數(shù)據(jù)分析在車間刀具及設(shè)備管理方面的探索

吳家興 張海軍 張新煒 王怡然 王洪峰 王 美

（內(nèi)蒙古北方重型汽車股份有限公司 內(nèi)蒙古包頭）

一、前言

在精益管理推行之初，一項(xiàng)重要的工作就是各種管理數(shù)據(jù)的收集整理。機(jī)加車間作為精益工作的試點(diǎn)單位，于2013年正式開始記錄車間的刀具消耗量、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、工時(shí)數(shù)、設(shè)備故障次數(shù)、總停機(jī)時(shí)間等數(shù)據(jù)。經(jīng)過17個(gè)月的數(shù)據(jù)收集，車間已掌握了一套具有參考性的管理數(shù)據(jù)。以所掌握的管理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)工具對(duì)其進(jìn)行分析，探索數(shù)據(jù)背后的玄機(jī)。

首先，將所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。目前的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以覆蓋到單臺(tái)設(shè)備的月時(shí)段，本次選取車間2013年1月至2014年5月的58臺(tái)設(shè)備數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)樣本。其運(yùn)行時(shí)間、工時(shí)數(shù)及故障次數(shù)見表1。

表1 機(jī)加車間2013年1月～2014年5月數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

這些數(shù)據(jù)之間是否具有某些聯(lián)系？數(shù)據(jù)背后是否隱藏著某些規(guī)律？下面運(yùn)用統(tǒng)計(jì)工具大膽假設(shè)，小心求證。選用最小二乘法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析。最小二乘法是利用已知數(shù)據(jù)點(diǎn)位與未知曲線方程誤差的平方和為最小原理，利用對(duì)其最小值求各系數(shù)一階偏導(dǎo)數(shù)為0的方法，求出回歸方程的分析法。其具體計(jì)算過程，不再贅述。EXCEL作為出色的數(shù)據(jù)處理軟件，可以非常方便的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析。利用EXCEL的2013版進(jìn)行回歸分析。

二、工時(shí)與設(shè)備開機(jī)時(shí)間的關(guān)系探索

首先確定以ERP為主統(tǒng)計(jì)出的總工時(shí)與實(shí)際記錄的設(shè)備開機(jī)運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系。橫坐標(biāo)為設(shè)備開機(jī)運(yùn)行時(shí)間，縱坐標(biāo)為總工時(shí)。分別使用線性回歸、指數(shù)回歸、二項(xiàng)回歸對(duì)其對(duì)其分析，見圖 1～圖 3。

圖1 線性回歸分析圖

圖2 二次回歸分析圖

從相關(guān)系數(shù)R2及曲線趨勢(shì)圖來看，無論是哪種擬合都反映出數(shù)據(jù)間有強(qiáng)正相關(guān)性。結(jié)合數(shù)據(jù)特性分析，可得出結(jié)論，現(xiàn)有工時(shí)與機(jī)床開機(jī)時(shí)間具有線性相關(guān)性，線性回歸方程約為y=0.61x+4.3

圖3 指數(shù)回歸分析圖

三、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間與刀具消耗金額及故障次數(shù)間的關(guān)系探索

選取橫坐標(biāo)為設(shè)備開機(jī)運(yùn)行時(shí)間，主縱坐標(biāo)為刀具消耗金額，次縱坐標(biāo)為故障次數(shù)，對(duì)其進(jìn)行回歸分析。A線為開機(jī)時(shí)間與刀具金額的回歸曲線，曲線為二項(xiàng)式。回歸系數(shù)為R=0.92，有強(qiáng)相關(guān)性。B線為假設(shè)的工時(shí)與效益的線性曲線，方程為y=200x（每工時(shí)創(chuàng)造200元效益）。C線為開機(jī)時(shí)間與故障次數(shù)的回歸曲線，回歸方程為三項(xiàng)式，相關(guān)系數(shù)R=0.68，見圖4。

從回歸曲線可以初步分析，設(shè)備的開機(jī)運(yùn)行時(shí)間與故障次數(shù)及刀具消耗均不是線性關(guān)系。對(duì)回歸方程分別求導(dǎo)可得：f＇（x）=0.0082x－22.275，方程在x=2716處出現(xiàn)拐點(diǎn)。設(shè)備的開機(jī)時(shí)間與故障次數(shù)回歸方程求導(dǎo)f＇（x）=3×10－10x2-4×10-6x+0.0164拐點(diǎn)出現(xiàn)在8000左右。由方程和圖像可近似得出以下結(jié)論。

（1）在加工量較少時(shí)刀具消耗較小，且消耗金額增長(zhǎng)緩慢，但隨著加工工時(shí)量的增加，刀具消耗金額將會(huì)大幅上升，并將在53 904 h運(yùn)行時(shí)間處超越創(chuàng)造的效益（盡管這是不可能達(dá)到的），這可能是由于機(jī)床的某些特性造成的。

圖4 多因素回歸曲線

（2）故障次數(shù)增加率在設(shè)備運(yùn)行時(shí)間2000～5000 h范圍較大，但在5000～9000 h間放緩。這可能也是由于設(shè)備的某些特性造成的，當(dāng)設(shè)備達(dá)到一定的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，故障反而不會(huì)上升，當(dāng)超過某一臨界值時(shí)，設(shè)備故障率才會(huì)大幅升高。

（3）在設(shè)備運(yùn)行5000～8000 h的范圍內(nèi)，設(shè)備加工工時(shí)將同刀具消耗和故障次數(shù)取得一個(gè)相對(duì)較好的平衡，因此建議車間任務(wù)量盡量保持在這樣一個(gè)范圍內(nèi)。

四、小數(shù)據(jù)分析的不足

以上所做的分析，僅基于17個(gè)月的數(shù)據(jù)，當(dāng)然存在著不足和問題。

（1）數(shù)據(jù)的取得均來源于人為統(tǒng)計(jì)，與真值之間必然存在著差異，需要日后通過采用自動(dòng)化及信息化統(tǒng)計(jì)手段，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（2）數(shù)據(jù)樣本為17個(gè)月的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，樣本相對(duì)較小，結(jié)論合理性仍需要長(zhǎng)期觀察檢驗(yàn)。

（3）設(shè)備樣本數(shù)據(jù)來源較雜，為50多臺(tái)設(shè)備的綜合數(shù)據(jù)，缺乏針對(duì)性分析，因此結(jié)論的合理性仍需細(xì)化分析。