基于OEE的企業(yè)設備效率診斷研究

汪偉，趙春華，秦紅玲,萬詩慶，董海江

（三峽大學水電機械設備設計與維護湖北省重點實驗室，湖北宜昌 443002）

0 引言

隨著市場競爭的日益激烈，制造企業(yè)要想持續(xù)的獲得高額的經(jīng)濟效益，會在生產(chǎn)系統(tǒng)五大要素中-人、機、法、料、環(huán)采取最大化的挖掘和改善。然而，在現(xiàn)在的制造業(yè)中，看似良好運作的生產(chǎn)車間實際上并沒有以最好的狀態(tài)進行工作，設備和操作人員的價值存在很大的改善空間，這無形中為企業(yè)帶來了巨大的損失［1］。為了解決這一問題，國際制造業(yè)提出了全局設備效率（OEE）的概念。

1 OEE 簡介

OEE（Overall Equipment Effectiveness），即全局設備效率，是一種簡單實用的生產(chǎn)管理工具，全局設備效率指數(shù)已成為衡量企業(yè)生產(chǎn)效率的重要標準，也是TPM（Total Productive Maintenance）的一個重要手法［2］。OEE 是一個獨立的測量工具，它用來表現(xiàn)實際的生產(chǎn)能力相對于理論產(chǎn)能的比率。

國際上對OEE 的定義為：OEE 由設備利用率、人員效率以及質(zhì)量合格率三個關鍵要素組成。它是一種嚴格的機器總體性能的衡量手段，提示時間浪費在哪里，統(tǒng)計各種時間浪費的目的在于實現(xiàn)改進。OEE 準確地告訴我們設備的效率是多少,有多少時間是真正直接在加工在創(chuàng)造價值，設備的有效利用是多少，閑置和浪費的時間是多少，從而幫助我們在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中尋找到其中的損失，進而發(fā)現(xiàn)問題的癥結(jié)所在，改善或者解決問題，提高效率。

2 OEE 的計算及其改進計算方法

2.1 傳統(tǒng)OEE 計算公式

凈工作時間：設備計劃用于生產(chǎn)的總時間。即總可用時間（每天24 h）減去計劃外時間（設備未計劃用于生產(chǎn)的時間，僅包括非生產(chǎn)班次運行時間、計劃的維護時間）。

圖1 設備工作效率時間損失圖

實際工作時間：在生產(chǎn)時設備實際運行的總時間。實際運行時間不包括任何停機時間損失，這些損失包括但不限于：損壞或設備故障、設置、調(diào)整、操作員不在崗（缺勤、個人時間、就餐、會議、培訓和5S 活動）、缺少材料（零件、工具、工藝裝備和量具）、啟動損失（啟動后達到正常運行條件所需的時間，如加熱熔爐）、質(zhì)量檢查、工具更換（因更換工具致使設備停機）。

理論加工周期：如果一件設備在實際運行時以設計速度運行，生產(chǎn)特定產(chǎn)量的產(chǎn)品所需的時間，產(chǎn)品可以件、英尺、英寸、磅為單位，或根據(jù)操作性質(zhì)采用其他單位。理論加工周期相當于單位產(chǎn)量的正常周期時間乘以實際產(chǎn)量。

實際產(chǎn)量：在設置時和實際運行時生產(chǎn)的總產(chǎn)量，包括合格品產(chǎn)量和次品產(chǎn)量，同樣以件、英尺、英寸或磅等為單位。

合格品產(chǎn)量：在設置時和實際運行時生產(chǎn)的可銷售的合格產(chǎn)量，產(chǎn)量可以件、英尺、英寸或磅等為單位，或根據(jù)操作性質(zhì)采用其他單位。等于實際產(chǎn)量減去次品產(chǎn)量。

1）設備利用率=實際工作時間÷凈工作時間。設備利用率反映了設備的時間利用情況，度量了設備的故障調(diào)整等項停機損失。

2）人員效率=理論加工周期÷實際工作時間。人員效率反映了設備的性能發(fā)揮狀況，考慮了生產(chǎn)速率的損失，包括任何導致生產(chǎn)不能以最大速率運行的因素，例如設備的磨損，材料的不合格以及操作人員的失誤等。

