規(guī)整填料生產(chǎn)線設(shè)備綜合效率研究初探

吳肖涌，梅應(yīng)虎

（液化空氣（杭州）有限公司，浙江 杭州 310015）

規(guī)整填料生產(chǎn)線設(shè)備綜合效率研究初探

吳肖涌，梅應(yīng)虎

（液化空氣（杭州）有限公司，浙江 杭州 310015）

本文介紹了以建立數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)、計(jì)算規(guī)整填料生產(chǎn)線設(shè)備綜合效率的方法；并通過(guò)對(duì)設(shè)備綜合效率三要素的分析和車間觀察，找出設(shè)備生產(chǎn)效率較低的原因，提出改進(jìn)措施并得到了效果驗(yàn)證。該研究方法可為其它企業(yè)提供參考。

規(guī)整填料生產(chǎn)線；設(shè)備綜合效率；OEE三要素；設(shè)備6大損失

在現(xiàn)代企業(yè)推進(jìn)TPM和精益生產(chǎn)的過(guò)程中，對(duì)設(shè)備綜合效率（OEE）的研究，一直是一項(xiàng)基礎(chǔ)且極為重要的工作。這是因?yàn)椋篛EE是設(shè)備實(shí)際生產(chǎn)能力相對(duì)于理論產(chǎn)能的比率，是國(guó)際上公認(rèn)的、能夠科學(xué)且客觀衡量設(shè)備生產(chǎn)效率的指標(biāo)；通過(guò)對(duì)OEE研究和現(xiàn)場(chǎng)觀察，可以找出有多少效率損失發(fā)生在哪些環(huán)節(jié)，以便采取改進(jìn)措施。

OEE是時(shí)間開(kāi)動(dòng)率、性能開(kāi)動(dòng)率和合格品率三要素的乘積。其中，時(shí)間開(kāi)動(dòng)率=開(kāi)動(dòng)時(shí)間÷負(fù)荷時(shí)間；性能開(kāi)動(dòng)率=凈開(kāi)動(dòng)率×速度開(kāi)動(dòng)率=產(chǎn)品理論加工周期×加工數(shù)量÷開(kāi)動(dòng)時(shí)間；合格品率=合格品數(shù)量÷加工數(shù)量；如果將相乘的三要素展開(kāi)可得：OEE=產(chǎn)品理論加工周期×合格品數(shù)量÷負(fù)荷時(shí)間。OEE也可以直接表述為“合格品理論加工時(shí)間與負(fù)荷時(shí)間的比值”；性能開(kāi)動(dòng)率也可以直接表述為“產(chǎn)品（合格品和不合格品）理論加工時(shí)間與開(kāi)動(dòng)時(shí)間的比值”；合格品率也可以直接表述為“合格品理論加工時(shí)間與產(chǎn)品（合格品和不合格品）理論加工時(shí)間的比值”。

1 規(guī)整填料生產(chǎn)線和車間的基本情況

1.1 生產(chǎn)線的概況

規(guī)整填料生產(chǎn)線是空氣分離設(shè)備制造企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備；它由松卷機(jī)、沖壓機(jī)、清洗機(jī)、剪切機(jī)四個(gè)單元組成。安裝在松卷機(jī)上的箔料，以彎曲軟帶方式進(jìn)入沖壓機(jī)內(nèi)；箔料經(jīng)沖壓成形、被制作成填料帶；填料帶以彎曲軟帶方式進(jìn)入清洗機(jī)內(nèi)；洗凈干燥后的填料帶經(jīng)剪切機(jī)按照?qǐng)A的不同弦長(zhǎng)自動(dòng)剪切成填料片；填料帶在清洗機(jī)內(nèi)和剪切機(jī)上的驅(qū)動(dòng)由剪切機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)完成；填料片切斷后被操作人員取走、正反疊放并包裝成圓盤狀的規(guī)整填料。

1.2 車間作息時(shí)間

上班時(shí)間為8:00～16:30；8:00～8:20是早會(huì)時(shí)間；11:15～11:30是餐前休息時(shí)間；11:30～12:15是進(jìn)餐時(shí)間；12:15～12:30是餐后休息時(shí)間；16:00～16:15是班后整理時(shí)間；16:15～16:30是洗浴時(shí)間；班中有4次15分鐘的模具潤(rùn)滑、清理與短暫休息時(shí)間。

