設(shè)備綜合效率OEE指標(biāo)的比較分析和運(yùn)用
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1、設(shè)備綜合效率理論的形成與發(fā)展
20世紀(jì)60年代初，日本引入美國的生產(chǎn)維修制并在此基礎(chǔ)上提出自主維修的理念，于1969-1971年之間形成TPM管理模式，到80年代末和90年代初分別被美、英、德等工業(yè)化國家引入，成為現(xiàn)在很多企業(yè)指導(dǎo)設(shè)備管理和維修的模式。
按照國際TPM協(xié)會主席Hartmann的觀點(diǎn)，由于東、西方文化的差異，使得TPM這種先進(jìn)的管理模式在近20年后才得到西方工業(yè)化國家的廣泛認(rèn)同，最終在西方國家的企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，主要?dú)w因于全球范圍內(nèi)日趨激烈的市場競爭。伴隨TPM模式的推廣，設(shè)備綜合效率(OEE)理論應(yīng)運(yùn)而生，OEE成為很多制造企業(yè)在衡量和提高設(shè)備綜合管理水平方面的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，國際通用的質(zhì)量管理體系QS9000也把OEE指標(biāo)作為持續(xù)改進(jìn)的有效措施之一，作為科學(xué)分析和評價(jià)企業(yè)設(shè)備使用效率的指標(biāo)和基準(zhǔn)。
1.1 國際半導(dǎo)體組織設(shè)備綜合效率
國際半導(dǎo)體組織（SEMI）1999年將全面設(shè)備效率OEE作為衡量設(shè)備生產(chǎn)能力的計(jì)算方法和標(biāo)準(zhǔn)，該方法完全依據(jù)半導(dǎo)體廠設(shè)備狀態(tài)時(shí)間計(jì)算，計(jì)算方法準(zhǔn)確，能夠預(yù)知設(shè)備的運(yùn)行狀況，更加適合柔性生產(chǎn)設(shè)備，彌補(bǔ)了SEMI以往計(jì)算效率方法的不足。SEMI將全面設(shè)備效率定義為可用效率、生產(chǎn)效率、速率效率和質(zhì)量效率的乘積。即：全面設(shè)備效率＝可用效率×生產(chǎn)效率×速率效率×質(zhì)量效率。
1.2 QS9000標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)備綜合效率
設(shè)備綜合效率是最高層次的設(shè)備技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，主要內(nèi)容是通過時(shí)間開動率（可利用率）、性能開動率和合格品率來綜合反映設(shè)備的停機(jī)損失、速度損失和廢品損失，使各類損失明確化，并可及時(shí)用量化的數(shù)據(jù)來描述設(shè)備管理持續(xù)開展的效果，在2000年－2002年，基本采用設(shè)備綜合效率OEE等于時(shí)間開動率、性能開動率和合格品率3者乘積表示，但不同企業(yè)之間對時(shí)間開動率（可利用率）的計(jì)算方法不同。
1.3 設(shè)備完全有效生產(chǎn)率（TEEP）
針對企業(yè)在進(jìn)行OEE計(jì)算時(shí)常常遇到很多迷惑的問題，如屬于外部因素和設(shè)備技術(shù)改造調(diào)試、新試產(chǎn)品、待料、質(zhì)量檢查、質(zhì)量停機(jī)或者由于外圍單位造成的能源供電設(shè)施中斷等一系列外部因素停機(jī)，國內(nèi)設(shè)備管理專家李葆文引入了非設(shè)備因素停機(jī)的概念，在OEE的基礎(chǔ)上在2002年又提出了設(shè)備完全有效生產(chǎn)率（TEEP）的定義和計(jì)算方法，同時(shí)對OEE計(jì)算方法的修正，讓設(shè)備完全利用的情況由完全有效生產(chǎn)率這各指標(biāo)來反映。
