設(shè)備利用率OEE計算

1、如何計算工廠的整體設(shè)備效能日本工廠設(shè)備維修保養(yǎng)協(xié)會的Seiichi Nakajima曾表示，對于分散式生產(chǎn)的制造商來說，工廠整體設(shè)備效能（以下簡稱OEE）如果能達到85%，就可以被公認為世界一流的。然而實際上目前并沒有一個通用的工廠整體設(shè)備效能的計算方法。在進行車間的OEE的數(shù)據(jù)處理計算時，應(yīng)考慮多種因素。下面介紹的方法包含了一種計算生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程的OEE，它也可推廣用于計算整個工廠的OEE。計算生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程上的OEE如果所有的機器相對于生產(chǎn)率和生產(chǎn)能力來說其貢獻是相同的，那么計算生產(chǎn)線的OEE就簡單了。但是完全均衡的生產(chǎn)線幾乎沒有，并且它也不能代表大多數(shù)工廠的真實情況。另外，大多數(shù)工廠

2、并非都是一條筆直的生產(chǎn)線，其生產(chǎn)的產(chǎn)品部件能從一臺機器非常和諧的傳到另一臺機器而且設(shè)備之間也非常諧調(diào)。實際上，一個生產(chǎn)流程往往是非常復(fù)雜的，生產(chǎn)線上的機器有些是串聯(lián)關(guān)系，有些是并行工作，而且它們常常還有旁路流程。因此直接計算生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程的OEE而不計算各單個機器的OEE是不可能的。生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程的OEE計算，在理論上認為整個生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程是一個單獨的機器，它理論上的生產(chǎn)周期等于生產(chǎn)流程中瓶頸機器的生產(chǎn)周期。例如，如果一條生產(chǎn)線上有三個機器，它們的生產(chǎn)周期分別為：3秒，2秒和4秒，則總的生產(chǎn)流程周期為4秒，即為瓶頸機器的生產(chǎn)周期。生產(chǎn)線作為一個整體，在4秒鐘之內(nèi)它只能生產(chǎn)一個產(chǎn)品。一個生

3、產(chǎn)流程的關(guān)鍵是它要在瓶頸機器這一環(huán)節(jié)上保持一個高的可用度、生產(chǎn)率和優(yōu)質(zhì)率。在典型的生產(chǎn)流程中各臺機器的加工生產(chǎn)之間都有一定的時間冗余，如果這個時間冗余能夠控制或允許一些機器短暫時間的停機，而不影響整個的生產(chǎn)流程，則它并不影響整個生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程上的生產(chǎn)率。如果這個時間冗余不能彌補其它機器的短暫停機時間，瓶頸機器就會由于沒有原料而停機或阻塞下面的流程，而不能生產(chǎn)出額外的資料。在所有的情形下，監(jiān)控瓶頸機器的可用度和生產(chǎn)率，可提供一個非常好的整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)剖面。關(guān)于優(yōu)質(zhì)率，這里有兩個關(guān)于生產(chǎn)缺陷的理論。第一個理論主張，在瓶頸機器之前，生產(chǎn)線上生產(chǎn)出了有質(zhì)量缺陷的產(chǎn)品，只有當因這些質(zhì)量缺陷導(dǎo)致瓶頸機

4、器停頓（即由于缺少原料而使瓶頸機器停機）時，才稱這些質(zhì)量缺陷會影響到生產(chǎn)線和整個生產(chǎn)流程的產(chǎn)品產(chǎn)量。而在瓶頸機器這一環(huán)節(jié)上或它之后出現(xiàn)有質(zhì)量缺陷的產(chǎn)品則肯定會影響到生產(chǎn)線和整個生產(chǎn)流程的產(chǎn)量。它也因此會影響優(yōu)質(zhì)率。質(zhì)量專家和“零概率”觀念都認為，任何的質(zhì)量問題都是不能接受的，并且我們應(yīng)該盡力讓我們的指示器顯示出所有的質(zhì)量缺陷，不管它們是出現(xiàn)在瓶頸機器這一環(huán)節(jié)之前還是之后。這種觀點是正確的，但有些質(zhì)量缺陷確實比另一些重要。在資源有限的情況下，應(yīng)該把更加重要的質(zhì)量問題放在第一位。在瓶頸機器這一環(huán)之后的質(zhì)量問題要比在它之前的質(zhì)量問題更嚴重，所以，要把瓶頸機器這一環(huán)節(jié)之后出現(xiàn)的質(zhì)量問題放在第一位。下面

