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基于OEE理论的提高工厂设备运行效率
摘要：设备综合效率OEE（Overall Equipment Effectiveness）可以较全面地反映生产现场设备管理对设备效率的影响，因此，在全面生产维护的推进中，OEE已经成为国际上公认的设备利用效率状况和维护维修保养状况的管理考核指标，是实施TPM的基础。OEE不是被动的控制工具，而是改善的驱动力，但在具体应用中，还需要对OEE方法及流程进行改善
设备综合效率（OEE）是全面生产维护（TPM）的重要组成部分，在对OEE算法进行改进的基础上，提出了以设备综合效率为基础的设备效率指标系统，并通过这套指标系统对企业设备或生产线效率进行系统化的诊断和持续改善，在提高生产设备的利用效率、降低生产成本、解决生产能力不足方面效果良好。
全员生产维修TPM（Total Productive Maintenance）是全员参加的、以提高设备综合效能为目标、以设备寿命周期为对象的生产维修制度。TPM 以建立健全的、追求生产系统效率极限化的企业体系为目标，从生产系统的整体出发，构筑能够避免所有损耗（ 灾害、不良、故障等）发生的机制，设计生产、开发、设计、销售及管理部门在内的所有部门，通过公司从上层到第一线员工的全员参与和重复的小集团活动，最终实现零损耗的目的。TPM 主要包括提案改善活动、设备的自主保养、设备的计划保养和生产效率化改善四部分，其核心内容就在于通过对设备实施自主保养和计划保养提高设备效率，最终推动生产效率的持续改善。
设备综合效率OEE（Overall Equipment Effectiveness）可以较全面地反映生产现场设备管理对设备效率的影响，因此，在全面生产维护的推进中，OEE已经成为国际上公认的设备利用效率状况和维护维修保养状况的管理考核指标，是实施TPM的基础。OEE不是被动的控制工具，而是改善的驱动力，但在具体应用中，还需要对OEE方法及流程进行改善。
1 OEE的计算及其算法改进
工厂中的损失主要包括作业损失、设备损失、管理损失、动作损失、编成损失和测定调整损失这6大类。其中设备损失主要包括7种：故障损失、工程变更和调整生产线的损失、刃具和工具变更的损失、量产开始损失、小停止和空转的损失、速度损失、由于工程不良带来的修整损失。传统的OEE计算方法，是基于设备的这几大损失定义的。
式中：T1为计划工作时间，T1＝可用生产时间T－计划停机时间，计划停机时间指的是计划内的非工作时间，比如用餐、休息、培训、开会等时间。在实际应用中，把由于水、电、气供应不足或受限（ 如北方缺水地区工业供水受限、东部地区夏季或重要节假日工业用电避峰等）、产品需求不足造成的排产中的计划停机也算在计划停机时间之内；T2为实际工作时间，T2＝T1－非计划停机时间，非计划停机时间指的是因生产准备（包括换模）和设备故障而造成的停机时间；T3为理论工作时间，是指按照产品理论生产周期和实际总产量计算出来的生产时间；T4为合格品工作时间，是指按照产品理论生产周期和实际合格品产量计算出来的生产时间。
（2）OEE传统算法的不足及改进后的算法显然，按照传统的OEE 计算方法，计划停机时间损失是没有计算在内的。因此，由于水、电、气供应不足或受限、产品需求不足造成的排产中的计划停机损失在传统OEE指标中体现不出来。
然而，对制造业企业来说，特别是设备成本在整个制造成本中占主要部分的，比如生产汽车保险杠、汽车塑料饰件的企业，由于水、电、气供应不足或是需求不足产生排产上的计划停机，由于设备折旧年限一般对一个企业来说在财务上是预置的，这样由于计划停机造成的设备停止运转也是设备利用效率的损失，特别是反映在财务上，就是单位产品设备资产折旧成本的增加。因此，把这部分损失考虑进设备综合效率是很有必要的。
式中，T是可用生产时间，指的是日历时间减去周期性的设备额定保养、清洗、维护时间。如某台设备或某条生产线如果按照保养维护指导书每月安排4天的保养和清洗的话，则每月的可用生产时间为当月总天数减去4。
2 基于OEE的企业设备效率诊断与改善方法
设备综合效率的实质就是某计算周期内用于加工合格产品的理论时间与最大可用生产时间的比值，而通过将其计算展开为4个不同的部分（设备利用率、时间开动率、性能开动率、质量合格率）的目的，就是为了通过设备综合效率指标来分析和诊断企业设备利用和管理效率问题。计算OEE不是目的，而是为了分析设备几大损失，包括排产不足造成的设备损失，因此OEE是企业设备效率诊断的手段。设备或生产线OEE水平不高，原因也许是某一方面的，也许是多方面综合的结果，而且每一种因素影响的程度也会不同，这就需要通过对OEE指标的分解和数据的分析来具体核定。
