如何计算总体设备效能:实用指南

包装机械自动化手册

图1:OEE元素的简单概述,以及它们在OEE中的相互关系。
图1:OEE元素的简单概述,以及它们在OEE中的相互关系。

OEE概述和效率与有效性

关于OEE(操作设备有效性)以及效率和有效性这两个词有很多混淆之处。让我们客观、明确地看待这些问题。

OEE只是一个很好的选择吗?不,它是一个简单而强大的路线图,帮助生产层人员和管理层可视化并消除设备损失和浪费。

OEE不是一种时尚。首先,OEE以其基本形式存在了几十年。“效率”和“有效性”这两个词由来已久,但在过去十年左右的时间里,它们只是以一种混乱的方式被使用。首先,我们必须明确区分有效性效率在我们讨论OEE之前

有效性是一个过程结束时理论上可以产生的东西和实际产生的东西之间的关系。

如果你的机器或系统每小时能生产100个优质产品,而它只能生产70个,那么它就是70%有效的,但我们不知道怎么做非常高效。这是因为没有提到我们必须投入什么(多少操作员、能源、材料等)才能获得70%的效率。

因此,如果一台机器或系统在一个操作人员的情况下效率为50%,在两个操作人员的情况下效率为65%,效率就会上升30%(是的,65比50多30%……),但基于劳动力,它的效率下降到50% !

同样的道理收益率或者更通俗地称为质量(基本上畅销产品)。如果你要装一种饮料,理论上所有的瓶子都可以装好,贴好标签,盖好盖子,所以质量是100%。但如果你因为包装或材料缺陷而扔掉一半装满的瓶子,你的收率或质量只有50%。在这个例子中,你的效率是100%,但只有50%。

一个简单的例子

从根本上说,OEE与效率有关(顾名思义):它是一台机器理论上能生产的东西与它实际能生产的东西之间的比率。因此,计算它的最快方法很简单:如果你取理论的最大速度(例如每分钟60件产品),你知道在480分钟的轮班结束时,应该有28800件产品。

1班=8小时=480分钟

最大生产速度=每分钟60件产品

480 x 60 = 28,800个单位

然后我们需要计算我们在生产过程中的一个终点生产的产品,比如托盘上的产品进入仓库。如果托盘上只有14400个好产品,那么您的效率是50%,对吗?

目前还不是火箭科学。

OEE的A-P-Qs

为什么图1中的OEE公式包括可用性(A)、性能(P)和质量(Q)?这些词是什么意思?它们带来了什么价值?他们会帮我们找到本应放在托盘上的其他14400件产品的下落。

OEE提高了标准,使我们远离了传统的效率计算方法,这种方法可以很容易地控制生产线产量,以显示效率高达150%的普通生产线。

这就是OEE的力量。当OEE被分成三个主要部分时,它将追踪我们丢失它的地方。每天,我们运行50%的OEE,我们可以以不同的方式损失单位,并且每个损失都有自己的成本结构。

如果我们损失了14400件产品,因为机器运行完美,没有质量损失,但以一半的最高速度运行,这完全不同于全速生产28800件产品,然后把14400件不符合规格的产品扔进垃圾填埋场。

有效性是:

做正确的事-正确的产品或SKU在正确的速度(性能)

正确的方法–无返工、无缺陷、无浪费(质量)

在正确的时间–按计划生产,保持机器正常运行,最大限度地减少时间损失(可用性)

那我们怎么知道我们丢失了什么,在哪里?我们如何防止它在未来发生?

可利用性

回到瓶子的例子,让我们追踪正常的一天。一次标准轮班需要480分钟。我们的操作人员有10+30+10分钟的休息时间,以及两次换班,每次换班35分钟,并在换班期间损失了60分钟的机器停机时间。机器处于运行模式的其余时间。

休息=上午10分钟+午餐30分钟+下午10分钟= 50分钟

换台= 2 × 35分钟= 70分钟

机器停机时间=每班60分钟

总共= 180分钟的损失时间

这意味着我们损失了180分钟,只剩300分钟有效。即使在剩下的时间里,我们在没有质量损失的情况下全速运行,在这个转换期间,我们的效率也永远不会超过62.5%。这个比例我们称之为“可用性”,也就是如何利用时间。

480分钟- 180分钟= 300分钟

300 ÷ 480 = 62.5%可用性

让我们看看我们是如何花掉那62.5%的空闲时间的……

性能

我们还假设我们的包装系统的理想周期时间或节拍时间为每瓶1秒,即每分钟60瓶。(节拍时间,源自德语单词Taktzeit,翻译为周期时间,设定了工业生产线的速度。)

这意味着在剩下的300分钟内,机器或系统可以生产300 × 60瓶= 18000瓶。所以如果在这个换班的最后,机器在运行的时间里生产了18000个瓶子,它以100%的速度运行。如果生产速度较慢,假设周期时间为1.5秒,则最大速度会降低2/3,因此性能为66.7%。目前实际产量为66.7%,12,000瓶。

300分钟@ 1秒每瓶= 300 × 60瓶= 18000个单位

1.5秒/瓶= 1 ÷1.5 = 2/3 = 66.7%性能

66.7%x 18000瓶=12000个单位

在这种情况下,以66.7%的性能运行,就等于又损失了300 x 33.3% = 100分钟,或者流水线平均运行2/3 x 60 = 40瓶/分钟。

如果在这一点上,所有的输出都在规格或可销售的范围内,那么有效性是什么?