1.4 麥肯錫及寶鋼熱軋廠共同提出的產(chǎn)能利用率和設(shè)備綜合效率
產(chǎn)能利用率＝可利用率×設(shè)備綜合效率
其中設(shè)備綜合效率＝運(yùn)行效率×生產(chǎn)合格品時(shí)間比率
可利用率是機(jī)器可用時(shí)間的百分比即時(shí)間開動率，即可用時(shí)間相對日歷時(shí)間的比值；運(yùn)行效率是有效運(yùn)行時(shí)間相對可用時(shí)間的速率，即性能開動率；生產(chǎn)合格品的時(shí)間比率是生產(chǎn)滿足質(zhì)量規(guī)范要求的產(chǎn)品時(shí)間（凈生產(chǎn)時(shí)間）相對有效運(yùn)行時(shí)間的比例。
由此可見，目前國際上有關(guān)設(shè)備綜合效率的理論在不斷深化、發(fā)展，同時(shí)并存的定義和計(jì)算方法很多，相互之間有較大差異、也有一定聯(lián)系，哪種更科學(xué)、合理、更能揭示問題、更適用于寶鋼以及熱軋廠，需要進(jìn)行比較分析、研究，從而找出適用于寶鋼以及熱軋廠的設(shè)備綜合效率指標(biāo)，指導(dǎo)設(shè)備管理工作。
2、國內(nèi)外設(shè)備綜合效率水平比較
據(jù)國際TPM協(xié)會的數(shù)據(jù)，許多世界級企業(yè)在引入TPM模式后設(shè)備有效度（時(shí)間開動率）、性能開動率、產(chǎn)品合格品率分別達(dá)到90％和95％和99％，設(shè)備綜合效率因而達(dá)到85％，較前均有較大幅度的提高。
在鋼鐵界，處于世界領(lǐng)先地位的韓國、日本和中國的寶鋼，設(shè)備綜合效率水平分別處于何種水平，有關(guān)數(shù)據(jù)列舉如表1所示：
時(shí)間開動率A=(a-b-c-d)/a
運(yùn)行效率B=(a-b-c-d)/(a-b)
可利用率C=(a-c-d)/a，(a、b、c、d分別對應(yīng)表格內(nèi)日歷時(shí)間等數(shù)據(jù))
由于無法得到在性能開動率和合格品率等方面更詳細(xì)的數(shù)據(jù)，僅用設(shè)備綜合效率的因子之一——時(shí)間開動率進(jìn)行比較，寶鋼2003年處于低于80％的水平，而日韓企業(yè)已超過80％；如采用可利用率進(jìn)行比較，日韓企業(yè)已超過85％，而寶鋼低于85％。通過寶鋼和韓國、日本鋼鐵企業(yè)的比較，寶鋼盡管設(shè)備裝備和技術(shù)均為世界一流水平，但在設(shè)備管理指標(biāo)上還有很大的提升空間。
3、寶鋼股份設(shè)備綜合效率指標(biāo)的提出與運(yùn)用
寶鋼在一期工程引進(jìn)新日鐵裝備及技術(shù)時(shí)也成套引進(jìn)了新日鐵的設(shè)備管理，TPM作為設(shè)備管理的重要組成部分在寶鋼得到了初步運(yùn)用，并且從生產(chǎn)、設(shè)備、檢修“三位一體” 的TPM全員生產(chǎn)維修機(jī)制延伸到采購、銷售、人事，形成“六位一體”的管理格局。設(shè)備管理的工作目的從投產(chǎn)初期單純保設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楸ＴO(shè)備功能、精度的投入與提高；從降低設(shè)備故障（事故）時(shí)間轉(zhuǎn)變?yōu)榉乐怪貜?fù)事故、責(zé)任事故發(fā)生而采取的糾正措施的落實(shí)，實(shí)施零故障管理，其核心在于降低非計(jì)劃的故障停機(jī)時(shí)間，并沒有將大幅減少各類生產(chǎn)因素停機(jī)、檢修計(jì)劃停機(jī)作為設(shè)備綜合管理的范疇，因此也就沒有進(jìn)行設(shè)備綜合效率的統(tǒng)計(jì)，直到2000年設(shè)備部引入設(shè)備綜合效率作為設(shè)備管理指標(biāo)，開始進(jìn)行定義和研究，并于2001年6月起在全公司推行該指標(biāo)的運(yùn)用，2004年作為設(shè)備系統(tǒng)及各生產(chǎn)廠的KPI指標(biāo)進(jìn)行考核。
