Datenmodell der Zeitstudie: vom Beobachtungsbogen zur Vorgabezeit

Das Wichtigste in Kürze

• Eine Zeitstudie liefert eine belastbare Zahl: die Vorgabezeit pro Stück. Arbeitspläne, Kalkulation, Austaktung und Kapazität bauen alle darauf auf.
• Die Kette lautet beobachtete Zeit × Leistungsgrad ÷ 100 = Grundzeit, dann Grundzeit plus Zuschläge = Vorgabezeit.
• Zwei Entscheidungen in dieser Kette verändern das Ergebnis, schreiben Sie also beide auf: welche Grundzeit den Zuschlag trägt und ob sich der Prozentsatz auf die Grundzeit oder auf die Gesamtzeit bezieht.
• Der Leistungsgrad ist eine Beurteilung, keine Messung. Speichern Sie ihn in einer eigenen Spalte, damit ein Prüfer ihn allein anfechten kann.
• Die Anzahl der Zyklen bestimmt die Streuung, nicht die Gewohnheit. Unten macht eine einzige nicht ausgeschlossene Unterbrechung aus einer Studie mit 9 Zyklen eine mit 382 Zyklen.
• Geben Sie niemals eine aufgepolsterte Vorgabezeit als ideale Zykluszeit in die OEE. Dieselbe Schicht meldet 86,6% Leistung auf Basis der Vorgabezeit und 76,0% auf Basis der Grundzeit, und gegenüber einer echten idealen Zykluszeit noch weniger.

Was eine Zeitstudie liefert

Eine Zeitstudie ist die direkte Beobachtung eines Mitarbeiters bei einem Arbeitsgang, zerlegt in Ablaufabschnitte, Zyklus für Zyklus gemessen und in eine Vorgabezeit umgerechnet.

Das Ergebnis ist nicht, „wie lange es gedauert hat“. Es ist, wie lange die Arbeit dauern sollte, bei einem definierten Tempo und mit definierter Erholungszeit.

Diese Zahl steuert den Arbeitsplan (Ausführungszeit pro Stück, Rüstzeit pro Auftrag), die Kalkulation, die Kapazität, die Austaktung und die Besetzung, die eine Zelle braucht, um die Taktzeit zu halten.

Sie fließt auch in den Leistungsfaktor der OEE ein, aber erst nach einer Korrektur, die die meisten Werke falsch machen.

Eine Vorgabezeit ist nur so gut wie die Methode, gegen die sie gemessen wurde, deshalb muss sie auf eine bestimmte Revision der Standardarbeit verweisen.

Der Beobachtungsbogen als Datenmodell

Die meisten Werke führen Studien auf Papier durch und tippen das Ergebnis dann ins ERP. Die Rohmesswerte gehen verloren, und niemand kann die Vorgabezeit zwei Jahre später nachrechnen.

Teilen Sie den Bogen in drei Tabellen: Studie, Definitionen der Ablaufabschnitte, einzelne Messwerte.

1. Studienkopf

Eine Zeile pro Studie, und der Teil, den ein Prüfer zuerst liest.

Halten Sie die Bedingungen fest. Eine Studie an einem neuen Werkzeug und eine an einem verschlissenen sind zwei verschiedene Studien, und nur dieses Feld sagt, welche welche ist.

2. Definition der Ablaufabschnitte

Eine Zeile pro Ablaufabschnitt und Studie. Ablaufabschnitte sind die Einheiten, die Sie wiederverwenden, vergleichen und zwischen Stationen verschieben.

Der Messpunkt ist das Feld, das man gern überspringt, und das, das die Vergleichbarkeit zerstört. „Bis zum Pressenschlag“ und „bis das Teil aus dem Werkzeug ist“ sind verschiedene Ablaufabschnitte.

3. Beobachtungswerte

Eine Zeile pro Ablaufabschnitt und Zyklus. Das ist der Nachweis, und genau den werfen Tabellenkalkulationen meist weg.

is_valid plus exclusion_reason ist der Ehrlichkeitsmechanismus des Modells. Ein Messwert, der ohne schriftlichen Grund entfernt wird, ist eine Zahl, bei der jemand entschieden hat, dass Sie sie nicht sehen sollen.

