设备综合效率(OEE)计算与停机损失分析及优化对策

 徐保强 李葆文  510091

广州大学工业工程与设备工程研究所

越来越多的企业关注生产设备综合效率(OEE)的提高，但对其中涉及到的各类停机时间如何界定却不能很好把握，甚至计算错误；也有一些企业只是停留在追求所谓的高OEE值，却忽略选取的部分参数是否合理，也不去深入研究其背后的八大损失并采取相应措施加以改善。本文以某造纸企业2004年1—5月的生产实际停机情况为例，介绍设备综合效率(OEE)和完全有效生产率(TEEP)的计算方法和参数界定原则，并阐述如何深入分析影响TEEP值的八大损失及如何采取措施进行改善的基本方法，尝试给出一种优化对策。

关键词：设备综合效率(OEE) 完全有效生产率(TEEP) 停机损失 优化

　　1、某造纸企业2004年1-5月份设备停机概况

    某造纸企业设备基本情况：一台进口的二手纸机，主要生产新闻纸，原料使用进口纸浆，建成投产1年多来，月均停机肘间较长。表1是该企业2004年1月到5月的生产停机情况：

    从表1中我们可以基本获得如下信息：

　　1)企业总体的设备管理水平不高，月产量波动范围较大；

　　2)设备故障停机损失严重，月平均故障停机为3563min，占到总停机时间的三分之一；

　　3)每月因待电的停机时间较大，反映出当前能源供应紧张情况下如何利用好此类时间有潜力可挖；

　　4)如何缩短工艺准备、刷洗环节等停机时间，也将有助于设备综合效率(OEE)的提高。

 

　　2、企业当前计算设备效率的方法及弊端

 

　　该造纸企业每月也对设备的使用效率η进行计算，计算公式如下：η=(日历时间一总停机时间)／日历时间×100％

　　按该企业自身的理解，使用上述公式计算得出的设备使用效率刁应不小于85％，则各类停机的总时间应小于当月日历时间的15％，如果各类停机的总时间超过该值，说明设备运行不理想；反之，如果各类停机的总时间小于该值，说明设备运行理想。参照表I举例说明：1月份日历时间：44640Tnin，各类停机总时间：5485min。则5485÷44640=12．3％，小于15％，设备运行理想；5月份Ft历时间：44640min，各类停机总时间：13900min。则13900÷44640=31．1％，远大于15％，设备运行不理想。企业错误认为该值即为设备综合效率，并由于经常性获得大于85％的值，故得出自己某些月设备管理还可以的结论。据我们了解后发现，许多企业在评价设备管理好坏时都采用类似的计算方法。

　　使用这种方法来评价设备管理好坏存在以下明显弊端：

　　1)设备综合效率(OEE)不仅考察设备的时间开动率，而且考察性能开动率和合格品率；

　　2)设备因素造成的停机损失和非设备因素造成的停机损失是两类不同的类别，应该分开考虑；

　　3)胡子眉毛一把抓，不利于对设备的八大损失进行认真分析和持续改善。

　　3设备综合效率(OEE)和完全有效生产率的计算(TEEP)

　　3．1定义和计算公式

　　OEE即设备综合效率，也有资料表述为总体设备效率，其本质就是设备负荷时间内实际产量与理论产量的比值。

　　TEEP即完全有效生产率，也有资料表述为产能利用率，即把所有与设备有关和无关的因素都考虑在内来全面反映企业设备效率。

　　相应的计算公式如下：OEE=时间开动率×性能开动率×合格品率×100％

　　在OEE的计算公式中，时间开动率反映了设备的时间利用情况；性能开动率反映了设备的性能发挥情况；而合格品率则反映了设备的有效工作情况。也就是说：一条生产线的可用时间只占运行时间的一部分，在期间可能只发挥部分的性能，而且可能只有部分产品是合格品。

　　时间开动率=开动时间／负荷时间其中，负荷时间=日历工作时间一计划停机时间一设备外部因素停机时间

开动时间：负荷时间一故障停机时间一设备调整初始化时间(包括更换产品规格、更换工装模具等活动所用时间)

性能开动率=净开动率×速度开动率 

净开动率=加工数量×实际加工周期／开动时间

速度开动率=理论加工周期／实际加工周期

合格品率=合格品数量／加工数量

　　性能开动率反映了实际加工产品所用时间与开动时间的比例，它的高低反映了生产中的设备空转，无法统计的小停机损失。净开动率是不大于100％的统计量。净开动率计算公式中，开动时间可由时间开动率计算得出，加工数量即计算周期内(一个月)内的产量(t)，实际加工周期是指在稳定不间断状态，生产一吨上述产品的时间；其实，由于实际加工周期在计算速度开动率时做分母，会和净开动率中的分子约去，该参数也可忽略，直接使用"理论加工周期X加工数量／开动时间”来获得性能开动率。

　　原则上，理论加工周期不大于实际加工周期，即速度开动率是不大于100％的统计结果。有的流程企业设备加工运转速度超出了设计速度，这样使速度开动率超过100％，进而使性能开动率超过100％。基于以下理由，我们认为，速度开动率超过100％是不合理、也是不可取的：

　　1)如果设备开动速度超过了设计速度，就如同设计负荷5t的大桥开过8t的汽车一样，是掠夺性的使用设备，是不可取、不科学的做法，不应提倡。

　　2)若设备的原设计指标保守，根据实际，设备开动速度可以提升。经过论证，这种提升不会造成对设备的损坏。那么，应该改变设备的设计速度指标，即理论加工周期，使速度开动率始终保持为一个不大于100％的统计结果。