5、的步驟提供了一種計算生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程的OEE的方法。它已經(jīng)被用于計算一個具有57個機器之多的生產(chǎn)線，并具有多個旁路流程和兩個同時作業(yè)瓶頸設(shè)備的生產(chǎn)流程的OEE計算。它們能夠適用于任何的車間。1仔細繪制所有制造過程的步驟流程圖。標出所有的機器，轉(zhuǎn)換點，材料傳遞過程。有時這個過程已經(jīng)以工藝流程圖的形式做過了。2確定在何部位將產(chǎn)品進行分解，由于存在產(chǎn)品的組裝或半成品的存儲問題，可以將整個生產(chǎn)過程分割成許多子過程。車間的情況不同，劃分的標準也不盡相同。典型的情況下，可以根據(jù)機器組（它們組成一個生產(chǎn)區(qū)域）進行劃分、或根據(jù)連接的緊密程度劃分、或根據(jù)構(gòu)成產(chǎn)品的子部件劃分。例如，經(jīng)常將最后的裝配過程分割成許多

6、子裝配過程，尤其是在子部件儲藏在庫房中、單獨出售或沒有現(xiàn)貨時。3分別為每一個單獨的生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程繪制一張流程圖。標出每一個生產(chǎn)機床的生產(chǎn)能力（或理論的周期時間），和轉(zhuǎn)換（資料的處理或調(diào)運）操作。定位出瓶頸操作項目。要考慮到多臺機器可能執(zhí)行同一個操作或最終產(chǎn)品可能需要多個正在被加工的部件。4把整個運行過程看成是一個單獨的機器，利用計算單獨機器OEE的公式計算，并按下述步驟的進行修改。5生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程的可用度等于整個過程中瓶頸機器的可用度。如果有多個機器均為瓶頸，那么生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程的可用度就等于這些機器可用度的加權(quán)平均值。每一臺機器的權(quán)值與其生產(chǎn)能力成正比例。6生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程的生產(chǎn)率等于瓶

7、頸機器的生產(chǎn)率。同樣，如果瓶頸機器有多個，生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程的生產(chǎn)率等于各臺瓶頸機器生產(chǎn)率的加權(quán)平均值，生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程上所有部件的運行等同于所有被視為瓶頸機器的運行。7生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程的優(yōu)質(zhì)率按下面的方法計算：運行中的總部件數(shù)等于總的運行于瓶頸操作過程中的部件數(shù)。，只有當質(zhì)量缺陷和劣質(zhì)產(chǎn)品出現(xiàn)在瓶頸機器這一環(huán)之上或之后時，它們才被視為影響優(yōu)質(zhì)率的因素。如果它們出現(xiàn)在瓶頸機器之前，并造成瓶頸機器因缺少原料而停機，則它們才會降低瓶頸機器的可用度。如果質(zhì)量缺陷和劣質(zhì)產(chǎn)品并沒有造成瓶頸機器因缺少原料而使瓶頸機器停機，雖然它們確實影響到了單元的平均生產(chǎn)成本，但它并不影響整個的生產(chǎn)流程生產(chǎn)線的生產(chǎn)率。生產(chǎn)

8、線或生產(chǎn)流程的OEE的計算，為將所有固定資產(chǎn)看作為一個整體提供了一個很好的提示。相應(yīng)的圖表“工藝流程圖例”顯示了如何計算生產(chǎn)線或生產(chǎn)流程的OEE。下面的一些事件可以通過上述例子來確定。Ø       在磨床上，滿足生產(chǎn)一件產(chǎn)品的平均生產(chǎn)率為1.6秒。這個數(shù)字反映了兩個磨床平均生產(chǎn)率，為了生產(chǎn)一個最終產(chǎn)品它們必須生產(chǎn)兩個件。Ø       在車床上，2.5秒可以生產(chǎn)4個件。由于生產(chǎn)一個最終產(chǎn)品車床必須生產(chǎn)兩個件，所以每2.5秒鐘車床可以提供兩個產(chǎn)品，或每1.