Einzelzeitmessung oder Fortschrittszeitmessung

Die beiden Stoppuhrverfahren speichern Unterschiedliches, und die Umrechnung zwischen ihnen funktioniert nur in eine Richtung.

Bei der Fortschrittszeitmessung ist die beobachtete Zeit dieser Messpunkt minus der vorherige: Ablesungen von 0,15, 0,55 und 0,77 ergeben Abschnittszeiten von 0,15, 0,40 und 0,22 min.

Das ist für die Prüfung wichtig: Jede Sekunde ist erfasst, Unterbrechungen eingeschlossen, weil die Ablesungen immer steigen müssen.

Eine Einzelzeitmessung lässt sich nicht zu einer Zeitachse zusammensetzen, weil sie nie eine kumulierte Uhrzeit erfasst und jedes Zurücksetzen unbemerkt einen Bruchteil einer Sekunde verliert. Messen Sie fortlaufend, wann immer die Studie prüfbar sein muss, und nutzen Sie die Einzelzeitmessung für schnelle Kontrollen, bei denen die Zeitachse keine Rolle spielt.

Von der beobachteten Zeit zur Vorgabezeit

Fünf Schritte in dieser Reihenfolge. Jeder bekommt eine eigene gespeicherte Spalte, damit die Rechnung geprüft werden kann.

1. Beobachtete Zeit und Leistungsgrad

Die beobachtete Zeit ist die rohe verstrichene Zeit für einen Ablaufabschnitt in einem Zyklus. Der Leistungsgrad ist die Beurteilung des Tempos durch den Beobachter gegenüber einer definierten Normalleistung.

Die gängige Skala setzt 100 als Normalleistung, ein Leistungsgrad von 110 bedeutet also ein Tempo 10% darüber. Normalleistung ist das Tempo, das ein qualifizierter, motivierter Mitarbeiter eine ganze Schicht lang ohne Überanstrengung halten kann, und dieser Satz muss in der Studie stehen, sonst bedeutet die Zahl nichts.

Halten Sie fest, welche Skala Sie verwendet haben, denn es ist mehr als eine im Umlauf, und sie sind nicht austauschbar. Ein Leistungsgrad von 80 liegt auf der einen Skala über der Normalleistung und auf einer anderen deutlich darunter.

2. Grundzeit

Grundzeit = beobachtete Zeit × Leistungsgrad ÷ 100. Ein Leistungsgrad über 100 erhöht die beobachtete Zeit, unter 100 senkt er sie.

Wenden Sie ihn Zyklus für Zyklus an und bilden Sie dann den Mittelwert. Jeden Messwert zu beurteilen und die Ergebnisse zu mitteln ist nicht dieselbe Rechnung wie eine mittlere beobachtete Zeit mit einem mittleren Leistungsgrad zu multiplizieren, und nur die erste übersteht eine Prüfung.

3. Häufigkeit

Gelegentliche Ablaufabschnitte kommen nicht in jedem Zyklus vor, multiplizieren Sie ihre Grundzeit also mit der Häufigkeit.

Ein Behälterwechsel alle 20 Stück mit 0,500 min trägt 0,500 × 1/20 = 0,025 min pro Stück bei.

4. Zuschläge

Zuschläge sind zusätzliche Zeit für Dinge, die real sind, aber nicht die Arbeit selbst.

Zuschlagsprozentsätze legt jedes Werk selbst fest, nicht diese Seite. Die Erholungszuschlagstabellen, die in Lehrbüchern der Arbeitswissenschaft kursieren, sind veranschaulichende Beispiele, keine herausgegebene Norm, und keine Stelle zertifiziert die Zahlen darin.

Behandeln Sie jede veröffentlichte Tabelle als Ausgangsposition für eine örtliche Vereinbarung. Die Werte, die Sie anwenden, sind Ihre eigenen, und sie müssen vereinbart, datiert und dokumentiert sein.