4、對寶鋼現(xiàn)存的兩種設(shè)備綜合效率指標(biāo)計(jì)算方法及結(jié)果比較分析
4.1、寶鋼分公司提出的設(shè)備綜合效率定義及計(jì)算方法（后文簡稱方法Ⅰ）：
OEE＝時(shí)間開動率×性能開動率×合格品率；
等同于：設(shè)備綜合效率＝可利用率×運(yùn)行效率×成品率(合格品率)。其中：
可利用率是機(jī)器可用時(shí)間的百分比，即時(shí)間開動率，即凈生產(chǎn)時(shí)間相對計(jì)劃作業(yè)時(shí)間的比值；該因子寶鋼直接采用了日歷作業(yè)率作為時(shí)間開動率，故該因子數(shù)值偏低。
運(yùn)行效率是機(jī)器或設(shè)備相對其設(shè)計(jì)循環(huán)運(yùn)行的速率，即性能開動率；該因子寶鋼直接采用實(shí)際小時(shí)產(chǎn)量與理論（設(shè)計(jì)）小時(shí)產(chǎn)量的比值代替，由于各單元遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原設(shè)計(jì)能力、超產(chǎn)較多，該因子數(shù)值大于100％較多，1580主軋線更是達(dá)到了120％。
成品率是生產(chǎn)滿足質(zhì)量規(guī)范要求的產(chǎn)品百分比，即合格品率。由于寶鋼煉鐵、煉鋼、熱軋等工序各不相同，該因子寶鋼直接采用了合格品率數(shù)據(jù)，未考慮在本工序內(nèi)由于返修造成的作業(yè)時(shí)間損失，合格品率數(shù)據(jù)要高于下文的生產(chǎn)合格品時(shí)間比率3％以上百分點(diǎn)。
由于OEE是上述3項(xiàng)乘積，性能開動率的放大效應(yīng)很大，因此在寶鋼出現(xiàn)了OEE大于100％的特殊情況。
4.2、世界著名管理咨詢公司美國麥肯錫公司和寶鋼熱軋廠則共同提出產(chǎn)能利用率和設(shè)備綜合效率的概念，其計(jì)算方法后文簡稱方法Ⅱ：
產(chǎn)能利用率＝可利用率×設(shè)備綜合效率
其中設(shè)備綜合效率＝運(yùn)行效率×生產(chǎn)合格品時(shí)間比率
可利用率是機(jī)器可用時(shí)間的百分比即時(shí)間開動率，即可用時(shí)間相對日歷時(shí)間的比值；
（其中可用時(shí)間D＝日歷時(shí)間A－計(jì)劃檢修時(shí)間B－計(jì)劃換輥時(shí)間C），因此
可利用率=D/A*100%=(A-B-C)/A---- --- --- (1)
運(yùn)行效率是有效運(yùn)行時(shí)間相對可用時(shí)間的速率，即性能開動率；
有效運(yùn)行時(shí)間G＝可用時(shí)間D-非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間E-單機(jī)單爐時(shí)間造成的速度損失時(shí)間F
運(yùn)行效率=G/D*100% = (D-E-F)/D*100%-------(2)
(說明：運(yùn)行時(shí)間＝D- E，有效運(yùn)行時(shí)間G＝D-E-F)
生產(chǎn)合格品的時(shí)間比率是生產(chǎn)滿足質(zhì)量規(guī)范要求的產(chǎn)品時(shí)間（凈生產(chǎn)時(shí)間H）相對有效運(yùn)行時(shí)間G的比例，計(jì)算方法為將生產(chǎn)廢品（a噸）和返修產(chǎn)品(b噸)的數(shù)量按照實(shí)際小時(shí)產(chǎn)量（c小時(shí)/噸）倒推出損失的時(shí)間t小時(shí)，即t=(a+b)/c。
凈生產(chǎn)時(shí)間H＝有效運(yùn)行時(shí)間G－損失時(shí)間t，該情況下的合格品率不能直接用來生產(chǎn)合格品的時(shí)間比率，因?yàn)樵黾恿藢⒎敌蕻a(chǎn)品折算的作業(yè)時(shí)間損失，在熱軋工序計(jì)算合格品率時(shí)不包括返修情況。