　　3)因为异常提升设备运行速度(使设备过早进入耗损故障状态)造成速度开动率不正常的夸大，得到较高的OEE水平，掩盖了设备维护不当等问题，可能误导企业，不利于激发设备管理者对人一机系统一外部因等八大损失的攻关和控制。

　　TEEP=设备利用率×OEE

　　其中，设备利用率=(日历工作时间一计划停机时间一非设备因素停机时间)／日历工作时间

3．2 OEE的本质

如果追究OEE的本质内涵，其实就是计算周期内用予加工的理论时间和负荷时间的百分比。

　　OEE=(理论加工周期X合格产量)／负荷时间

　　=合格产品的理论加工总时间／负荷时间这也就是实际产量与负荷时间内理论产量的比值。

　　3．3OEE和TEEP的计算实例

　　使用表1中的数据获得OEE计算公式中的各参数值，建议使用图1所示的柱形图形象化将各时间损失列出。最后得到某造纸企业2004年1—5月总的OEE和TEEP值。

　　从表1获得，企业1。5月总产量为16230．8lt，从图1获得，1—5月总的负荷时间为

　　205020min，本二手纸机理论年产量6万t，即每分钟韵理论产量为0．114t。OEE的实质就是实际产量与负荷时间内理论产量的比值，可得：

 

OEE=16230．81／(205020X0．114)X100％=69．35％

TEEP=205020／218880×OEE=64．96％

我们用另外的方法计算相应的OEE值：

　　时间开动率=开动时间／负荷时间=80．59％

　　性能开动率=理论加工周期×加工数量／开动时间=16230．809／(0．114×165230)×100％=86．17％

　　合格品率=合格品数量／加工数量，对于不合格新闻纸，企业采用直接回抄的方式处理，实际产量中100％为合格品。

　　OEE=80．59％×86．17％×100％=69．40％，两种方法得到得结果基本一致。

　　3．4 停机损失

 

既然可以用简单的公式计算OEE值，为什么还要使用复杂公式呢?我们说，计算OEE值不是目的，而是为了分析6大损失。设备的OEE水平不高，是由多种原因造成的，而每一种原因对OEE的影响又可能是大小不同。在分别计算OEE的不同"率”的过程中，可以分别反映出不同类型的损失。考虑计划停机和非设备停机因素，总共是八大损失，如图2所示。

　　4停机损失分析及优化对策

4．1停机损失的分析

 

仍以该纸业制造企业为例，目前吨新闻纸的市场价格约为4800元左右，由表1数据很容易得出：每分钟的停机损失约为410元，也就是说，每缩短l min的停机时间，就能多增加410元的效益!以造成停机因素中的工艺准备和刷洗两个环节为例，现场调研得知，不同的班组和个人，在操作同样的工序时，所用的时间差别很大，甚至在一倍以上。我们以1～5月中所花时间最短的一月为挑战目标(用10～12个月实现)，以挑战目标的1．2倍设置为近期实现目标(用3—6个月实现)，则工艺准备环节，如果能由目前的月平均时间1843min，达到近期改善目标1602min，则节约的月停机损失241min，约10万元；达到挑战目标1335min，则节约的月停机损失508min，约21万元。而刷洗环节，如果能由目前的月平均时间854min，达到近期改善目标450min，则节约的月停机损失404min，约17万元；达到挑战目标375min，则节约的月停机损失479min，约19万元。总体改善潜力如图3所示：

　　同样的方法，分析故障停机、供能、其他非计划停机等环节，找出可改善流程，采取措施，设立近期改善目标和挑战目标，实现最大化的缩短停机损失。按目前的数据估计，如果能由目前的月平均停机时间10730min，达到近期改善目标平均停机时间6582min，则节约的月停机损失4148min，约170万元；达到挑战目标5485min，则节约的月停机损失5245min，约215万元。

4．2 停机损失的分析方法

前面已经讲过，计算OEE值的目的是为了寻找造成停机损失的主要原因，分析方法有很多，应用较广的包括PM分析法和鱼骨分析法：

　　PM分析方法，即通过物理现象寻求人、机、料、法、环等原因的分析方法。例如，当设备的OEE水平不高，从OEE计算看出是时间开动率低下，于是将时间更开动率用方框框起来，再问为什么时间开动率不高，发现是设备故障引起，再继续往下分析，直到找出根本原因为止。

 

企业还可以利用鱼骨分析方法从OEE的水平追溯各种损失和原因，如图4所示。

4．3 一套规范的缩短停机时间的解决思路

为了更规范及更富效率地缩短停机时间，下面介绍一种标准地解决问题的思路方法，企　业可以在此基础上根据实际情况做出调整。

　　(1)成立专门的改善攻关小组。小组成员由极富现场经验的工程技术人员组成，专门就造成停机损失的各个环节进行分析和制订改善措施。

(2)确定问题和明确目标．：确定造成停机损失的主要问题所在，并制订改善目标。

(3)分析问题，列出影响因素。使用上述的PM分析法和鱼骨分析法等，从人员、材料、设备、流程、方法等努面列出问题原因，并努力找出最根本原因。

(4)形成初步的解决思路。以列表形式列出相应问题的解决思路。

 

(5)选择方法并制订相应的实施方案。对可能的解决方法中列表找出最经济可行的方案，如表2所示。

(6)方案实施。确定主要的方案实施责任人，并制订审核标准和审核人。

(7)评估并规范化。如果实施一定周期后，效果经评估达到预期目标，则应将有关方案形成规范的工作标准并推广实施j

参 考 文 献

 

　　1李葆文．全面规范化生产维护——从理念到实践．北京：冶金工业出版社，2002