制造智能中的兩個重要指標(biāo)
——整體設(shè)備效能和關(guān)鍵性能指標(biāo)

羅克韋爾自動化（中國）有限公司 華 镕

OEE 的優(yōu)勢

最近，整體設(shè)備效能（OEE）已成為近年來的“明星人物”，就連批評家都承認(rèn)它作為性能指標(biāo)的威力。無疑OEE能夠幫助用戶產(chǎn)生更多的設(shè)備能力和收益。很多人已經(jīng)看到諸如波音公司的成功案例。這項指標(biāo)已經(jīng)幫助波音西雅圖飛機(jī)制造廠，在生產(chǎn)777噴氣客機(jī)部件、F-22戰(zhàn)斗機(jī)和其他項目中，每年增加762小時的產(chǎn)能，所產(chǎn)生的收益非?？捎^。

使用OEE的一個優(yōu)勢是：在等式中的每個元素告訴了工廠中不同人員關(guān)于設(shè)備性能的內(nèi)容。三個因素的計算結(jié)果，比如，用于管理作為整體性能指標(biāo)給出一種為綠、黃、蘭顏色的條狀顯示，提醒經(jīng)理需要采取某些校正動作。三個因素本身也允許分別對計算值分析，因此在生產(chǎn)、質(zhì)量、維護(hù)的人員可以專注于他們關(guān)心區(qū)域的改進(jìn)。

“如果OEE為綠色，那么你不用做任何事，因為看上去所有設(shè)備都沒有問題。”斯通技術(shù)公司制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的主任分析師和工程師溫蒂·阿梅爾說，“如果OEE在黃色或紅色區(qū)域，你需要挖掘和分析什么地方出了問題?！?/p>

收集足夠、一致性的數(shù)據(jù)非常關(guān)鍵。如果公司已經(jīng)使用的數(shù)據(jù)收集工具不能收集足夠詳細(xì)的信息，就不能很好地支持OEE計算和分析。有些工具，比如，應(yīng)該在10分鐘的時間里報告設(shè)備情況，而它只運(yùn)行了7分鐘，不知為什么在剩下的3分鐘停止了?！斑@個客戶使用了一個基于歷史的工具用于收集數(shù)據(jù)，但沒有給出背后可執(zhí)行的細(xì)節(jié)，”阿梅爾解釋道，“有些工具使用簡單的歷史數(shù)據(jù)庫計算OEE。如果你有足夠的能力，你可以做到，但這不是最佳解決方案?！?/p>

由于這個原因，她和她的同事科克·韋斯，斯通的高級項目經(jīng)理，指定使用羅克韋爾自動化的FactoryTalk Metrics工具，因為他們通常要計算很多應(yīng)用數(shù)據(jù)，包括OEE和其他性能指標(biāo)。這個軟件工具不僅能夠執(zhí)行計算，還能揭示低效背后的詳細(xì)原因。所以，除了對運(yùn)行時間和停機(jī)時間的定量之外，它還能識別故障的神秘源頭，比如，引起3分鐘停機(jī)的原因是有個地方漏油。

OEE為工廠提供了“為什么”和“怎么樣”

制造商使用智能工具，諸如羅克韋爾自動化的FactoryTalk Metrics和 VantagePoint 組織數(shù)據(jù)，能夠提高整體設(shè)備效能（OEE），提供生產(chǎn)過程的背景分析。

制造商通常使用影響性能的指標(biāo)，如OEE來提出改進(jìn)措施。OEE簡單表達(dá)和反應(yīng)了整體工廠能力的缺陷，而不是實(shí)際性能；它由整體生產(chǎn)能力和計劃生產(chǎn)時間所建立，然后按照停機(jī)時間（可用性）、速度丟失（性能）和產(chǎn)量丟失（質(zhì)量）計算而成。

底線是“你不能提高你不能測量的數(shù)據(jù)”，雷·羅伊·豪說。他是羅克韋爾自動化信息解決方案的技術(shù)顧問。最簡單的衡量方法就是給操作員提供一個操作指令，把一條生產(chǎn)線今天的情況與昨天或者上周情況進(jìn)行對比，然后把真實(shí)結(jié)果提交給工廠。