9、5秒鐘車床可以提供一個產(chǎn)品。Ø       鉆床可以每0.75秒的速度為最終產(chǎn)品提供部件。Ø       裝配操作可以每秒鐘裝配一個產(chǎn)品。對于這一生產(chǎn)流程，磨床的生產(chǎn)周期最長，因此它是瓶頸操作環(huán)節(jié)。這個生產(chǎn)操作過程作為一個整體，即使其它的機器的生產(chǎn)效率再高，在每1.6秒鐘它只能生產(chǎn)一個產(chǎn)品。這種生產(chǎn)力不平衡的生產(chǎn)類型在北美的離散型生產(chǎn)制造廠中是非常普遍的。為了計算這個生產(chǎn)流程的OEE，應(yīng)特別注意下面的這些信息：Ø   

10、;    時間周期為一個工作班或8小時；Ø       設(shè)備停機時間。磨床需30分鐘進行維修，磨床需45分鐘進行維修和20分鐘進行預(yù)防性維修。所有的車床需10分鐘進行預(yù)防性維修并且車床需30分鐘進行維修；鉆床不需停機維修，裝配線需1小時停機維修；Ø       每一個工作班的產(chǎn)品數(shù)量顯示在相應(yīng)的圖表中。該生產(chǎn)線的OEE的計算：可用度等于瓶頸機器的可用度或等于磨床的可用度。磨床1的可用度（8小時工作班-0.5小時停機時間）/8小

11、時93.7%磨床2的可用度（8小時工作班-0.75小時停機時間-0.33小時預(yù)防性維修時間）/（8小時工作班時間0.33小時預(yù)防性維修時間）90.0%磨床的加權(quán)平均可用度：磨床1的理論工作周期為1.5秒鐘每件或每分鐘40件，其可用度為93.7%。磨床2的理論工作周期為1.7秒鐘每件或每分鐘35.3件，其可用度為90%。·加權(quán)平均可用度（93.7%*40+90%*35.3）/（40+35.3）92.0%生產(chǎn)線生產(chǎn)率：磨床1的生產(chǎn)率1.5秒/件*15600件/7.5小時*3600秒/小時86.7%磨床2的生產(chǎn)率1.7秒/件*12600件/6.92小時*3600秒/小時86.0%磨床的加權(quán)

12、平均生產(chǎn)率（86.7%*40+86.0%*35.3）/（40+35.3）84.4%優(yōu)質(zhì)率生產(chǎn)流程的優(yōu)質(zhì)率等于瓶頸操作過程中所有生產(chǎn)部件數(shù)減去發(fā)生在瓶頸機器這一環(huán)之上或它之后的所有質(zhì)量缺陷和劣質(zhì)產(chǎn)品數(shù)量，并除以瓶頸操作過程中生產(chǎn)的所有部件數(shù)。磨削加工過程中生產(chǎn)的所有部件數(shù)28200個部件/2臺機器每一裝配線14100。磨削加工過程中或它之后生產(chǎn)的所有質(zhì)量缺陷或劣質(zhì)產(chǎn)品數(shù)量（磨床1生產(chǎn)的44件+磨床2生產(chǎn)的32件）/2臺機器每一裝配線38。車床生產(chǎn)的質(zhì)量缺陷48件/2臺機器每一裝配線24。有三個裝配產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷。鉆床產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷不計算在內(nèi)，因為如果沒有足夠的因鉆床產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷而使瓶頸機器挨餓

13、，那么它們并不影響整個的生產(chǎn)流程或生產(chǎn)線的生產(chǎn)率。因此，總共的生產(chǎn)缺陷或劣質(zhì)產(chǎn)品數(shù)量為38+24+3565。整個生產(chǎn)流程或生產(chǎn)線的優(yōu)質(zhì)率（14200-65）/1420099.5%整個生產(chǎn)流程或生產(chǎn)線的OEE等于可用度乘以生產(chǎn)率乘以優(yōu)質(zhì)率，或92.0%*86.4%*99.5%79.1%。這個例子描述了一個簡單的生產(chǎn)流程。許多車間的生產(chǎn)流程并不都這樣簡單。建立起一個對于所有過程都有意義的OEE計算方法的關(guān)鍵，是準確的繪制每一個加工流程的理論的運行周期，使它能與流程中的瓶頸操作相一致。瓶頸操作可能會隨著流程的改進而變化。在例子流程中，磨床可以被改進（或安裝新的設(shè)備）。這個程序能夠提高磨床的效率，并提