Die Prozentsätze unten sind nur Beispieleingaben, keine Normen.

5. Vorgabezeit

Vorgabezeit = gesamte Grundzeit × (1 + Zuschlagsanteil). Speichern Sie den Zuschlagsprozentsatz neben dem Ergebnis, nie in es eingerechnet.

Prüfen Sie, worauf sich der Prozentsatz bezieht. Die Formel oben liest 14% als 14% der Grundzeit, viele Vereinbarungen drücken die Erholung aber als Anteil an der gesamten Arbeitszeit aus.

Bei dieser zweiten Lesart ändert sich der Divisor: Vorgabezeit = Grundzeit ÷ (1 minus 0,14), was aus 0,8095 min 0,9413 min statt 0,9228 min macht. Speichern Sie die Bezugsgröße in einem eigenen Feld neben dem Prozentsatz, denn die beiden Lesarten unterscheiden sich bei jedem Stück um etwa 2%.

Ein Rechenbeispiel zum Nachprüfen

Ein Pressenarbeitsgang, vier Ablaufabschnitte, Dezimalminuten. Dieses Werk hat 12% Erholung und 2% Verteilzeit vereinbart, insgesamt 14%.

Prüfung Abschnitt 1: 0,150 × 0,95 = 0,1425. Prüfung Abschnitt 3: 0,220 × 1,10 = 0,2420.

Nun die Zuschläge. 0,8095 × 1,14 = 0,9228 min, das sind 55,4 Sekunden pro Stück oder 65 Stück pro Stunde.

Die Entscheidung, die das Ergebnis verschiebt

Viele Werke wenden den Erholungszuschlag nur auf die manuelle Grundzeit an, weil der Mitarbeiter während des Maschinenabschnitts nicht arbeitet.

Die manuelle Grundzeit beträgt hier 0,1425 + 0,2420 + 0,0250 = 0,4095 min.

Dann ergibt 0,4095 × 1,14 = 0,4668 plus die Maschinenzeit 0,4000 0,8668 min: 52,0 Sekunden und 69 Stück pro Stunde.

Zwei Methoden, 65 und 69 Stück pro Stunde, und sie sind nicht gleich gut zu begründen. Der Erholungszuschlag vergütet die Erholung von Anstrengung, ihn auf Zeit zu legen, in der der Mitarbeiter einer Presse zusieht, ist also eine Konvention der Bequemlichkeit statt eines Erholungsbedarfs.

Schreiben Sie auf, welche Ihr Werk verwendet, denn wer sie mischt, macht Arbeitsplätze unvergleichbar. Ist der Mitarbeiter während des Maschinenabschnitts tatsächlich unbeschäftigt, gehört diese unbesetzte Zeit in eine eigene Spalte, nicht in einen Erholungsprozentsatz.

Der Leistungsgrad ist eine Beurteilung, Maschinen werden nicht beurteilt

Die Leistungsgradbeurteilung ist der einzige Schritt der Kette, der keine Messung ist. Zwei geschulte Beobachter, die denselben Mitarbeiter beobachten, schreiben nicht immer dieselbe Zahl auf.

Ein Leistungsgrad korrigiert das Tempo, nie die Methode. Geht der Mitarbeiter drei Schritte, die das Layout nicht braucht, preist ein Leistungsgrad von 100 diese Schritte für die gesamte Lebensdauer der Vorgabezeit ein.

Also speichern Sie ihn getrennt, statt ihn zu verstecken, dann kann ein Prüfer die Zeiten akzeptieren und nur die Beurteilung anfechten.

Zwei Kontrollen kosten nichts: Beurteilen Sie pro Ablaufabschnitt und Zyklus statt einmal für die ganze Studie, und lassen Sie jedes Quartal zwei Beobachter dieselben aufgezeichneten Zyklen beurteilen.

