設備綜合效率OEE的分析與改善

趙軍強 邱德發(fā)

陜西法士特汽車傳動集團有限責任公司咸陽精密機械分公司

設備綜合效率OEE的分析與改善

趙軍強 邱德發(fā)

陜西法士特汽車傳動集團有限責任公司咸陽精密機械分公司

隨著市場競爭的日趨激烈，勞動力成本的上升和我國生產(chǎn)技術(shù)革新步伐的加快，國內(nèi)很多企業(yè)已經(jīng)開始由勞動力密集型向技術(shù)密集型或資本密集型轉(zhuǎn)化，這一轉(zhuǎn)化的特點之一就是對設備投資的比重增加，設備正在朝著高效率，集成化、自動化和無人化的狀態(tài)發(fā)展，企業(yè)對于設備應用的依賴程度越來越高，對操作者設備操作和維護的技能要求越來越高，設備的穩(wěn)定性越來越重要。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，為了解決這一問題，國際制造業(yè)提出了綜合設備效率(OEE)的概念。

設備管理;設備綜合效率;時間利用率;合格品率

設備綜合效率(Overall Equipment Effectiveness，簡稱OEE)是設備的生產(chǎn)產(chǎn)品的能力，它是時間利用率、設備性能率、合格品率的乘積，其本質(zhì)就是實際生產(chǎn)合格產(chǎn)品所用的時間與負荷時間的比值。OEE是一種衡量設備總體性能的手段，不僅考察設備在時間上的利用情況，也考察由于操作和工藝造成的性能降低和合格品率的問題，提示時間去哪了，如何向時間要效益，解決企業(yè)重點設備綜合效率偏低等問題，達到向時間要效益和降低生產(chǎn)成本的目的。

1 OEE的時間分析

許多進行OEE分析與改善的企業(yè)對時間的計算并不準確，概念不是很清楚，為此，通過圖1對OEE所涉及的時間進行分析和歸納后，可一目了然，也便于計算和分析。

1.1 日歷總時間

圖1中的日歷總時間，是指“從一個標準時間點，到另一個標準時間點所經(jīng)過的時間”，例如，1月有31天，每天有24小時，日歷總時間是由正常出勤時間和節(jié)假日兩部分組成。

節(jié)假日時間是指根據(jù)各國、各民族的風俗習慣或紀念要求，由國家法律統(tǒng)一規(guī)定的用以進行慶祝及度假的休息時間。節(jié)假日時間仍出勤上班的時間應該計入出勤時間，具體的統(tǒng)計時間應和實際相符。

1.2 正常出勤時間

正常出勤時間是由可操作時間(計算理論班產(chǎn)時間)和計劃性維護和用餐時間兩部分組成。正常出勤時間要分兩部分理解，即人的出勤時間和設備的出勤時間。例如：員工2班倒，員工每天正常出勤8小時，但對于設備的出勤則是16小時。計劃性維修和用餐時間指的是：班前班后15分鐘設備點檢和清掃時間，班中1小時吃飯時間，以及設備周末保養(yǎng)和月底保養(yǎng)時間，設備二級保養(yǎng)，設備大項修等計劃性的停機時間。

1.3 可操作時間

可操作時間(計算理論班產(chǎn)時間)是由負荷時間和待料、待人、無動力時間兩部分組成。待料、待人、無動力時間屬于計劃外和無負荷停機的時間范疇。這里用可操作總時間和日歷總時間相比較，發(fā)現(xiàn)日歷總時間減去公司有計劃性的停機時間就是可操作時間，所以說可操作時間可以用來計算理論班產(chǎn)時間。

待料、待人、無動力導致的停機時間是指非計劃性的，公司有生產(chǎn)計劃和需求，但是由于突發(fā)異常導致的待料、待人和無動力導致的停機時間，這樣的停機情況是異常的，需要分析改善。

1.4 負荷時間

負荷時間是由利用時間(運轉(zhuǎn)時間)和故障停機、調(diào)整時間兩部分組成。故障停機、調(diào)整的停機時間應包括以下幾種異常情況所引起的停機時間：

a、故障：未預料到的設備故障停機(維修紀錄)；

b、切換：從換產(chǎn)開始(上一種產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)束)到下一種產(chǎn)品按要求生產(chǎn)出來(生產(chǎn)操作紀錄)。

c、調(diào)整：頻繁的檢測、調(diào)節(jié)、清理等以降低問題(例：質(zhì)量缺陷)的發(fā)生；

d、啟動：設備恢復后，重新開始生產(chǎn)至達到要求所經(jīng)歷的時間(生產(chǎn)操作紀錄)。

e、停機：從正常生產(chǎn)至設備完全停止所經(jīng)歷的時間，例如：熱處理設備停機。

1.5 利用時間

利用時間(運轉(zhuǎn)時間)由凈利用時間和速度損失、小停機、空轉(zhuǎn)時間兩部分組成。速度損失是指設備實際運行操作速度低于該品種生產(chǎn)時的標準設計速度所引起的時間損失，速度損失=加工數(shù)×(實際CT-理論CT )；小停機是指未預料或未統(tǒng)計出的設備停機(喝水、上廁所、上道工序和下道工序銜接不好)時間，小停機=利用時間-加工數(shù)×實際CT；空轉(zhuǎn)時間是指理論CT與刀具加工時間(即設備切削等對工件加工的時間)的時間差，即輔助時間，包括人的動作，測量，通過人機協(xié)作統(tǒng)計，工藝改進，標準作業(yè)研究人的動作可以減少空轉(zhuǎn)。