1.3 車間現(xiàn)場(chǎng)觀察

（1）剪切機(jī)每次剪切時(shí)間為0.1分鐘，每片剪切損料長(zhǎng)度為10mm。（2）操作人員沒(méi)有完全按照操作規(guī)程要求進(jìn)行沖壓機(jī)運(yùn)行速度的設(shè)置，如：制作波距為19mm填料片時(shí)，操作規(guī)程要求設(shè)置為320轉(zhuǎn)/分鐘，但有的設(shè)置為約300轉(zhuǎn)/分鐘、有的設(shè)置得更低。經(jīng)詢問(wèn)得知，設(shè)置為約300轉(zhuǎn)/分鐘的是因?yàn)槲丛O(shè)置到位；設(shè)置得更低的是因?yàn)椋河?條生產(chǎn)線沖壓機(jī)被安裝在底盤上、底盤接觸地面面積大，如果設(shè)置為320轉(zhuǎn)/分鐘則地面振動(dòng)會(huì)很大（注：2臺(tái)沖壓機(jī)安裝了底盤，是為了滿足遠(yuǎn)程移動(dòng)式制造的集約化運(yùn)輸需要）。（3）箔料軟帶一般一直處于低位，即松卷機(jī)展開(kāi)箔料卷的速度遠(yuǎn)大于沖壓機(jī)進(jìn)給速度（只有當(dāng)松卷機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，箔料軟帶才會(huì)被拉直）。（4）填料帶軟帶變化情況很大：或處于低位、或處于高位、或被拉直；當(dāng)軟帶處于最低位時(shí)，沖壓機(jī)運(yùn)行停止；當(dāng)軟帶處于最高位時(shí)，剪切機(jī)運(yùn)行停止。（5）剪切機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用伺服系統(tǒng)，其啟動(dòng)和停止能在瞬間完成，運(yùn)行速度是勻速的；剪切機(jī)運(yùn)行速度是由人機(jī)界面設(shè)置的。（6）剪切機(jī)上有一只能感應(yīng)到填料片的檢測(cè)器；如果填料片切斷后沒(méi)有被操作人員及時(shí)取走，檢測(cè)器感應(yīng)到檢測(cè)信號(hào)，則剪切機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)不啟動(dòng)、形成剪切后的短暫停機(jī)；觀察中我們將這一功能的設(shè)計(jì)稱為“防呆設(shè)計(jì)”。

2 生產(chǎn)線OEE的初步計(jì)算

2.1 合格填料片總長(zhǎng)度的計(jì)算

用Excel軟件編制含有函數(shù)計(jì)算功能的填料片長(zhǎng)度計(jì)算表（見(jiàn)表1，每片填料片長(zhǎng)度以圓的弦長(zhǎng)為數(shù)學(xué)模型計(jì)算），輸入“填料直徑”和“填料片厚度”，表格會(huì)自動(dòng)生成“整只填料的填料片總片數(shù)”和“每片填料片長(zhǎng)度”；從剪切機(jī)人機(jī)界面上讀取開(kāi)始制作和制作結(jié)束時(shí)的填料片序號(hào)，根據(jù)填料片序號(hào)和表格求和功能，在表格中讀出計(jì)算周期內(nèi)合格填料片總長(zhǎng)度。

2.2 剪切機(jī)運(yùn)行速度理論值的計(jì)算

考慮到填料帶成形速度、填料帶軟帶裕量和剪切時(shí)間，剪切機(jī)運(yùn)行速度應(yīng)該設(shè)置為略大于或等于填料帶成形速度（即沖壓機(jī)運(yùn)行速度與填料片波距的乘積）；如果設(shè)置值小于該值，則填料帶成形速度超前于剪切機(jī)運(yùn)行速度，填料帶軟帶經(jīng)常處于最低位，沖壓機(jī)也經(jīng)常處于停止運(yùn)行狀態(tài)，影響了設(shè)備生產(chǎn)效率的發(fā)揮；如果設(shè)置值大于該值很多，填料帶可能會(huì)因?yàn)檫\(yùn)行速度太快、不能被清洗機(jī)完全除盡油脂和干燥，不能達(dá)到空氣分離設(shè)備制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

為了方便計(jì)算，選取剪切機(jī)運(yùn)行速度理論值=沖壓機(jī)運(yùn)行速度×填料片波距=V×λ。

2.3 生產(chǎn)線OEE的初步計(jì)算結(jié)果

OEE=合格品理論加工時(shí)間÷負(fù)荷時(shí)間；負(fù)荷時(shí)間=日歷工作時(shí)間-計(jì)劃停機(jī)時(shí)間-設(shè)備外部因素停機(jī)時(shí)間；表2中的1～3三個(gè)研究項(xiàng)次給出了OEE的初步計(jì)算結(jié)果。

3 分析與改進(jìn)

3.1 差距

從表2中可以看出，研究項(xiàng)次1～3的OEE=40%～64%，處于一個(gè)較低的水平；這與OEE=85%的世界級(jí)標(biāo)準(zhǔn)存在著很大的差距，需要采取改進(jìn)措施、提升OEE指標(biāo)。