生產(chǎn)成品的時(shí)間比率＝H/G*100%=(G-t)/G*100%-- (3)
則設(shè)備綜合效率的公式為：
OEE=(2)×(3)＝G/D×(G-t)/G*100%=(G-t)/D
＝(A-B-C-E-F-t)/(A-B-C) *100%----------(4)
產(chǎn)能利用率＝(1)×(2)×(3)＝(A-B-C)/A× (G-t)/D*100%
＝(A-B-C)/A×(A-B-C-E-F-t)/(A-B-C) *100%
＝ (A-B-C-E-F-t)/A *100%------------ (5)
其中 t=(a+b)/c
應(yīng)用實(shí)例：1580主軋線某月份產(chǎn)能利用率和OEE的計(jì)算情況，見表2
4.3、運(yùn)用兩種方法進(jìn)行計(jì)算設(shè)備綜合效率結(jié)果見表3：
采用方法Ⅰ，04年2050設(shè)備綜合效率比03年增幅達(dá)4.5％，而采用方法Ⅱ，則增幅僅1.62％；采用方法Ⅰ，1580設(shè)備綜合效率比2050大10－15％，而采用方法Ⅱ，則1580設(shè)備綜合效率比2050比較接近，差異不大，均為世界領(lǐng)先水平，表明方法Ⅰ不同時(shí)適用于熱軋廠兩條主軋線，而方法Ⅱ相對適用。
4.4、結(jié)果分析
4.4.1、通過對全年1－12月的方法Ⅰ下設(shè)備綜合效率、方法Ⅱ下設(shè)備綜合效率、性能開動率、超產(chǎn)比例（12×4＝48個(gè)數(shù)據(jù)）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)偏差分析，方法Ⅰ下計(jì)算的設(shè)備綜合效率方差為5.71，與性能開動率的方差為6.394，兩者非常接近、且規(guī)律一致、緊密相關(guān)。因此性能開動率對設(shè)備綜合效率的影響作用高于超產(chǎn)因素。性能開動率的大小又直接決定是否會超產(chǎn)，在設(shè)計(jì)小時(shí)產(chǎn)量一定的情況下，性能開動率反映的恰好就是軋線實(shí)際小時(shí)產(chǎn)量水平，因此對能否超產(chǎn)影響很大。
4.4.2、在方法Ⅰ下，性能開動率的大小決定了最終設(shè)備綜合效率大小，掩蓋了時(shí)間開動率上的不足，可能模糊設(shè)備、生產(chǎn)人員對減少計(jì)劃停機(jī)、非計(jì)劃停機(jī)重要性的認(rèn)識。方法Ⅱ下計(jì)算設(shè)備綜合效率的方差為0.9，性能開動率的大小對設(shè)備綜合效率影響不大，如表4所示。
4.4.3、筆者運(yùn)用方法Ⅰ對設(shè)備綜合效率在歷時(shí)間、檢修模式、軋線小時(shí)產(chǎn)量、非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間多種條件下模擬計(jì)算，發(fā)現(xiàn)：
方法Ⅰ中在設(shè)計(jì)小時(shí)產(chǎn)量作為計(jì)算公式中的分母、是影響設(shè)備綜合效率的固定因素外，日歷時(shí)間、檢修模式（定、年修的時(shí)間和頻度）、軋線小時(shí)產(chǎn)量（受單重、加熱爐停爐停裝、卷取2臺或一臺卷取等因素影響較大）、非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間均是影響設(shè)備綜合效率的主要的、可變的因素，需要我們加以關(guān)注、分析和利用，建議采取如下對策：
（1）：在不超產(chǎn)情況下，非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間或檢修、換輥時(shí)間每減少1小時(shí)，設(shè)備綜合效率至少可提高0.13％，如果月度定修只有2次，減少定修至少10－16小時(shí)，則設(shè)備綜合效率至少可提高1.3％－2.08％；這樣定修模型可由目前按兩周組織調(diào)整為按半月調(diào)整一次，就可以減少定修的影響，并有效提高設(shè)備綜合效率。