3）質(zhì)量合格率=合格數(shù)÷實際產(chǎn)量。質(zhì)量合格率考慮質(zhì)量的損失，反映設備的有效工作情況，度量了設備加工廢品損失。

傳統(tǒng)的OEE 是將以上三個參數(shù)結(jié)果分別算出，則：

2.2 改進的OEE 計算公式

在這里，引入單循環(huán)時間CT（Cycle Time），表示完成一個不停的循環(huán)流程中的一個過程的時間間隔。我們可以理解成產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，即產(chǎn)品在設備上的實際加工時間。所以，理論加工周期=單循環(huán)時間×（合格數(shù)+不合格數(shù)）。

由式（1）可得

與式（1）相比，式（2）由于引入了單循環(huán)時間CT，使得計算過程簡化許多。從式（1）、式（2）可以看出，設備綜合效率OEE 的實質(zhì)是合格品的理論加工時間與凈工作時間的比值，而通過計算式將其分解為三個不同部分（設備利用率、人員效率、質(zhì)量合格率）的目的就是為了通過設備綜合效率的指標來分析和診斷企業(yè)設備利用和管理的問題［3］。設備和生產(chǎn)線的OEE 水平不高，原因可能是某單一方面，也可能是多方面的綜合因素的結(jié)果，而每一種因素影響的程度不同，這就需要我們通過對OEE 指標的分解和數(shù)據(jù)的分析來具體核定。世界范圍的研究表明，目前制造業(yè)的平均水平為60%，全球工業(yè)的OEE 的平均渴望值應該為85%（世界級OEE 指數(shù)）或者更高，而我國一般的工廠的OEE 水平在30%～45%［4-5］。

3 影響OEE 的時間損失分類解釋

由OEE 的定義，可以將設備效率的主要損失分為9個大類，如表1 所示。運用OEE 方法可以非常有效地抓住導致生產(chǎn)力損失的原因，通過對各類損失項的分析，可以針對性地采取改善和提高措施，突破瓶頸，提升產(chǎn)能。

表1 OEE 9 大時間損失分類

4 OEE 診斷實例分析

國內(nèi)某公司主要從事大中型液壓挖掘機底盤的制造與生產(chǎn)。公司從國外引進具有國際先進水準的生產(chǎn)線，機械自動化程度較高。先進的生產(chǎn)制造流水線加上科學的管理方法使得該企業(yè)能長期在競爭激烈的工程機械領域占據(jù)領導地位。公司車間主要進行的生產(chǎn)工藝有PB 熱處理、link 機加工、link 熱處理和組裝。根據(jù)生產(chǎn)日報表反映的各方面數(shù)據(jù)，我們分析指出制約生產(chǎn)效率的瓶頸工序在于組裝線，其效率和質(zhì)量影響著整個車間的生產(chǎn)。圖2為組裝的工藝流程圖。

1）OEE 計算。根據(jù)OEE 數(shù)據(jù)錄入表的記載，對組裝線Line4#線的組裝工藝進行隨機抽查，采用三倍標準差法剔除異常值，取表2 所示的數(shù)據(jù)進行OEE 計算。

圖2 組裝工藝流程圖

凈工作時間=可用總時間-TPM 時間=480-10=470 min，實際工作時間=凈工作時間-九大損失時間=470-（45+6+20）=399 min，理論工作時間=CT×合格產(chǎn)量=15×20=300 min，設備利用率=實際工作時間÷凈工作時間=399÷470=85%，人員效率=理論工作時間÷實際工作時間=300÷399=75%，質(zhì)量合格率=100%，OEE=設備利用率×人員效率×質(zhì)量合格率=63%。

2）OEE 統(tǒng)計圖分析。由《OEE 數(shù)據(jù)錄入表》和《生產(chǎn)日報表》繪制出公司1～6 月的OEE 統(tǒng)計圖，如圖3 所示。由圖可知，1 月份組裝線的OEE 最低，2 月份最高。一般情況下，質(zhì)量合格率最高（接近100%），人員效率其次，設備利用率最低。