搞清楚什么原因造成一臺機(jī)器的損壞是重要的第一步，把這樣一個系統(tǒng)與其他制造軟件集成工作，可以極大提高整體工廠性能。做到這一點(diǎn)，首先需要精確的數(shù)據(jù)，然后需要一種系統(tǒng)方法來組織，做出報告，提出數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)方法可以把采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成有關(guān)的、可執(zhí)行的制造智能。

一旦你擁有精確的信息，你就可以看到你比較關(guān)心的、通過計算得出的OEE。這是一種通用的測量和計算，可以應(yīng)用于任何機(jī)器，任何工廠，任何工業(yè)。最困難的是決定什么影響了這個信息。

托德·史密斯，羅克韋爾自動化的產(chǎn)品經(jīng)理說：“把一個OEE的計算比作一個試驗，得到一個等級，但永遠(yuǎn)看不見你得出的是正確的還是錯誤的答案。 ”

使用FactoryTalk Metrics，用戶獲得了真實(shí)的工廠現(xiàn)場生產(chǎn)報告，從工位到整個車間，這個信息可以為如何優(yōu)化資產(chǎn)利用的決策做參考。這個改進(jìn)可以從OEE的三個維度出發(fā)，例如：生產(chǎn)過程使用更少的時間（性能）、減少材料的浪費(fèi)（質(zhì)量）、降低周期時間（可用性）。

對客戶而言，如何在現(xiàn)場發(fā)揮FactoryTalk Metrics威力？簡單地說，只要把這種技術(shù)帶入一個工廠，快速對一條生產(chǎn)線配置，然后讓它在幾個小時內(nèi)運(yùn)行即可。

當(dāng)完成了上述步驟，把在短時間內(nèi)生成的報告拿給工廠經(jīng)理和操作員看，的確實(shí)實(shí)在在改變了他們。用非常低的成本、非常快的配置和啟動，我們能夠在4個小時內(nèi)提供相關(guān)概念的證明。

無可懷疑，F(xiàn)actoryTalk Metrics提供的效能測量能力加強(qiáng)了制造智能策略的聲音。但單獨(dú)的衡量僅是一條基線；當(dāng)給出背景時，使用像FactoryTalk VantagePoint的技術(shù)，信息才能到達(dá)它的真實(shí)威力。VantagePoint結(jié)合了來自工廠不同源的數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)一生產(chǎn)模型（UPM），對信息進(jìn)行組織和報告。

因此，如果FactoryTalk Metrics記錄了一臺機(jī)器有意義的停機(jī)時間，VantagePoint能夠加上來自FactoryTalk Historian中的數(shù)據(jù)，例如溫度或黏性數(shù)據(jù)一起處理信息，并且確定一種模式或停機(jī)時間和這些條件的關(guān)系，或把從企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP）拉入到材料成本信息，幫助工廠經(jīng)理理解有多少停機(jī)時間或浪費(fèi)的實(shí)際成本。

“如果你能夠通盤考慮你的數(shù)據(jù)，那么你需要一種挖掘設(shè)備部件與影響它們業(yè)務(wù)結(jié)果關(guān)系的方法，”基斯·錢伯斯說，他是羅克韋爾自動化制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）軟件的業(yè)務(wù)經(jīng)理。

例子：

一家北美食品飲料廠對這種第一手洞察力進(jìn)行了實(shí)踐，他們試圖解決出現(xiàn)在生產(chǎn)線上的停機(jī)問題。FactoryTalk Metrics報告：在塑料包裝生產(chǎn)線出現(xiàn)了頻繁的停機(jī)事件。工廠經(jīng)理認(rèn)為FactoryTalk Metrics肯定出錯了，他們從來沒有經(jīng)歷過那條生產(chǎn)線的日常停機(jī)。

其結(jié)果是，用人眼沒有發(fā)覺該問題，塑料包裝的運(yùn)行在開和關(guān)之間來回切換，因為變化非?？?，它沒有造成下游速度減慢。使用FactoryTalk Metrics自動數(shù)據(jù)采集使操作員能夠看到機(jī)器周期的開和關(guān)，在調(diào)整了相關(guān)時間后就解決了問題。