14、高流程的生產(chǎn)率。如果磨床的效率可以被提高多于96件/分鐘（磨床的生產(chǎn)率），車床就會變成瓶頸機器，并且整個生產(chǎn)流程或生產(chǎn)線的OEE的計算就會改變。Charlie Robinson是Robinson顧問委員會的負責人，7060 Boyd Ave, Suit 1,Eden Prairie,MN55346;(612)949-0024.二企業(yè)OEE計算問題的解決摘要：本文引入非設(shè)備因素停機概念，使計算得的OEE更能真實反映設(shè)備維護的實際狀況，讓設(shè)備完全利用的情況由完全有效生產(chǎn)率的指標來反映。同時介紹不同情況下如何分析設(shè)備損失的PM分析流程。OEE(Overall Equipment Effectiven

15、ess), 即設(shè)備綜合效率，其本質(zhì)就是設(shè)備負荷時間內(nèi)實際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值。企業(yè)在進行OEE計算時常常遇到很多迷惑的問題，如工廠停水、停電、停氣、停汽使設(shè)備不能工作，等待定單、等待排產(chǎn)計劃、等待檢查、等待上一道工序造成的停機，不知如何計算。本文引入非設(shè)備因素停機的概念，修改了OEE的算法，使計算得到的OEE更能夠真實反映設(shè)備維護的實際狀況，讓設(shè)備完全利用的情況由完全有效生產(chǎn)率這個指標來反映。同時介紹了在不同情況下如何分析設(shè)備損失的PM分析流程。一、OEE表述和計算實例OEE= 時間開動率×性能開動率×合格品率1,4其中，時間開動率 = 開動時間/負荷時間而，負荷時間 =

16、日歷工作時間-計劃停機時間開動時間 = 負荷時間 故障停機時間 設(shè)備調(diào)整初始化時間（包括更換產(chǎn)品規(guī)格、更換工裝模具、更換刀具等活動所用時間）性能開動率 = 凈開動率×速度開動率而，凈開動率 = 加工數(shù)量×實際加工周期/開動時間速度開動率 = 理論加工周期/實際加工周期合格品率 = 合格品數(shù)量/ 加工數(shù)量在OEE公式里，時間開動率反映了設(shè)備的時間利用情況；性能開動率反映了設(shè)備的性能發(fā)揮情況；而合格品率則反映了設(shè)備的有效工作情況。反過來，時間開動率度量了設(shè)備的故障、調(diào)整等項停機損失，性能開動率度量了設(shè)備短暫停機、空轉(zhuǎn)、速度降低等項性能損失；合格品率度量了設(shè)備加工廢品損失。例1:

17、 設(shè)某設(shè)備1天工作時間為8h, 班前計劃停機20min, 故障停機20min, 更換產(chǎn)品型號設(shè)備調(diào)整40min, 產(chǎn)品的理論加工周期為0.5min/件, 實際加工周期為0.8min/件, 一天共加工產(chǎn)品400件, 有8件廢品, 求這臺設(shè)備的OEE。計算：負荷時間 = 480-20 = 460 min開動時間 = 460 20 40 = 400 min時間開動率 = 400/460 = 87%速度開動率 = 0.5/0.8 = 62.5%凈開動率 = 400×0.8/400 = 80%性能開動率 = 62.5%×80% = 50%合格品率 = (400-8)/400 = 98

18、%于是得到 OEE = 87%×50%×98% = 42.6%。有些企業(yè)還可以根據(jù)生產(chǎn)的實際, 用便于統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來推算TPM2。例2設(shè)備負荷時間a = 100h，非計劃停機10h，則實際開動時間為b = 90h；在開動時間內(nèi)，計劃生產(chǎn)c = 1000個單元產(chǎn)品，但實際生產(chǎn)了d = 900個單元；在生產(chǎn)的e = 900個單元中，僅有f = 800個一次合格的單元。計算：可以簡化為OEE = （b/a）×（d/c）×（f/e）= （90/100）×（900/1000）×（800/900） = 72%OEE還有另一種表述方法，更適用于流動生