在480分钟的比赛中,我们在“不跑步”中损失了180分钟,在“循环时间过慢”中损失了100分钟;(480-(180+100))/480 = 41.7%。

(480分钟-(180分钟+ 100分钟))÷ 480 - 41.7%效率

质量

这是否是实际效果取决于有多少瓶在规格范围内。如果12000瓶中有3000瓶不合格,那么这些瓶的质量率是(12000 - 3000)/ 12000 = 75%或者换算成分钟就是3000瓶/ 60瓶/分钟=质量损失了50分钟。

(12,000 - 3,000个缺陷)÷ 12,000 = 75%质量

3000瓶÷ 60瓶/分钟= 50分钟质量损失

换句话说,我们因为不跑步而损失了180分钟;在剩下的300分钟里,我们因为慢跑而少了100分钟;在剩下的200分钟里,我们浪费了50分钟制造废料。结果,这条生产线以高质量和高速度完美运行了150分钟。

理论上我们可以生产480 x 60=28800瓶。最终有9000瓶可销售,因此总体设备效率为31.25%。

9,000 ÷28,800 = 31.25% oee

可用性(62.5%)x性能(66.7%)x质量(75%)=31.25%

时间等于金钱

OEE纯粹是基于时间的(时间转换),但由于1 takt时间等于1瓶,为了方便使用,OEE可以用瓶来计算。大多数运营商不会说“今天我以1.5秒的速度运行”,而是说“今天我每分钟运行40个产品”——其实是一样的。同样地,“我停了5分钟”等同于“我丢失了200个我应该做的瓶子”。

OEE有助于建立这种意识;操作员,工程师,物流部门,以及任何参与增值过程的人。它为参与生产的每个人提供了一种共同的语言,并导致了有效和高效的改进。

OEE的直接方法

OEE及其基本方法在其他行业已经存在了几十年,最近又转移到包装领域。尽管这些概念相当简单,但它们的定义和应用却有相当大的差异,无法将它们用作工厂内部和工厂之间的基准和性能工具,更不用说在公司之间了。这个想法是提出一个通用的定义和简单明了的电子表格格式,从而带来清晰、通用的方法。

OEE的实用定义

OEE是指在规定的操作期间或模式下,在规定的计划时间或操作模式时间内,所有与生产、人员和投入有关的活动均在所有生产或依赖活动中进行核算。定义的生产过程是审查的开始和结束边界,如从码垛到码垛或一直到入库。

OEE被定义为产品或成本函数或相互影响的可用性或操作模式的正常运行时间乘以实际性能或合成生产速度(从实际拨率和增加利率)除以正常或稳态速度,然后乘以质量或质量的输出产品除以input of the critical component or aggregate of all the inputs (components consumed, lost, reworked, destroyed or unaccounted for during the production process). For a diagram, please refer back to Figure 1, page 30.

质量是1减去浪费(浪费和返工)的分数.返工通常在质量范围内考虑,但最难分离。质量通常与未分阶段进入生产线的缺陷部件无关,但一旦分阶段进入生产线,则必须予以考虑。这迫使进行预检查,因为一旦进入生产线,会有时间和影响o正在进行的生产过程,如移除和更换阶段性缺陷产品、材料和供应品。

分析范围

尽管OEE能做machine-by-machine product-by-product基础或shift-by-shift基地通常是一周或一个月的合并给定尺寸和产品的生产(由机器或线),因为看小片可能不给决策统计相关数据。可以进行趋势或具体的比较,同时查看同一产品一个月的生产运行、产品系列或产品尺寸和配方的极端情况。

查看少于10080分钟(一周)的运行时间对决策本身并不重要,但可能足以对早期执行的决策进行趋势和验证,以确保积极方向或确保实现预期结果。

这个操作模式的定义是为了捕获确保生产过程能够进行所需的所有活动。在过去,一些公司通过在所谓的计划外生产时间或特定的休息时间来隐藏他们的转换、PM、假期、培训和清洁,但实际上这是生产过程的一部分性质。