圖1 OEE的時間分析

1.6 凈利用時間

凈利用時間由價值時間和廢品時間兩部分組成。

凈利用時間=利用時間-速度損失-小停機-空轉(zhuǎn)時間=利用時間-加工數(shù)×(實際CT-理論CT )-(利用時間-加工數(shù)×實際CT)=利用時間-加工數(shù)×實際CT+加工數(shù)×理論CT –利用時間+加工數(shù)×實際CT=加工數(shù)×理論CT。

價值時間=合格品數(shù)×理論CT。

1.7 理論班產(chǎn)量和實際班產(chǎn)量的關系

理論班產(chǎn)量核定定義是：理論班產(chǎn)量是指在各種條件最優(yōu)化時，忽略各種操作誤差、損耗所得出的產(chǎn)量。而實際班產(chǎn)量只能無限接近理論班產(chǎn)量，但絕不會高于理論班產(chǎn)量。需要注意的是，有些不確定的損耗時間，如工作期間喝水、如廁等，都要包含到理論班產(chǎn)量的總時間內(nèi)。

理論Cycle Time ： 設備制造公司提示的或者設備設置后最佳的狀態(tài)下單位產(chǎn)品的生產(chǎn)所需要的時間(更新改造后的設備按當前狀態(tài)計算)。實際Cycle Time ： 作業(yè)環(huán)境和限制條件等發(fā)生影響后實際開動時得到的結(jié)果上平均使用的開動速度。這里需要注意的是有些設備是單件工件進行生產(chǎn)，此時CT指單件的加工周期時間，有些設備則是兩件或多件工件同時進行生產(chǎn)，則CT指一批的加工周期時間。

1.8 合格品率

合格品率=價值時間/凈利用時間=(合格品數(shù)×實際CT)/(生產(chǎn)品數(shù)×實際CT)=合格品數(shù)/生產(chǎn)品數(shù)。

上邊的這個計算公式大家可能比較容易理解，但是這里有個情況必須進行說明，如果一臺設備只生產(chǎn)一種產(chǎn)品，那么實際CT只有一種，所以合格品率=合格品數(shù)/生產(chǎn)品數(shù)，但是如果一臺設備生產(chǎn)兩種或更多的產(chǎn)品，則合格品率=(A產(chǎn)品合格品數(shù)×A產(chǎn)品實際CT+ B產(chǎn)品合格品數(shù)×B產(chǎn)品實際CT+……)/(A產(chǎn)品生產(chǎn)品數(shù)×A產(chǎn)品實際CT+ B產(chǎn)品生產(chǎn)品數(shù)×B產(chǎn)品實際CT+……)≠合格品總數(shù)/生產(chǎn)品總數(shù)。所以在設備綜合效率的統(tǒng)計分析過程中，真正的合格品率=價值時間/凈利用時間，在單臺設備，單一品種生產(chǎn)情況下，可以用合格品率來直接使用。在其他情況下，我們用“合格品率”來統(tǒng)一代表“價值時間/凈利用時間”。

2 OEE的數(shù)據(jù)收集和計算

OEE數(shù)據(jù)收集是提高設備綜合效率最關鍵的一步，但許多企業(yè)流于形式或數(shù)據(jù)不夠準確等原因，使計算出的OEE對實際工作并無任何指導意義，改善更是無從談起。選擇OEE數(shù)據(jù)收集的設備，一般是企業(yè)中瓶頸設備或關鍵過程設備。操作工每班都要收集和記錄數(shù)據(jù)，班組長和管理人員每天要審核數(shù)據(jù)的準確性。主要包括：設備故障，換產(chǎn)、調(diào)整，啟動停機，速度損失、小停機，空轉(zhuǎn)，質(zhì)量缺陷損失等設備的6大損失時間。

OEE=時間利用率×設備性能率×合格品率=(利用時間/負荷時間)×凈利用時間/利用時間)×(價值時間/凈利用時間)=價值時間/負荷時間=合格品數(shù)×理論節(jié)拍/負荷時間。

(1)時間利用率=利用時間/負荷時間，反映的是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)設備性能率=凈利用時間/利用時間，反映了設備的性能發(fā)揮情況、度量了設備的短暫停機、空轉(zhuǎn)、速度降低等性能損失。

