設備利用率OEE計算

1、如何計算工廠的整體設備效能日本工廠設備維修保養(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)流程往往是非常復雜的，生產(chǎn)線上的機器有些是串聯(lián)關系，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。關于優(yōu)質(zhì)率，這里有兩個關于生產(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平均值。每一臺機器的權值與其生產(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分鐘進行預防性維修。所有的車床需10分鐘進行預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小時預防性維修時間）/（8小時工作班時間0.33小時預防性維修時間）90.0%磨床的加權平均可用度：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

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：本文引入非設備因素停機概念，使計算得的OEE更能真實反映設備維護的實際狀況，讓設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備損失的PM分析流程。OEE(Overall Equipment Effectiven

15、ess), 即設備綜合效率，其本質(zhì)就是設備負荷時間內(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更能夠真實反映設備維護的實際狀況，讓設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備的時間利用情況；性能開動率反映了設備的性能發(fā)揮情況；而合格品率則反映了設備的有效工作情況。反過來，時間開動率度量了設備的故障、調(diào)整等項停機損失，性能開動率度量了設備短暫停機、空轉、速度降低等項性能損失；合格品率度量了設備加工廢品損失。例1:

17、 設某設備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)設備不同，損失也可能不同。我們當然可以靈活構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的結構及特征時間，損失與各項效率的關系，如圖5所