基于OEE的企業(yè)設(shè)備效率診斷與改善
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全員生產(chǎn)維修TPM（Total Productive Maintenance）是全員參加的、以提高設(shè)備綜合效能為目標(biāo)、以設(shè)備壽命周期為對(duì)象的生產(chǎn)維修制度。TPM 以建立健全的、追求生產(chǎn)系統(tǒng)效率極限化的企業(yè)體系為目標(biāo)，從生產(chǎn)系統(tǒng)的整體出發(fā)，構(gòu)筑能夠避免所有損耗（ 災(zāi)害、不良、故障等）發(fā)生的機(jī)制，設(shè)計(jì)生產(chǎn)、開發(fā)、設(shè)計(jì)、銷售及管理部門在內(nèi)的所有部門，通過公司從上層到第一線員工的全員參與和重復(fù)的小集團(tuán)活動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)零損耗的目的。TPM 主要包括提案改善活動(dòng)、設(shè)備的自主保養(yǎng)、設(shè)備的計(jì)劃保養(yǎng)和生產(chǎn)效率化改善四部分，其核心內(nèi)容就在于通過對(duì)設(shè)備實(shí)施自主保養(yǎng)和計(jì)劃保養(yǎng)提高設(shè)備效率，最終推動(dòng)生產(chǎn)效率的持續(xù)改善。
設(shè)備綜合效率OEE（Overall Equipment Effectiveness）可以較全面地反映生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理對(duì)設(shè)備效率的影響，因此，在全面生產(chǎn)維護(hù)的推進(jìn)中，OEE已經(jīng)成為國(guó)際上公認(rèn)的設(shè)備利用效率狀況和維護(hù)維修保養(yǎng)狀況的管理考核指標(biāo)，是實(shí)施TPM的基礎(chǔ)。OEE不是被動(dòng)的控制工具，而是改善的驅(qū)動(dòng)力，但在具體應(yīng)用中，還需要對(duì)OEE方法及流程進(jìn)行改善。
1 OEE的計(jì)算及其算法改進(jìn)
工廠中的損失主要包括作業(yè)損失、設(shè)備損失、管理?yè)p失、動(dòng)作損失、編成損失和測(cè)定調(diào)整損失這6大類。其中設(shè)備損失主要包括7種：故障損失、工程變更和調(diào)整生產(chǎn)線的損失、刃具和工具變更的損失、量產(chǎn)開始損失、小停止和空轉(zhuǎn)的損失、速度損失、由于工程不良帶來(lái)的修整損失。傳統(tǒng)的OEE計(jì)算方法，是基于設(shè)備的這幾大損失定義的。
（1）傳統(tǒng)的OEE計(jì)算方法如圖1所示。
式中：T1為計(jì)劃工作時(shí)間，T1＝可用生產(chǎn)時(shí)間T－計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，計(jì)劃停機(jī)時(shí)間指的是計(jì)劃內(nèi)的非工作時(shí)間，比如用餐、休息、培訓(xùn)、開會(huì)等時(shí)間。在實(shí)際應(yīng)用中，把由于水、電、氣供應(yīng)不足或受限（ 如北方缺水地區(qū)工業(yè)供水受限、東部地區(qū)夏季或重要節(jié)假日工業(yè)用電避峰等）、產(chǎn)品需求不足造成的排產(chǎn)中的計(jì)劃停機(jī)也算在計(jì)劃停機(jī)時(shí)間之內(nèi)；T2為實(shí)際工作時(shí)間，T2＝T1－非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間指的是因生產(chǎn)準(zhǔn)備（包括換模）和設(shè)備故障而造成的停機(jī)時(shí)間；T3為理論工作時(shí)間，是指按照產(chǎn)品理論生產(chǎn)周期和實(shí)際總產(chǎn)量計(jì)算出來(lái)的生產(chǎn)時(shí)間；T4為合格品工作時(shí)間，是指按照產(chǎn)品理論生產(chǎn)周期和實(shí)際合格品產(chǎn)量計(jì)算出來(lái)的生產(chǎn)時(shí)間。
傳統(tǒng)的OEE計(jì)算方法是綜合以上3個(gè)比率的結(jié)果，即
將式（1）、（2）、（3）代入式（4）得到
（2）OEE傳統(tǒng)算法的不足及改進(jìn)后的算法顯然，按照傳統(tǒng)的OEE 計(jì)算方法，計(jì)劃停機(jī)時(shí)間損失是沒有計(jì)算在內(nèi)的。因此，由于水、電、氣供應(yīng)不足或受限、產(chǎn)品需求不足造成的排產(chǎn)中的計(jì)劃停機(jī)損失在傳統(tǒng)OEE指標(biāo)中體現(xiàn)不出來(lái)。
然而，對(duì)制造業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，特別是設(shè)備成本在整個(gè)制造成本中占主要部分的，比如生產(chǎn)汽車保險(xiǎn)杠、汽車塑料飾件的企業(yè)，由于水、電、氣供應(yīng)不足或是需求不足產(chǎn)生排產(chǎn)上的計(jì)劃停機(jī)，由于設(shè)備折舊年限一般對(duì)一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)在財(cái)務(wù)上是預(yù)置的，這樣由于計(jì)劃停機(jī)造成的設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)也是設(shè)備利用效率的損失，特別是反映在財(cái)務(wù)上，就是單位產(chǎn)品設(shè)備資產(chǎn)折舊成本的增加。因此，把這部分損失考慮進(jìn)設(shè)備綜合效率是很有必要的。