雷·羅伊·豪說：“有時你不知道出了什么問題，直到你能夠觀察整個過程，每個制造商的問題和解決方案有可能不同，但得到‘怎么樣’和‘為什么’的窗口能力是解決問題的關(guān)鍵?！?/p>

KPI可以作用于變量，產(chǎn)生最佳結(jié)果

羅克韋爾自動化的FactoryTalk Metrics、FactoryTalk Historian和FactoryTalk Vantage Point提供了最全面的關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPI）的畫面。良好的可視性和報告制作使用戶可以采用特定措施，作用于生產(chǎn)變量，改進(jìn)流程，產(chǎn)生最大化的結(jié)果。

典型的KPI要與特定業(yè)務(wù)流程聯(lián)系在一起，生產(chǎn)中常見的指標(biāo)有：

實(shí)際生產(chǎn)能力對于最大生產(chǎn)能力的百分比；

生產(chǎn)和設(shè)備測試的建立時間；

實(shí)際量對比計劃量；

生產(chǎn)計劃滿足情況（時間百分比）；

平均設(shè)備可用率或設(shè)備正常使用時間；

生產(chǎn)率：每勞動小時單位；

首批產(chǎn)品質(zhì)量合格的數(shù)量；

完成產(chǎn)品的退回率或返回率（百萬分之）；

設(shè)備停機(jī)損失的時間；

不合格率的降低；

主要組件一次合格的產(chǎn)量；

返工和返修小時與直接制造小時的比較；

典型產(chǎn)品的制造周期；

返工和返修勞動成本與全部制造勞動成本的比較；

每班操作由于處理故障對流程改變的次數(shù)；

廢料和返工占銷售量的百分比；

完成生產(chǎn)中的故障百分比；

廢料和返工百分比的減少；

每個員工生產(chǎn)量的增長百分比；

主要產(chǎn)品從定單到出貨的標(biāo)準(zhǔn)時間；

組裝步驟中自動化所占的百分比；

由于子組裝產(chǎn)品短缺而引起的時間停頓；?

由于進(jìn)度表其他批次或工件波動而派出的批次或工件的百分比；

結(jié)合工程改變需要的時間；

證書過期操作員的百分比；

每平方尺或每平方米的制造和儲存空間所產(chǎn)出單位；

無認(rèn)證工具的百分比；

擔(dān)保努力的減少；

組件批次數(shù)量減少的百分比；

保修成本占銷售的百分比；

制造周期減少的百分比；

產(chǎn)量提高；

無計劃加班的百分比。

FactoryTalk Metrics為生產(chǎn)設(shè)備的性能提供了詳細(xì)信息。它使用已經(jīng)存在于控制系統(tǒng)和HMI的數(shù)據(jù)，分析機(jī)器相關(guān)影響KPI范圍的因素，諸如停機(jī)時間和浪費(fèi)情況。

FactoryTalk Historian為可縮放的產(chǎn)品套件，存放來自機(jī)器、車間或全廠的過程數(shù)據(jù)，結(jié)合精確的時間戳，可以提高制造商分析性能的能力。

FactoryTalk VantagePoint包含來自FactoryTalk Metrics實(shí)時數(shù)據(jù)和FactoryTalk Historian歷史數(shù)據(jù)，與來自工廠其他源數(shù)據(jù)一起，把分析的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成制造智能的數(shù)據(jù)。使用統(tǒng)一生產(chǎn)模型，VantagePoint可以生成基于網(wǎng)頁的報告、趨勢和儀表板，可以更有效地實(shí)現(xiàn)成本、質(zhì)量和資源管理。

用戶的最終收益包括：

監(jiān)視資產(chǎn)可用性提高生產(chǎn)靈活性；

最小化浪費(fèi)和能源，降低單位成本；

針對目標(biāo)和規(guī)范，驗證生產(chǎn)參數(shù)，減少波動；

提高資產(chǎn)利用和維護(hù)，推遲資本花費(fèi)；

節(jié)省采集數(shù)據(jù)和準(zhǔn)備報告時間，降低管理成本。