生产计划时间是指被分配的已定义产品的生产时间,但与过程相关的活动或情况必须事先完成或考虑(如假期),以确保计划能够满足或合理。

日历小时或日历时间是构成一个星期(10,080分钟)或一个月(平均43,800分钟)或资产作为一个功能性生产要素存在于工厂的定义期间的操作模式活动和潜在模式活动的总和。

如果从流程中移除任何资产,导致给定产品的流程不可用,则认为预期的OEE数为零。

这也适用于从市场召回的返工或报废产品。事实上,总召回在生产召回产品的时期内产生零OEE。部分召回只处理总量中规定批次或批次的损失,但会大大降低该期间的OEE。

任何调度和劳动力考虑都被考虑到OEE中。可以扩大从OEE与其他比率如安排劳动和安排时间的能力评估和他们的相互作用计算比率或运营成本,但OEE保持一个顶线视图,适合绝大多数行业在一个简单但强大的方法和条件。

高OEE数字表明高进度完成率和优化劳动力。进度完成和优化劳动力是优化流程的副产品。OEE是洞察、指导和验证所有其他活动的路线图,如持续改进、精益、六西格玛和高层会计信息。它提供了查看质量成本的正确窗口。

OEE和质量成本

“质量成本”不是创造优质产品或服务的价格,而是不创造优质产品或服务的成本(详情请访问ASQ–美国质量学会).

每一次工作被浪费,就会有损失,导致“质量成本”不断上升。在谈到浪费时,我们可以定义或查看许多浪费的定义、变化或类型,例如:等待浪费、过度生产、库存或在制品浪费、运输、移动、输入缺陷、生产缺陷产品、不必要的过程步骤、延迟

在操作方面,OEE简单地给出了维持高质量生产的能力或可用性(时间)、质量(好产品)和性能(速度)如何相互作用的清晰而强大的图像窗口视图。损失部分是由于生产过程无法保持一致和在控制之下而损失的时间的一部分。这些损失涉及时间停机或停机,在过程中的速率损失,以及在操作模式中产生的报废和返工。

操作模式不仅是计划的预定生产时间,而且包括生产过程及其支持活动的性质的时间,这些活动是连接的,依赖的或需要做的,以确保按时生产计划的产品。这意味着包括分摊的预防性维护、更换、清洁和/或消毒。

在可用性中理解停机的概念

为了简单和有序,任何机器或系统的停机时间可分为两部分——计划停机时间事件和计划外停机事件。

计划事件可以定义为没有可销售产品结果的输出,且管理层控制活动的时间和范围的事件;强制性规定或国家规定定义了部分或全部。

假期始终是由管理层、政府或两者共同规定的强制性活动。有人可能会认为假期应该被忽略,但这是不正确的,因为管理层决定在正常运行模式下不使用这段时间,将其滑入潜在模式是不恰当的。

人们可以将计划中的事件按照自己的喜好分解成各种类别。要注意的是,当节假日被包括在分析中时,有些日子、几周或几个月将显示低迷的数字,需要突出显示。因此,有一种趋势是不包括他们。但当它们发生时,我们应该把它们包括进来。

一个人可以崩溃计划外事件可以按个人喜好分为许多类别,但最常见的类别是单元操作或机器。单元操作可以进一步细分为主要机器和次要机器、区域、故障等。

主要的机器(PM)是直接参与包装组装的基本设备,如拆码机、漂洗机、填充机、盖纸机、标签机、纸箱机、装箱机、托盘机等。

辅助机器(SM)是传送、操作、整理、检查、编码或标记包装的次要装置操作,如输送机、组合器、分隔器(与主要装置操作分离时)、编码器(激光、喷墨、印模等)、检重器、X射线、伽马射线检查、独立填充、盖子或标签检测、拒收装置(独立于主要装置op等)。

大多数公司,尤其是没有或识别计划外停机时间或损失能力较差的公司,应使用OEE宏观分析,并使用集中或汇总估计数,直到改进的数据采集接近估计数。所有时间都应以分钟为单位,而不是以小时为单位,精确到小数点后十分之一,以便更精确地了解问题。

人们还可以将装置ops视为VE(增值)、VA(增值或增值)和NVA(无增值,如只需将产品从a点运送到B点而不产生任何质量缺陷的输送机)。

一种经过验证的制造技术涉及到包装

通常OEE仅限于生产或包装过程,但不需要。制造、分销等可以单独包括或查看,但必须明确界定边界,并在所有生产线和工厂中标准化方法。使用和/或比较公司间OEE值时要谨慎,因为它们可能如果边界不同,就没有用。

事实上,从汽车到电子,早在OEE渗透到包装之前,OEE就已经被制造业所接受。这是一种经过验证的技术,市场上有大量可用资源,是一种有用的方法,可应用于最小的操作,包括手动数据收集,以及具有复杂OEE软件工具和自动化数据采集系统的最大组织。OEE是支持投资实现PackML的主要应用之一(第5章)。

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