设备综合效率(OEE)
是衡量生产设备效率的一个量化指标。它提供了单个生产设施和整体设施效率的比较,包括影响整体效率的多个组件,这些组件可以独立评估并用于发现损耗(组织、性能和质量)。
 

1、效率还是有效性?

首先我们要比较”效率”和”有效性”这两个术语,它们之间经常被混用,即使在单个文本中,作者也经常使用它们作为同义词。然而,它们的含义是不一样的。效率(指:一项活动收益与成本之间的比率),而有效性(指:目标与其效果之间的关系)。

传统的 TPM 概念将 OEE 定义为整体设备效率。然而,新概念认为OEE是整体设备的有效性。所以,下文的OEE 代表:【整体设备有效性】

整体设备有效性

整体设备有效性(OEE)指标是日本电力公司的中岛诚一(Seiichi Nakajima)于20世纪60年代创立的。在20世纪80年代后期,通过TPM的扩展而广为人知。20世纪90年代中期,它被应用于半导体元件领域,以提高生产设备的生产率。渐渐地,该方法也被其他工业生产部门采用。
这种方法的核心概念在于以下公式:
OEE=设备使用时间/设备可调度时间,
其中:
 设备使用时间–设备生产OKs的时间
 设备可调度时间–机器应该生产的时间
使用时间和可调度时间的区别是由用途、性能和质量决定的。OEE计算中最常见的关系表达式使用以下三个指标:
OEE = 可用性 x 性能 x 质量,
如下:
 可用性(使用情况)–生产时间/可调度时间
 性能–运行时间/生产时间
 质量–设备使用时间/生产时间
 以下定义和公式用于计算给定的指标:
可用性
操作时间与可调度时间之间的比率。操作时间是机器真正打开和运行的时间。可调度的时间是机器预期运行的时间。计算通过此公式完成:
可用性 =操作时间/加载时间,
如下:
 操作时间–机器运行时的实时时间
 加载时间- 机器预计运行的时间
性能
实际产出与计划产出之间的比率。计算使用以下公式:
性能 =总输出/潜在输出,
性能 = (总输出 * 理想周期时间)/ 操作时间,
如下:
 总产量–生产产品的总数量
 潜在产出–产品计划产出数量
 理想的周期时间-计划周期时间(针对一个产品)
 操作时间–机器运行时的实时时间
质量
良品数量与所有产品数量之间的比率。计算公式如下:
质量 =良品输出/总输出,
如下:
 良品输出–OK产品的数量
 总产量–所有产品产量

2、OEE计算示例.

让我们来看看 OEE 的一个示例计算:
设备的可调度时间为 22 小时 50 分钟,机器三班倒。
 机器运行时间:16小时4分29秒
 机器产量:2000pcs
 良品:1970pcs
 计划周期时间:28,3 s
可用性 =操作时间/加载时间
可用性 = 16,075 hod / 22,83 hod = 0,704 = 70,4%
性能 = (总输出 * 理想周期时间) / 操作时间
性能 = (2000 * 28,3 s) / 16,075 hod = 0,979 = 97,9%
质量 =良品/总数量
质量 = 1970 ks / 2000 ks = 0,985 = 98,5%
OEE = 可用性 x 性能 x 质量
OEE = 0,704 * 0,979 * 0,985 = 0,679 = 67,9%
据报道,在成功实施 TPM 后,顶尖公司的OEE达到了85%。然而,大多数制造企业的OEE才达到60%左右。然而,有必要考虑到这一数字是如何计算的以及根据什么计算的。数据收集的质量和方法起着重要的作用。有关更多详细信息,请参阅OEETools一章。

3、OEE损耗.

OEE 是减少和消除减产等六大损耗的关键总生产维护 (TPM) 工具。

分为三个基本领域:

停机损耗

 设备缺陷
 设置和调整

性能损耗

 不运行和短暂休息

 减速

质量损耗

 不合格和维修

 机器启动过程中的损耗

如果我们在损耗分析中包括衍生的 TEEP,那么我们得到的损耗是由于没有计划生产的停机(一班或两班生产、假日…)造成的。

通过分析损耗区域,我们能够确定损耗的原因和来源。这将使我们能够设法提高机器和设备的使用效率。

4、OEE工具.