（2）：在非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間不變的情況下，小時(shí)產(chǎn)量每提高7.4噸（單重提高0.1噸），相當(dāng)于每超產(chǎn)1％，設(shè)備綜合效率可提高0.8－0.84％，提高1％單重與減少1小時(shí)的檢修或非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間相比，對設(shè)備綜合效率的影響呈8倍的放大效應(yīng)，提高單重比降低非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間對設(shè)備綜合效率影響更大，更直接。
對策（2）也從側(cè)面說明了方法Ⅰ計(jì)算公式具有矛盾性，一方面公司不希望生產(chǎn)廠拼設(shè)備，避免提高性能開動率來提高設(shè)備綜合效率；但一方面又不得不依靠生產(chǎn)廠大大超過設(shè)計(jì)能力的生產(chǎn)來提高設(shè)備綜合效率，以完成公司整體的設(shè)備綜合效率目標(biāo)。
4.4.4、經(jīng)對1580單元和2050單元的03年、04年兩種設(shè)備綜合效率計(jì)算方法（方法Ⅰ和方法Ⅱ）結(jié)果對比分析，發(fā)現(xiàn)：除公式不同外，最大的差異在于對性能開動率的不同理解和計(jì)算方法，對生產(chǎn)和設(shè)備管理的導(dǎo)向作用也就不同。
5、對其他幾種設(shè)備綜合效率計(jì)算方法的比較分析
（1）方法Ⅱ?qū)⑸a(chǎn)效率和速率效率的乘積直接簡化為運(yùn)行效率，因此方法Ⅱ計(jì)算的產(chǎn)能利用率與方法Ⅲ半導(dǎo)體行業(yè)中的OEE是一個(gè)內(nèi)容，與方法Ⅰ提出的OEE計(jì)算方法和結(jié)果不一致。
（2）方法Ⅱ應(yīng)用的產(chǎn)能利用率公式和方法Ⅲ半導(dǎo)體組織的全面設(shè)備效率公式組成類似，有相互借鑒比較之處，但存在差異：
（3）當(dāng)運(yùn)用方法Ⅳ設(shè)備完全有效生產(chǎn)率（TEEP）的定義和計(jì)算方法，同時(shí)對OEE計(jì)算方法的修正時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)方法Ⅱ?qū)Ξa(chǎn)能利用率的定義及計(jì)算方法與方法Ⅳ設(shè)備完全有效生產(chǎn)率（TEEP）的定義和計(jì)算方法有異曲同工之妙，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。
（4）因此同行業(yè)之間（例如制造型企業(yè)尤其是鋼鐵企業(yè)）采用設(shè)備完全有效生產(chǎn)率（TEEP）或產(chǎn)能利用率、時(shí)間開動率（日歷作業(yè)率）、OEE等設(shè)備管理效率指標(biāo)更能迅速消除統(tǒng)計(jì)口徑不一致造成的對標(biāo)上的困難。而不同行業(yè)之間：比較方法Ⅱ所推薦的設(shè)備綜合效率以及運(yùn)行效率計(jì)算公式更為合適。
6.結(jié)束語
TPM模式的推廣促進(jìn)了設(shè)備綜合效率在全世界的推廣和運(yùn)用，近幾年預(yù)防性維修、預(yù)測性維修以及以可靠性為中心的維修（RCM）等維修理論的方興未艾大大豐富了以設(shè)備綜合效率為核心的TPM理論，提升了設(shè)備綜合效率作為設(shè)備管理指標(biāo)在利潤效益為型制造業(yè)企業(yè)中的指導(dǎo)地位。設(shè)備綜合效率的分析、研究、運(yùn)用以及持續(xù)改善對于著力打造世界級的企業(yè)具有指導(dǎo)意義，為同一行業(yè)甚至不同行業(yè)企業(yè)之間在達(dá)成理論共識的基礎(chǔ)上提供了有效的相互比較、借鑒的方法。