenfolge in der Praxis: Zuerst die Datenbasis schaffen (automatische Stillstandserfassung), dann die Pareto-Analyse durchführen, dann die Top-Ursachen systematisch beseitigen. Ohne verlässliche Daten werden Maßnahmen nach Bauchgefühl eingeleitet, und die Wirkung ist nicht messbar.

Wie ein MES Stillstände automatisch erfasst und analysiert

Ein Manufacturing Execution System (MES) erfasst Maschinenstillstände automatisch über SPS-Signale, digitale Eingänge oder Zykluszeitüberwachung. Jeder Stillstand wird mit Zeitstempel, Dauer und (bei technischen Stillständen) automatischem Stillstandsgrund gespeichert.

Bei SYMESTIC werden Stillstände automatisch erkannt und im Downtime Analyzer als Pareto dargestellt: nach Ursache, Anlage, Schicht und Zeitraum. Technische Stillstände werden durch SPS-Alarme automatisch begründet. Der Event & Alarm Analyzer korreliert SPS-Alarme mit Stillständen und Qualitätsdefekten und beantwortet die Frage: Welcher Alarm trat vor dem Stillstand auf, und wie oft wiederholt sich dieses Muster? Organisatorische Stillstände (fehlendes Material, Bedienerabwesenheit, fehlender Auftrag) werden vom Bediener über den Shopfloor Client qualifiziert.

Bei Neoperl, einem internationalen Hersteller von Sanitärtechnik-Komponenten, wurde genau dieses Prinzip umgesetzt: SPS-basierte Alarmerfassung und automatische Stillstandsüberwachung liefern die Datenbasis für das KVP-Programm. Technische Stillstände werden durch die Anlage automatisch begründet, ohne Eingriff der Mitarbeitenden. Die Korrelation von SPS-Alarmen mit Qualitätsdefekten macht die Ursache-Wirkungs-Kette sichtbar. Ergebnis: 10 % weniger Stillstände, 8 % höhere Anlagenverfügbarkeit, 15 % weniger Ausschuss, 15 % Produktivitätsgewinn.

Bei Meleghy Automotive, einem Automobilzulieferer mit 6 Werken, wird die OEE-Erfassung an den wichtigsten Prozessschritten (Umformen, Fügen, Beschichten) genutzt, um Stillstände werksübergreifend zu vergleichen. Bidirektionale SAP-Anbindung ermöglicht das Mapping von Maschinenzyklen zu Fertigungsaufträgen. Ergebnis: 10 % Reduktion von Stillstandszeiten, 7 % Verbesserung der Ausbringung, 5 % Verbesserung der Verfügbarkeit.

Bei Schmiedetechnik Plettenberg, einem metallverarbeitenden Betrieb mit stark variierenden Auftragsgrößen, lag die zentrale Herausforderung in der fehlenden durchgängigen Transparenz. Produktionsdaten wurden überwiegend manuell erfasst, Maschinenzustände waren nur begrenzt sichtbar. Thorsten Manns, Technischer Leiter: „SYMESTIC verschafft uns eine durchgängige Echtzeittransparenz, die wir in dieser Form vorher nicht hatten. Dadurch können wir schneller eingreifen und unsere Prozesse deutlich stabiler steuern." Stillstände werden jetzt automatisch erfasst und im Downtime Analyzer nach Ursache, Anlage und Zeitraum als Pareto analysiert.

Bei Brita, einem international führenden Anbieter von Trinkwasseroptimierungslösungen, werden Stillstandssignale über digitale Signale abgegriffen und transparent dargestellt. Moderne Linien sind über OPC-UA an den Linienleitrechner angebunden, um Alarme aufzunehmen. Ergebnis: 5 % Reduktion von Stillstandszeiten, 7 % Verbesserung der Ausbringung, 3 % Verbesserung der Verfügbarkeit.

Maschinenstillstand und der OEE-Faktor Verfügbarkeit

Maschinenstillstände beeinflussen den OEE-Faktor Verfügbarkeit. Die Formel:

Verfügbarkeit = Tatsächliche Laufzeit / Geplante Produktionszeit

Jede Minute ungeplanter Stillstand reduziert die Verfügbarkeit. Die geplante Produktionszeit ist die Gesamtzeit abzüglich geplanter Stillstände (Pausen, geplante Wartung, kein Bedarf). Die tatsächliche Laufzeit ist die geplante Produktionszeit abzüglich ungeplanter Stillstände und Rüstzeit.

Die zwei Verlustarten im TPM-Modell, die auf Verfügbarkeit wirken: Ausfälle/Störungen (Equipment Failure) und Rüsten/Einrichten (Setup and Adjustments). Beide gehören zu den Six Big Losses.

Ein Praxisbeispiel: Eine Anlage hat 480 Minuten Schichtzeit, 30 Minuten geplante Pause (= 450 Minuten geplante Produktionszeit), 25 Minuten ungeplante Störungen und 20 Minuten Rüstzeit. Tatsächliche Laufzeit = 450 - 25 - 20 = 405 Minuten. Verfügbarkeit = 405 / 450 = 90 %. Die fehlenden 10 % sind Verfügbarkeitsverluste durch Stillstände und Rüsten.

Häufige Fragen zum Maschinenstillstand

Was ist der Unterschied zwischen geplanten und ungeplanten Stillständen?
Geplante Stillstände (Pausen, geplante Wartung, kein Bedarf) werden von der geplanten Produktionszeit abgezogen und gehen nicht in die OEE ein. Ungeplante Stillstände (Störungen, Materialfehler, Werkzeugbruch) reduzieren den OEE-Faktor Verfügbarkeit.

Was sind Kurzstillstände und warum werden sie oft übersehen?
Kurzstillstände (Minor Stops) dauern unter 2 bis 5 Minuten und werden bei manueller Erfassung nicht dokumentiert. Sie wirken auf den OEE-Faktor Leistung, nicht auf Verfügbarkeit. Nur eine automatische Zykluszeit-Überwachung macht sie sichtbar. In Summe verursachen sie oft genauso viel Verlust wie die dokumentierten Langstillstände.

Was kostet eine Minute Maschinenstillstand?
Die direkten Kosten ergeben sich aus dem Maschinenstundensatz (typisch: 80 bis 200 €/h in der diskreten Fertigung). Indirekte Kosten (Folgestillstände, Anlaufverluste, Überstunden) verdoppeln bis verdreifachen die realen Gesamtkosten.

Wie reduziere ich Maschinenstillstände systematisch?
Zuerst automatische Stillstandserfassung einführen. Dann Pareto-Analyse der Top-Ursachen. Dann gezielte Maßnahmen: Präventive Wartung (TPM) für technische Störungen, SMED für Rüstzeiten, Kanban für Materialverfügbarkeit, Root Cause Analysis für wiederkehrende Störungen.

Welcher OEE-Faktor wird durch Maschinenstillstände beeinflusst?
Langstillstände und Rüstzeiten beeinflussen den Faktor Verfügbarkeit. Kurzstillstände beeinflussen den Faktor Leistung. Die Zuordnung hängt von der unternehmensspezifischen Schwelle ab (typisch: 2 bis 5 Minuten).