19、產(chǎn)線的評估, 即OEE= 時間開動率×性能開動率×合格品率而時間開動率 = 開動時間/計劃利用時間而，計劃利用時間 = 日歷工作時間-計劃停機時間開動時間 = 計劃利用時間 非計劃停機時間性能開動率 = 完成的節(jié)拍數(shù)/計劃節(jié)拍數(shù)其中計劃節(jié)拍數(shù) = 開動時間/標準節(jié)拍時間合格品率 = 合格品數(shù)量/加工數(shù)量這與前述的OEE公式實際上是同一的。例3：設(shè)某企業(yè)一個工作日的生產(chǎn)數(shù)據(jù)如表1。表1 某企業(yè)一個工作日的生產(chǎn)數(shù)據(jù)(The productive data of a working day from a factory) 注：標準節(jié)拍時間為3min計算：停機時間 = 115+12

20、 = 127 min 計劃開動時間 = 910 127 = 783 min時間開動率 = 783/910 = 86%計劃節(jié)拍數(shù) = 開動時間/標準節(jié)拍時間 = 783/3 = 261性能開動率 = 203/261 = 77.7%合格品率 = 一次合格品數(shù)/完成產(chǎn)品數(shù) = 152/203 = 74.9%于是得到OEE = 86% ×77.7%×74.9% = 50%二、 OEE的實質(zhì)如果追究OEE的本質(zhì)內(nèi)涵，其實就是計算周期內(nèi)用于加工的理論時間和負荷時間的百分比。請注意，當展開OEE公式，有OEE = 時間開動率×性能開動率×合格品率= （開動時間/負荷時

21、間）×（加工數(shù)量×實際加工周期/開動時間）×（理論加工周期/實際加工周期）×（合格產(chǎn)量/加工數(shù)量）= （開動時間×加工數(shù)量×實際加工周期×理論加工周期×合格產(chǎn)量） /（負荷時間×開動時間×實際加工周期×加工數(shù)量）約去分子、分母的公因子，OEE = （理論加工周期×合格產(chǎn)量）/負荷時間 = 合格產(chǎn)品的理論加工總時間/負荷時間這也就是實際產(chǎn)量與負荷時間內(nèi)理論產(chǎn)量的比值。三、 利用OEE進行損失分析既然上述的計算方法可以如此簡單，那么為什么要用這么復(fù)雜的公式呢？主要是為了分析問題。

22、計算OEE值不是目的，而是為了分析六大損失1。設(shè)備的OEE水平不高，是由多種原因造成的，而每一種原因?qū)EE的影響又可能是大小不同。在分別計算OEE的不同“率”的過程中，可以分別反映出不同類型的損失，如圖1所示。各類企業(yè)設(shè)備不同，損失也可能不同。我們當然可以靈活構(gòu)造不同的損失分析圖。圖2顯示了某一特定企業(yè)的8大損失狀況。進一步，我們還可以結(jié)合運用PM分析方法（即通過物理現(xiàn)象尋求人、機、料、法、環(huán)等原因的分析方法）， 對OEE不高的原因進行分析。例如，當設(shè)備的OEE水平不高，從OEE計算看出是時間開動率低下，于是將時間開動率用方框框起來，再問為什么時間開動率不高，發(fā)現(xiàn)是設(shè)備故障引起，再繼續(xù)往下分

23、析，直到找出根本原因為止。如圖3所示2。企業(yè)還可以利用魚骨分析方法從OEE的水平追溯各種損失和原因，例如圖4所示。四、 OEE 計算中遇到的困難和解決方案我們在計算OEE時，遇到計劃停機以外的外部因素，如無訂單、停水、電、氣、汽、停工待料等因素造成停機損失，常不知把這部分損失放到哪部分去計算。有人把它們列入計劃停機，但它們又不是真正意義上的計劃停機。如果算做故障停機，但又不是設(shè)備本身故障引起的停機。各個企業(yè)的計算五花八門，失去相互的可比性。當我們把OEE的計算作一擴展，給出“設(shè)備完全有效生產(chǎn)率（TEEP）”3這一新概念和新算法，上述的問題可以迎刃而解。TEEP的結(jié)構(gòu)及特征時間，損失與各項效率的關(guān)系，如圖5所示。