這里定義一個(gè)指標(biāo)———設(shè)備利用率E，如圖1，其算法定義為：
式中，T是可用生產(chǎn)時(shí)間，指的是日歷時(shí)間減去周期性的設(shè)備額定保養(yǎng)、清洗、維護(hù)時(shí)間。如某臺(tái)設(shè)備或某條生產(chǎn)線如果按照保養(yǎng)維護(hù)指導(dǎo)書每月安排4天的保養(yǎng)和清洗的話，則每月的可用生產(chǎn)時(shí)間為當(dāng)月總天數(shù)減去4。
把設(shè)備利用率考慮進(jìn)設(shè)備綜合效率，定義改進(jìn)后的OEE的計(jì)算公式為
式中，時(shí)間開動(dòng)率A、性能開動(dòng)率PE 和質(zhì)量合格率Q計(jì)算方法與上述傳統(tǒng)的OEE 中各指標(biāo)計(jì)算方法相同。將式（1）、（2）、（3）、（6）代入到（7）得到改進(jìn)后的設(shè)備綜合效率為
2 基于OEE的企業(yè)設(shè)備效率診斷與改善方法
設(shè)備綜合效率的實(shí)質(zhì)就是某計(jì)算周期內(nèi)用于加工合格產(chǎn)品的理論時(shí)間與最大可用生產(chǎn)時(shí)間的比值，而通過將其計(jì)算展開為4個(gè)不同的部分（設(shè)備利用率、時(shí)間開動(dòng)率、性能開動(dòng)率、質(zhì)量合格率）的目的，就是為了通過設(shè)備綜合效率指標(biāo)來(lái)分析和診斷企業(yè)設(shè)備利用和管理效率問題。計(jì)算OEE不是目的，而是為了分析設(shè)備幾大損失，包括排產(chǎn)不足造成的設(shè)備損失，因此OEE是企業(yè)設(shè)備效率診斷的手段。設(shè)備或生產(chǎn)線OEE水平不高，原因也許是某一方面的，也許是多方面綜合的結(jié)果，而且每一種因素影響的程度也會(huì)不同，這就需要通過對(duì)OEE指標(biāo)的分解和數(shù)據(jù)的分析來(lái)具體核定。
不妨把OEE和由OEE分解的4個(gè)指標(biāo)（ 設(shè)備利用率、時(shí)間開動(dòng)率、性能開動(dòng)率、質(zhì)量合格率）作為2個(gè)不同級(jí)別的指標(biāo)構(gòu)成一個(gè)設(shè)備效率指標(biāo)系統(tǒng)來(lái)分析設(shè)備效率問題。如圖2所示，把OEE 指標(biāo)作為評(píng)估性指標(biāo)，由它分解得到的4個(gè)指標(biāo)作為診斷性指標(biāo)。2個(gè)不同層次的指標(biāo)所體現(xiàn)的作用不一樣，設(shè)備綜合效率作為評(píng)估性指標(biāo)的作用在于對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)線的利用和管理效率進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)也作為企業(yè)中上層管理人員對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)線運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估考核和跟蹤監(jiān)控的手段；由4個(gè)子指標(biāo)組成的診斷性指標(biāo)的作用在于對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)線的利用和管理存在的具體問題進(jìn)行分析與診斷，作為企業(yè)中下層管理和一線人員對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)線運(yùn)行存在的問題進(jìn)行具體分析和診斷的手段和工具，并且根據(jù)由此分析出的問題提出改善方案。通過基于OEE的這樣一個(gè)設(shè)備效率指標(biāo)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)線的監(jiān)控、評(píng)估、分析和診斷，進(jìn)而對(duì)其實(shí)施改善，而改善的效果又通過設(shè)備綜合效率這一評(píng)估性指標(biāo)體現(xiàn)出來(lái)。如此循環(huán)推進(jìn)，通過基于設(shè)備綜合效率的持續(xù)改善最終達(dá)到提高設(shè)備和生產(chǎn)線的利用和管理效率的目的，如圖3所示。對(duì)設(shè)備或生產(chǎn)線的設(shè)備效率進(jìn)行診斷時(shí)綜合性和系統(tǒng)性地分析各方面的因素如圖4所示。
3 應(yīng)用實(shí)例
我國(guó)江蘇省某大型汽車零部件制造企業(yè)，作為上海大眾、上海通用等主機(jī)廠的主要供應(yīng)商之一，主要生產(chǎn)汽車保險(xiǎn)杠，產(chǎn)品需求相對(duì)比較穩(wěn)定。由于我國(guó)加入了WTO，汽車?yán)麧?rùn)率將越來(lái)越低，因此不管是主機(jī)廠還是零部件生產(chǎn)企業(yè)都面臨著如何盡可能地降低成本的問題。基于此原因，該公司制定了“低成本、大規(guī)模、高速度”的戰(zhàn)略指導(dǎo)方針，不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，并實(shí)施成本控制與優(yōu)化，同時(shí)努力縮短生產(chǎn)提前期。該企業(yè)主要生產(chǎn)設(shè)備都是從國(guó)外引進(jìn)的具有國(guó)際先進(jìn)水平的生產(chǎn)線，生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品成本構(gòu)成中設(shè)備成本占主導(dǎo)地位。為了降低單位產(chǎn)品的設(shè)備成本，就需要在生產(chǎn)過程中不斷提高設(shè)備利用效率，保證生產(chǎn)線高效率運(yùn)行。因此，對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)線效率實(shí)施持續(xù)改善對(duì)該企業(yè)具有非常重要的意義。