(3)合格品率=價值時間/凈利用時間=(合格品數(shù)×實際節(jié)拍)/(生產(chǎn)品數(shù)×實際節(jié)拍)=合格品數(shù)/生產(chǎn)品數(shù)，反映了設備的有效工作情況，度量了設備的加工廢品、不良修正和利用率損失。

國內(nèi)有些企業(yè)獲得的理論節(jié)拍不準確的原因，大多是因為設備生產(chǎn)廠家提示的或設備設置在最佳狀態(tài)下的生產(chǎn)單位產(chǎn)品所需要的時間。但如果該設備經(jīng)過技術(shù)改造，則應按改造后的新節(jié)拍確定，否則會出現(xiàn)設備性能率大于100%的情況。下面用一個例子詳細說明OEE的計算問題。

某企業(yè)每班8小時，午休時間為20分鐘，用餐時間為40分鐘，開會時間5分鐘，換切削液的時間為10分鐘，故障停機時間為35分鐘，理論節(jié)拍為70秒(1.17分鐘)，每班結(jié)束生產(chǎn)了250個零件，其中有 6個不合格 (2個在線返修，3個離線返修，1個報廢)，那么計算出的OEE指標分別是：

時間利用率=(8×60-20-40-5-10-35)/(8×60-20-40-5)=370/415 =89.2%

設備性能率=(1.17×250)/370=79%

合格品率=(250-6)/250=97.6%

OEE=89.2%×79%×97.6%=68.8%

如不進行分析改善也可以直接計算OEE=(250-6)×1.17/415 =68.8%

3 OEE的分析和改善

單臺設備OEE值已統(tǒng)計并計算出來，也僅從整體上衡量了相關指標情況。為了便于分析研究和提高效率，有必要將其中的3大績效指標統(tǒng)計出來。例如，時間利用率的改善主要是做成餅圖分析原因并有針對性地加強對設備故障的管理，通過各種措施縮短快速換產(chǎn)以及啟動損失時間。設備性能率主要是將速度損失、小停機和空轉(zhuǎn)損失等做成餅圖來分析原因并進行改善。合格品率主要是分析合格品利用的時間，缺陷的損失時間。同樣，做成餅圖也是為了分析原因，并有針對性的進行改善。

將設備故障，換產(chǎn)、調(diào)整，啟動停機，速度損失、小停機，空轉(zhuǎn)，質(zhì)量缺陷損失等設備的6大損失做成負荷餅圖后，可分析出相關損失占設備OEE指標的影響程度，此乃狹義上的OEE損失。廣義OEE的設備利用率=負荷時間/日歷時間，產(chǎn)能利用率(TEEP)=設備利用率×OEE。同樣需要做成餅圖，找出影響設備利用率的因素并進行改善。

OEE要應用在一臺機器上(視一條生產(chǎn)線為一臺機器也可)而不能應用在整個生產(chǎn)車間或全廠上，這樣才有意義。設備的OEE統(tǒng)計分析主要是針對關鍵設備或瓶頸設備進行，提升其設備生產(chǎn)效率，精益生產(chǎn)線必須考慮生產(chǎn)線的平衡率(整體負荷時間一致)，分析整條生產(chǎn)線的OEE指標意義在于，通過改善提高其中設備OEE指標較低的設備來提高整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力，能夠從整體指標上衡量我們工作的成效。單臺設備的OEE值統(tǒng)計出來了，有時候我們不得不對精益生產(chǎn)單元線進行考量，此時可以將一條生產(chǎn)線看成一臺設備，抓住瓶頸設備，瓶頸時間=耗時最長的工位所需作業(yè)時間，統(tǒng)計時只需要考慮其他設備對瓶頸設備影響程度來統(tǒng)計瓶頸設備的基礎數(shù)據(jù)，例如：某條單元線共計4臺設備，A設備為01工序，B設備和C設備為02工序，D設備為03工序，D設備為瓶頸設備，如果A設備的停機時間為2小時，則D設備停機為2小時，如果B設備停機2小時，則D設備的影響時間為1小時。單元線的OEE基礎數(shù)據(jù)統(tǒng)計主要看對瓶頸設備的影響程度來決定，著重統(tǒng)計瓶頸設備的OEE。

4 結(jié)語

OEE的計算方法比較簡單，之所以用比較復雜的公式分別進行計算，主要是為了便于分析問題，從而分析出設備的6大損失，并采取相應的應對措施進行改善。設備綜合效率OEE涉及到了設備最終的產(chǎn)品品質(zhì)環(huán)節(jié)，從考核方法上要比國內(nèi)企業(yè)廣泛使用的設備完好率、設備利用率等指標科學的多。但是，如何在生產(chǎn)中更加充分地利用OEE這一量化指標來解決產(chǎn)能和持續(xù)改進等問題，則是企業(yè)所面臨的一個重要課題，也是能否達到增加設備的有效利用，提高生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成本等目標的關鍵，還需要不斷地進行科學探討和逐步完善。