3.2 OEE三要素的還原

為了分析OEE低的原因，必須還原OEE三個(gè)要素值；還原的目的是為了尋找效率損失發(fā)生在哪里。表2備注欄4已計(jì)算出了研究項(xiàng)次3的OEE三要素值，從中不難發(fā)現(xiàn)：OEE低（等于64%）的主要原因是性能開(kāi)動(dòng)率低（等于66.0%）。

3.3 設(shè)備六大損失與OEE三要素的關(guān)系

根據(jù)現(xiàn)代設(shè)備管理工程理論，設(shè)備損失可概括為6個(gè)部分（常被稱作“設(shè)備6大損失”），它們是：①故障停機(jī)損失；②設(shè)置、調(diào)整和初始化損失；③速度降低損失；④空運(yùn)轉(zhuǎn)與短暫停機(jī)損失；⑤返修與廢品損失；⑥初期不良損失。

設(shè)備6大損失恰是OEE三要素的研究對(duì)象：時(shí)間開(kāi)動(dòng)率研究的是時(shí)間損失（時(shí)間損失包括6大損失中的①與②），性能開(kāi)動(dòng)率研究的是速度損失（速度損失包括6大損失中的③與④）；合格品率研究的是質(zhì)量損失（質(zhì)量損失包括6大損失中的⑤與⑥）。

3.4 分析與改進(jìn)措施

性能開(kāi)動(dòng)率低，這與“速度降低損失”和“空運(yùn)轉(zhuǎn)與短暫停機(jī)損失”有直接關(guān)聯(lián)。這一分析結(jié)果，與我們車間現(xiàn)場(chǎng)觀察情況是極其相符的。由此，我們提出以下改進(jìn)措施：（1）提高沖壓機(jī)運(yùn)行速度：其速度應(yīng)按照操作規(guī)程的要求設(shè)置到位；對(duì)于有底盤的、振動(dòng)很大的2臺(tái)沖壓機(jī)，應(yīng)在其底盤與地面之間增加減振效果良好的隔振墊，確保沖壓機(jī)能夠在操作規(guī)程規(guī)定的運(yùn)行速度下安全可靠運(yùn)行。（2）提高剪切機(jī)運(yùn)行速度：其速度應(yīng)設(shè)置為約大于或等于填料帶成形速度，即沖壓機(jī)運(yùn)行速度×填料帶波距（筆者注：在此運(yùn)行速度下制作的規(guī)整填料，經(jīng)測(cè)試滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于清潔度的要求）。（3）為消除填料片剪切后的短暫停機(jī)時(shí)間，建議履行設(shè)備變更程序，取消剪切機(jī)上的、人性化而非安全保障的“防呆設(shè)計(jì)”功能；同時(shí)為避免因取消“防呆設(shè)計(jì)”功能后操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度的過(guò)多增加，建議改變車間作息時(shí)間：將原先餐前、餐后各15分鐘的休息時(shí)間，調(diào)整為上午中途和下午中途各15分鐘的休息時(shí)間。

表1 填料片長(zhǎng)度計(jì)算表

表2 OEE的計(jì)算

3.5 改進(jìn)試驗(yàn)后的OEE計(jì)算

改進(jìn)后的OEE計(jì)算，見(jiàn)表2中研究項(xiàng)次4給出的計(jì)算結(jié)果：OEE上升為76%；表2備注欄5也表明，此時(shí)的性能開(kāi)動(dòng)率上升為78.3%。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)規(guī)整填料生產(chǎn)線OEE的初步研究，我們采取了有針對(duì)性的改進(jìn)措施，較滿意地達(dá)到了我們的提升初衷：OEE由原先的40%～64%提升到76%（當(dāng)然還存在著有待于今后進(jìn)一步提升的空間）。在推進(jìn)TPM和精益生產(chǎn)的實(shí)踐中，我們真切感受到：OEE既是衡量設(shè)備生產(chǎn)效率的科學(xué)指標(biāo)，又是幫助尋找生產(chǎn)效率提升手段的有效工具；在運(yùn)用OEE工具的時(shí)候，我們還必須進(jìn)行切合實(shí)際的分析與判斷，找出關(guān)鍵途徑和改進(jìn)措施，不能陷入那些“刻意追求面廣的OEE、形式化的OEE和不切實(shí)際的OEE”的認(rèn)識(shí)誤區(qū)，這些認(rèn)識(shí)誤區(qū)只會(huì)帶來(lái)誤解和事倍功半的結(jié)果，影響OEE工具的作用發(fā)揮。

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