Maschinengesteuerte Ablaufabschnitte dürfen nie beurteilt werden. Die Presse braucht 0,400 min, egal wer davor steht, ein Leistungsgrad von 95 würde die Grundzeit also auf 0,380 min senken und 0,020 min echte Maschinenzeit löschen.

Ein Leistungsgrad von 110 bewirkt das Gegenteil und erfindet 0,040 min, die niemand gebraucht hat. So oder so bleibt der Fehler unbemerkt, weil der Maschinenabschnitt aussieht wie jede andere Zeile.

Setzen Sie ratable = no, damit das System jeden Leistungsgrad außer 100 ablehnt, und wenden Sie dieselbe Regel auf Abschnitte an, deren Tempo ein Förderband, ein Ofen oder eine Aushärtung bestimmt.

Wie viele Zyklen sollten Sie beobachten?

Die ehrliche Antwort ist, dass die Streuung entscheidet, nicht eine runde Zahl. Die Formel für einen Stichprobenumfang bei einer angegebenen Vertrauenswahrscheinlichkeit und Genauigkeit lautet:

n = ( z × s ÷ (a × Mittelwert) )²

Dabei ist z der Vertrauensfaktor (1,96 für 95% Vertrauenswahrscheinlichkeit), s die Standardabweichung der Stichprobe, a die relative Genauigkeit (0,05 bedeutet plus oder minus 5% des Mittelwerts, nicht 0,05 min) und Mittelwert die mittlere beobachtete Zeit.

Drei Annahmen stecken darin. Die Messwerte müssen unabhängige Ziehungen aus einer annähernd normalverteilten Grundgesamtheit sein, das normale z wird verwendet, obwohl s aus einer kleinen Vorstudie stammt, und das Ergebnis bemisst einen Ablaufabschnitt, nicht die Studie.

Rechnen Sie also Abschnitt für Abschnitt und nehmen Sie das größte Ergebnis. Berechnen Sie s dann neu, sobald die zusätzlichen Zyklen vorliegen, denn eine Vorstudie mit zehn Messwerten kann den Bedarf stark unterschätzen.

Rechenbeispiel zum Stichprobenumfang

Zehn Messwerte von Abschnitt 3, Entnehmen und Entgraten, in Dezimalminuten: 0,21, 0,23, 0,20, 0,22, 0,24, 0,21, 0,25, 0,22, 0,20, 0,22.

Ihre Summe ist 2,20, der Mittelwert also 0,220 min, und die quadrierten Abweichungen ergeben zusammen 0,0024.

Die Standardabweichung der Stichprobe ist die Quadratwurzel aus 0,0024 ÷ 9, also 0,0163 min.

Nun die Formel: 1,96 × 0,0163 = 0,03195 und 0,05 × 0,220 = 0,01100.

0,03195 ÷ 0,01100 = 2,905 und 2,905² = 8,4, also 9 Zyklen. Die bereits gemessenen zehn reichen aus.

Beachten Sie, wie stark das wirkt. Verdoppelt sich die Standardabweichung, vervierfacht sich die Zahl der nötigen Zyklen, von 8,4 auf 33,8, also 34 Zyklen.

Die Faustregeltabellen, ehrlich betrachtet

Viele Werke rechnen das nie aus. Sie verwenden eine veröffentlichte Tabelle, die etwa sagt: „Zyklus unter 0,10 min, 40 Messwerte nehmen; Zyklus über 2 min, 10 nehmen“.

Diese Tabellen sind eine Abkürzung, die in echten Fabriken jeden Tag genutzt wird, und zugleich eine Vermutung über Ihre Streuung von jemandem, der Ihre Linie nie gesehen hat. Nehmen Sie die Zahl der Tabelle, berechnen Sie dann s und fügen Sie nur Zyklen hinzu, wenn die Formel es verlangt.

Mittelwert, Median, Standardabweichung und Ausschlüsse

Speichern Sie alle drei Kennzahlen pro Ablaufabschnitt. Sie beantworten verschiedene Fragen, und der Abstand zwischen ihnen ist ein Signal.