不妨把OEE和由OEE分解的4个指标（ 设备利用率、时间开动率、性能开动率、质量合格率）作为2个不同级别的指标构成一个设备效率指标系统来分析设备效率问题。如图2所示，把OEE 指标作为评估性指标，由它分解得到的4个指标作为诊断性指标。2个不同层次的指标所体现的作用不一样，设备综合效率作为评估性指标的作用在于对设备和生产线的利用和管理效率进行评估，同时也作为企业中上层管理人员对设备和生产线运行状况进行评估考核和跟踪监控的手段；由4个子指标组成的诊断性指标的作用在于对设备和生产线的利用和管理存在的具体问题进行分析与诊断，作为企业中下层管理和一线人员对设备和生产线运行存在的问题进行具体分析和诊断的手段和工具，并且根据由此分析出的问题提出改善方案。通过基于OEE的这样一个设备效率指标系统对设备和生产线的监控、评估、分析和诊断，进而对其实施改善，而改善的效果又通过设备综合效率这一评估性指标体现出来。如此循环推进，通过基于设备综合效率的持续改善最终达到提高设备和生产线的利用和管理效率的目的，如图3所示。对设备或生产线的设备效率进行诊断时综合性和系统性地分析各方面的因素如图4所示。
3 应用实例
我国江苏省某大型汽车零部件制造企业，作为上海大众、上海通用等主机厂的主要供应商之一，主要生产汽车保险杠，产品需求相对比较稳定。由于我国加入了WTO，汽车利润率将越来越低，因此不管是主机厂还是零部件生产企业都面临着如何尽可能地降低成本的问题。基于此原因，该公司制定了“低成本、大规模、高速度”的战略指导方针，不断扩大生产规模，并实施成本控制与优化，同时努力缩短生产提前期。该企业主要生产设备都是从国外引进的具有国际先进水平的生产线，生产自动化程度高，产品成本构成中设备成本占主导地位。为了降低单位产品的设备成本，就需要在生产过程中不断提高设备利用效率，保证生产线高效率运行。因此，对设备和生产线效率实施持续改善对该企业具有非常重要的意义。
由笔者与企业相关负责人组成的设备效率改善联合项目小组，通过对企业目前的生产运营状况进行分析，发现该企业虽然设备和生产线技术上很先进，但是设备利用效率不高，与国外同类企业相比存在很大的差距。究其原因，主要在于设备保养和维修缺乏制度化与系统化，导致设备故障率较高；另外，生产节拍的提高与产品质量合格率下降的矛盾不能得到解决，影响生产和产品质量，并由此造成部分环节生产能力不足。
该企业产品生产主要包括3道工序，其中油漆喷涂常常面临生产能力不足的问题，为整个生产过程的瓶颈环节，因此把改善点主要放在油漆线。诊断和改善步骤分为3步：
第一步，根据数据和现状对设备效率进行诊断和分析。根据相关统计数据，按照本文提出的修正后的设备综合效率算法计算得到月份油漆线设备综合效率如表1和图5所示。从图5可以看出，油漆线的OEE值1月份最低，2月份最高。
按照前述诊断和分析方法，从表1中发现1月份OEE偏低的原因就在于1月份的设备利用率和质量合格率与其他月份相比太低。按照效率诊断鱼刺图查找原因，结合相关统计数据，发现原因之一在于1月份由于节日放假和工业用电受限造成的计划工作时间比较少；原因之二就是由于生产排产的不连续造成生产线运行不平稳从而造成喷涂一次合格率较低。2月份由于设备利用率和质量合格率比较高，所以OEE值比较高。5-6月份，质量合格率没有明显变化，但是OEE值有很大的下降，分析原因，发现主要在于6月份时间开动率和性能开动率较5月份有明显下降。结合其他数据进一步分析得知，根本原因在于油漆线由于维护保养不到位致使生产线运行状况不良，造成故障停机、设备无效空转情况比较多。
第二步：提出改善方案并予实施。由于1月份情况比较特殊，对于其OEE值比较低的问题，解决办法就是合理安排节假日的生产和班次，避免造成长时间设备闲置和停机。而针对步骤（1）中分析出来的5-6月份OEE值明显下降的问题，提出的方案是对设备维护保养维修进行制度化管理。首先，要对设备进行全面停线清洗维护，并且真正按照设备保养维护指导书将每月的清洗维护规范化、制度化。同时，对于生产线的日常维护实施预防性维护，保证每个工作班次都能有一定的时间对设备和生产线进行日常维护保养，降低生产中的故障发生率，改变以往的一出问题就停线的低效率维护维修状况。
第三步：对改善结果进行评估。通过实施步骤（2）提出的改善方案，7、8两个月设备运行质量明显得到好转，在设备利用率保持大体不变的情况下，时间开动率和性能开动率都有了很大的提高，同时由于设备运行状况良好，也使得质量合格率上升了2～3个百分点。OEE值在7、8月份分别达到了22.3%和23.1%。
如何在实际生产管理实践中更好地运用TPM和OEE为生产效率改善服务是制造型企业运营管理中的一个很重要的问题。本文在对OEE算法进行改进的基础上，提出了以OEE为基础的设备效率指标系统和通过这套指标系统对企业设备或生产线效率进行系统化的诊断和改善的方法，并将其应用在某汽车零部件制造企业，在该企业油漆线上进行实施，得到了良好的效果。
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加强设备管理工作提高设备运行效率 李康宁 摘要设备运行效率低下是企业生产中普遍存在的问题，不仅严重制约了企业的发展，也造成能源方面的极大浪费。从企业的生
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