由筆者與企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人組成的設(shè)備效率改善聯(lián)合項(xiàng)目小組，通過對(duì)企業(yè)目前的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)狀況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該企業(yè)雖然設(shè)備和生產(chǎn)線技術(shù)上很先進(jìn)，但是設(shè)備利用效率不高，與國(guó)外同類企業(yè)相比存在很大的差距。究其原因，主要在于設(shè)備保養(yǎng)和維修缺乏制度化與系統(tǒng)化，導(dǎo)致設(shè)備故障率較高；另外，生產(chǎn)節(jié)拍的提高與產(chǎn)品質(zhì)量合格率下降的矛盾不能得到解決，影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量，并由此造成部分環(huán)節(jié)生產(chǎn)能力不足。
該企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)主要包括3道工序，其中油漆噴涂常常面臨生產(chǎn)能力不足的問題，為整個(gè)生產(chǎn)過程的瓶頸環(huán)節(jié)，因此把改善點(diǎn)主要放在油漆線。診斷和改善步驟分為3步：
第一步，根據(jù)數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀對(duì)設(shè)備效率進(jìn)行診斷和分析。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，按照本文提出的修正后的設(shè)備綜合效率算法計(jì)算得到2004年1～6月份油漆線設(shè)備綜合效率如表1和圖5所示。從圖5可以看出，油漆線的OEE值1月份最低，2月份最高。
按照前述診斷和分析方法，從表1中發(fā)現(xiàn)1月份OEE偏低的原因就在于1月份的設(shè)備利用率和質(zhì)量合格率與其他月份相比太低。按照效率診斷魚刺圖查找原因，結(jié)合相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)原因之一在于1月份由于節(jié)日放假和工業(yè)用電受限造成的計(jì)劃工作時(shí)間比較少；原因之二就是由于生產(chǎn)排產(chǎn)的不連續(xù)造成生產(chǎn)線運(yùn)行不平穩(wěn)從而造成噴涂一次合格率較低。2月份由于設(shè)備利用率和質(zhì)量合格率比較高，所以O(shè)EE值比較高。5-6月份，質(zhì)量合格率沒有明顯變化，但是OEE值有很大的下降，分析原因，發(fā)現(xiàn)主要在于6月份時(shí)間開動(dòng)率和性能開動(dòng)率較5月份有明顯下降。結(jié)合其他數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析得知，根本原因在于油漆線由于維護(hù)保養(yǎng)不到位致使生產(chǎn)線運(yùn)行狀況不良，造成故障停機(jī)、設(shè)備無(wú)效空轉(zhuǎn)情況比較多。
第二步：提出改善方案并予實(shí)施。由于1月份情況比較特殊，對(duì)于其OEE值比較低的問題，解決辦法就是合理安排節(jié)假日的生產(chǎn)和班次，避免造成長(zhǎng)時(shí)間設(shè)備閑置和停機(jī)。而針對(duì)步驟（1）中分析出來(lái)的5-6月份OEE值明顯下降的問題，提出的方案是對(duì)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)維修進(jìn)行制度化管理。首先，要對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面停線清洗維護(hù)，并且真正按照設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)指導(dǎo)書將每月的清洗維護(hù)規(guī)范化、制度化。同時(shí)，對(duì)于生產(chǎn)線的日常維護(hù)實(shí)施預(yù)防性維護(hù)，保證每個(gè)工作班次都能有一定的時(shí)間對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)線進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)，降低生產(chǎn)中的故障發(fā)生率，改變以往的一出問題就停線的低效率維護(hù)維修狀況。
第三步：對(duì)改善結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。通過實(shí)施步驟（2）提出的改善方案，7、8兩個(gè)月設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量明顯得到好轉(zhuǎn)，在設(shè)備利用率保持大體不變的情況下，時(shí)間開動(dòng)率和性能開動(dòng)率都有了很大的提高，同時(shí)由于設(shè)備運(yùn)行狀況良好，也使得質(zhì)量合格率上升了2～3個(gè)百分點(diǎn)。OEE值在7、8月份分別達(dá)到了22.3%和23.1%。