Wenn Mittelwert und Median auseinanderlaufen, ist etwas passiert, das nicht zur Arbeit gehört. Nehmen Sie dieselben zehn Messwerte, aber Zyklus 7 zeigt jetzt 0,62 min, weil der Mitarbeiter auf einen fehlenden Behälter gewartet hat.

Der Median liegt weiter bei 0,220 min. Der Mittelwert springt auf 2,57 ÷ 10 = 0,257 min, also 16,8% höher durch einen einzigen Messwert.

Die Standardabweichung springt auf 0,128 min, und der Stichprobenumfang wird (1,96 × 0,128) ÷ (0,05 × 0,257) = 19,53, quadriert = 381,2, also 382 Zyklen.

Das ist das Argument für Ausschlüsse. Eine nicht behandelte Unterbrechung hat aus einer Studie mit 9 Zyklen eine mit 382 Zyklen gemacht und hätte jedes Stück über Jahre aufgepolstert.

Gehen Sie nicht los und messen 382 Zyklen. Die Stichprobe ist keine einheitliche Grundgesamtheit mehr, die Formel bemisst also vermischte Daten, und 382 ist eine Warnung auf Ihrem Bogen statt eines Arbeitsauftrags für den Beobachter.

So schließen Sie einen Messwert richtig aus

1. Behalten Sie die Zeile. Setzen Sie is_valid = false, löschen Sie nie.
2. Schreiben Sie den exclusion_reason in Worten: „25 s auf Behälter gewartet, Materialversorgung“.
3. Fragen Sie, ob die Ursache stattdessen in eine Verteilzeit gehört. Passiert es täglich, ist es kein Ausreißer, sondern die Arbeit.
4. Rechnen Sie nur mit gültigen Zeilen neu und speichern Sie die Anzahl gültiger und ausgeschlossener Messwerte neben dem Ergebnis.

„Mittelwert 0,220 min, 10 Messwerte“ und „Mittelwert 0,220 min, 9 gültig, 1 ausgeschlossen, Grund erfasst“ sind nicht dieselbe Studie.

Vorgabezeit, ideale Zykluszeit und die Polsterfalle

Eine Vorgabezeit und eine ideale Zykluszeit sind verschiedene Zahlen mit verschiedenen Aufgaben, und Werke verwenden regelmäßig die eine, wo die andere hingehört.

Unser Leitfaden zur Zykluszeit definiert die tatsächliche und die ideale Variante. Die Falle entsteht, wenn die aufgepolsterte Vorgabezeit als Referenz in die OEE geladen wird.

Dieselbe Schicht, zwei Antworten

Ein Arbeitsplatz läuft 405 Minuten und produziert 380 Stück.

Auf Basis der Vorgabezeit von 0,9228 min: 380 × 0,9228 = 350,7 min verdient, und 350,7 ÷ 405 = 86,6% Leistung.

Auf Basis der ungepolsterten Grundzeit von 0,8095 min: 380 × 0,8095 = 307,6 min, und 307,6 ÷ 405 = 76,0% Leistung.

Die Grundzeit ist immer noch nicht die ideale Zykluszeit. Sie ist die Zeit bei Normalleistung, während die OEE-Referenz die schnellste dauerhaft haltbare Zeit ist, die ehrliche Leistungszahl liegt also noch tiefer.

Die aufgepolsterte Referenz verdeckt 10,6 Prozentpunkte Geschwindigkeitsverlust, grob 43 Minuten Ausbringung pro Schicht, nach denen niemand sucht.

Behalten Sie beide Felder: die Vorgabezeit für Geld und Personal, die ideale Zykluszeit für die OEE-Leistung. Dieselbe Warnung gilt für die Produktionseffizienz, wo eine lockere Vorgabe einen schmeichelhaften Prozentsatz und keine Maßnahme liefert.

Zeitstudie, Systeme vorbestimmter Zeiten, Multimomentaufnahme und Maschinendaten

Die Zeitstudie mit Stoppuhr ist einer von vier Wegen zu einer Zeit, und jeder ist irgendwo richtig.