表2 Line4#組裝線OEE 數(shù)據(jù)

圖3 1～6 月OEE 趨勢圖

結(jié)合裝配線的生產(chǎn)特點與實際生產(chǎn)情況，可以從定性的角度利用魚骨圖法找出組裝過程中影響設備綜合效率因素。針對組裝線的現(xiàn)狀，利用魚骨分析圖將影響OEE的因素找出，見圖4。

圖4 Lin4#組裝OEE 魚骨分析圖

從Line4#組裝OEE 魚骨分析圖可以看出，影響其設備綜合效率的因素比較多，結(jié)合1～6 月OEE 統(tǒng)計圖可以看出，設備利用率和人員效率是亟待改進的關鍵所在。另外公司企業(yè)文化中所涉及的P（People）、Q（Quality）、V（Velocity）、C（Cost）從另外一個角度間接影響著整個OEE 的數(shù)據(jù)走勢。

3）分析及改進建議。

（1）設備利用率方面?？s短故障停機時間和生產(chǎn)準備時間對提高設備利用率十分重要。設備利用率與設備故障停機時間、設備故障頻次、生產(chǎn)開班檢測、生產(chǎn)準備時間、調(diào)整交換工具、生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換材料等停止時間有關。操作員不適當?shù)牟僮鲿鹪O備故障頻次增多，因此設備故障停機時間變長。其次，設備維護人員和工藝人員也應實時留意設備運行動態(tài)，出現(xiàn)故障隱患時應及時處理。另外一方面，生產(chǎn)主管與質(zhì)檢主管應協(xié)調(diào)溝通，將影響設備運行時間的開班檢測、工藝檢測、換型檢測排隊等待時間盡量壓縮或錯峰進行，杜絕設備應等待檢測而空轉(zhuǎn)的情況。

（2）人員效率方面。人員效率損失包括速度不穩(wěn)定損失和短暫停機損失。因此設法提高速度降低實際周期時間是提高人員效率的有效途徑。正確引導和培養(yǎng)員工的工作意識，幫助員工改掉懶散的工作態(tài)度，加強巡視防止人員窩工現(xiàn)象，這些舉措都能有效地提高人員效率。筆者在調(diào)研學習中發(fā)現(xiàn)公司的生產(chǎn)節(jié)拍即產(chǎn)品單循環(huán)時間（Cycle Time）取值過大，這與實際生產(chǎn)情況不符，致使生產(chǎn)節(jié)奏較慢，產(chǎn)品日產(chǎn)量受限制，產(chǎn)能偏低。建議重新測量產(chǎn)品單循環(huán)時間值。

（3）質(zhì)量合格率方面。由于操作人員的不當操作，以及設備的故障問題，存在質(zhì)量問題的零件會增多，返工頻率加大，從而會極大地影響質(zhì)量合格率。因此，提高操作人員的操作技能，對設備進行定期檢修、更新，是提高質(zhì)量合格率的有效辦法。

5 結(jié)語

設備綜合效率（OEE）在解決制造企業(yè)生產(chǎn)能力不足和持續(xù)改進的問題上發(fā)揮著十分重要的作用。如何在生產(chǎn)實踐中充分利用OEE 這一利器，用定量的方式去衡量生產(chǎn)水平并不斷提升改進，這是企業(yè)運營管理中所面臨一個重要問題。本文基于OEE 的理論研究和改善方法，通過實例運用對企業(yè)設備和生產(chǎn)線效率進行了系統(tǒng)的診斷與研究，最后取得了良好的效果。

［1］易樹平，郭付.基礎工業(yè)工程［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2007：27-29.

［2］李澄宇.OEE 在生產(chǎn)管理中的應用［J］.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2006（20）：198-200.

［3］蔡耀棟.TIF-LCD CELL 制程OEE 研究之應用［D］.臺北：清華大學，2008.

［4］DE RON A J，ROODA J E.OEE and equipment effectiveness:An evaluation ［J］.International Journal of Production Research，2006，44（23）：4987-5003.

［5］LONDON A，SEGEV D.Implementing a world-class OEE management system［J］.Solid State Technology，2003（7）：97-99.