Sie ergänzen sich, statt zu konkurrieren. PMTS oder eine Zeitstudie legt die Vorgabezeit fest, und die Maschinendatenerfassung prüft jede Woche, ob sie die Realität noch beschreibt.

Revisionen so speichern, dass eine Vorgabezeit prüfbar ist

Irgendwann fragt jemand, warum ein Teil mit 0,92 min kalkuliert ist und wer das freigegeben hat. Ändern Sie eine Vorgabezeit nie direkt: Legen Sie eine neue Version an und schließen Sie die alte.

Zwei Regeln lassen das funktionieren. Eine Änderung von method_rev erzwingt eine neue Version der Vorgabezeit, und eine Vorgabezeit nach ihrem review_due gehört auf einen Bericht, statt stillschweigend vertraut zu werden.

Dieselbe Versionierung gilt für Zeiten auf Fertigungsaufträgen, behandelt in unserem Datenmodell für Fertigungsaufträge.

Häufige Fehler

• Den schnellsten Mitarbeiter messen und das Normalleistung nennen. Der Leistungsgrad berücksichtigt das Tempo bereits, das erledigt die Arbeit also doppelt.
• Rohmesswerte mitteln, die Unterbrechungen enthalten. Das sind die 0,257 statt 0,220 von oben.
• Einen Maschinenabschnitt beurteilen. Das erfindet oder vernichtet Zeit, die die Maschine bestimmt.
• Die Rohmesswerte verlieren. Überlebt nur die Vorgabezeit, kann niemand sie prüfen oder verteidigen.
• Ein Zuschlag für das ganze Werk. Ein Kühllager und ein Prüfplatz im Sitzen tragen nicht dieselbe Ermüdung.
• Kein Methodenverweis. Die Vorrichtung ändert sich, die Vorgabezeit bleibt, und die Zahl driftet unbemerkt.
• Die aufgepolsterte Vorgabezeit in die OEE geben. Die Leistung sieht gut aus, während sich Kurzstopps in einer lockeren Referenz verstecken.
• Erst nach Beschwerden erneut messen. So ausgelöste Überprüfungen machen Vorgabezeiten immer nur lockerer.

Wie Fabrico hilft

Fabrico ist kein Werkzeug für Zeitstudien oder Arbeitsmessung. Es enthält keine Beobachtungsbögen, berechnet keine Leistungsgrade oder Zuschläge und erzeugt keine Vorgabezeit.

Fabrico ist eine OEE-Plattform mit vollständigem CMMS. Es misst tatsächliche Zykluszeiten, Kurzstopps und Stillstände über SPS-Anbindung, IoT-Sensoren und Computer-Vision-Kameras, die Optionen, die unser Leitfaden zu Systemen zur Maschinenüberwachung vergleicht.

Das ist die Prüfung, die Ihre Vorgabezeit braucht, und der Vergleich bleibt in Ihrer Hand. Das Feld, das Fabrico als OEE-Referenz nutzt, ist die ideale Zykluszeit, laden Sie also diese und halten Sie die aufgepolsterte Vorgabezeit heraus.

Stellen Sie Ihre berechnete Vorgabezeit dann selbst den gemessenen Zykluszeiten gegenüber, Schicht für Schicht. Wenn die Maschine die Vorgabezeit einen Monat lang unbemerkt unterboten hat, ist die Vorgabezeit gedriftet.

Auftragsdaten, einschließlich des Produkts und seiner idealen Zykluszeit, lassen sich aus Ihrem ERP importieren, sodass die OEE-Referenz die ist, die Ihre Ingenieure freigegeben haben, statt einer von Hand abgetippten Zahl.

Auf der Instandhaltungsseite legt Ihr Team Arbeitsaufträge an, führt vorbeugende Pläne aus und erfasst die pro Arbeitsauftrag verbrauchten Ersatzteile im Web oder mobil. Der KI-Assistent beantwortet Fragen zur Historie einer Maschine in einfacher Sprache.

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