计算OEE指标的一个重要方面是收集输入数据。数据收集策略从原始手动记录到复杂的自动化解决方案。
手动数据收集基于纸质表格,其中生产操作员手动记录影响生产效率,例如,生产反馈(生产件,不合格件等),停机的原因和持续时间,断电的原因等。然后,复杂的自动化解决方案基于自动从机器收集这些数据、连续登记操作员执行的活动、持续报告不合格生产和偏差生产。
手动数据收集和自动数据收集的区别主要表现在以下几个方面:
 数据质量– 手动获取的数据包含有意和无意的错误和不准确之处(由生产运营商初始注册或复制到上级系统给出),它们不考虑短期停机时间,让操作员和管理部门感到困扰。
 数据的可用性–手动获取的数据无法实时获得。它们主要在换班结束时获得,由于手动输入,所以数据进入更高的系统时会延迟。
自动数据收集(来自机器或电子操作员注册)可消除错误和不准确之处,并提供实时数据。因此,可以对停产和持续生产进行OEE评估。
OEE 自动化系统通常包括OEE结果可视化、分析和报告工具。此类工具应包括自定义报告功能、聚合功能、分析损耗工具、跨机器向整个制造企业提交的摘要和详细报告。
衍生 OAE、OPE 和 OFE 指标用于将 OEE 指标与企业其他方面联系起来,我们将在下一章中对此进行研究。
5、衍生指标 TEEP、PEE、OAE、OPE、OFE、OTE、CTE.
除OEE外,还出现了其他衍生指标,以响应新的效率评估要求。其中一些(TEEP、PEE等)在设备级别使用,而另一些(OAE、OPE、OFE等)将OEE扩展到整个企业。让我们回顾一下它们的基本特征:
TEEP – 设备总生产率
设备总生产率(TEEP)指标考虑了计划停机时间。虽然 OEE 量化了设备在计划时间(班次)内的使用效率,但TEEP 评估设备相对于日历时间的效率(即每天 24 小时、每周 7 天和一年 365 天)。如果工厂计划每天24小时运行,每周7天,一年365天,那么TEEP与OEE相对应。TEEP 可表示为:
TEEP=设备/日历时间的有用时间,
或者:TEEP=加载x可用性x性能x质量=加载x OEE,
其中
 加载–可调度的时间/日历时间
 可用性-生产时间/可调度时间
 性能-纯生产时间/总生产时间
 质量-有效生产时间/纯生产时间
如果我们查看前面的OEE 计算并添加 TEEP 指标,我们会获得以下结果:
加载 = 22 小时 50 分钟 / 24 小时 = 0,951 = 95,1%
TEEP = 0,951 * 0,704 * 0,979 * 0,985 = 0,679 = 0,646 = 64,6%
PEE – 生产设备效率
另一个衍生指标是 PEE(生产设备效率)。此指标的主要区别在于子指标的权重(可用性、性能和质量)。虽然对于 OEE,所有子指标的重要性相同,但对于 PEE 而言,子指标的重要性由设定的权重给出。
PEE 计算公式因所使用的生产类型而异:
离散式生产
对于离散生产,子指标与 OEE 相同,仅添加单个指标的权重:
PEE = (可用性)k1  x(性能)k2 x(质量)k3,
其中:
  ki–指示器“i”的重量,0<ki≤1,∑ki=1
持续生产
连续生产中的 PEE 公式为:
PEE =(可用性)k1 x(实际)k2 x(性能)k3 x(质量)k4 x(PSE)k5 x(OU)k6,
其中:
 ki–指示器“i”的重量,0<ki≤1,∑ki=1
 可用性 –反映计划停机时间,并对应 TEEP 方法中的”加载”指标
 实际–反映计划外的停机时间,并与TEEP方法中的”可用性”指标相对应
 性能–与TEEP方法中的”性能”指标相对应
 质量–与TEEP方法中的”质量”指标相对应
 PSE –产品支持效率考虑交易损耗
 OU – 运营考虑了需求造成的损耗
在连续生产的情况下,假定不存在调整损失,因此在PEE计算中未将其考虑在内。
OAE/OPE – 整体资产/生产效率
总体资产有效性(OAE) 和总体生产效率 (OPE) 指标基于 OEE 方法。它们旨在满足不同部门的具体要求,因此在实践中根据不同的定义出现。在上述所有指标中,它们包括计算损耗的最大范围 – 用于识别和测量与整个生产过程相关的所有损耗。
两者在工业指标的应用方面具有相同的含义,但在生产损耗的概念上却不同。OAE 按产量量化生产损失,而 OPE 则按时间进行量化。
OFE–工厂整体效率
OFE(工厂整体效率)方法用于表示整个制造工厂的效率。如果生产中的多个设备上有多个生产步骤,则无法在整个企业使用OEE模式。虽然 OEE 专注于单个设备的效率,但 OFE会一起评估所有设备。它包括计算中不同设备和过程之间的关系和交互。生产环境由子系统组成,可分为4个基本组:
 系列(连续、线性)
 并行(并行、并发)
 装配(连接、拼接)
 扩展(拆解、扩展)
利用这4组子系统,可以对整个生产工厂进行建模。诸如总吞吐量有效性(OTE)周期时间有效性(CTE)之类的方法检查子系统效率。
OTE表示实际输出和理论上可能输出之间的比率。该方法与提高生产效率的模拟技术密切相关。CTE是理论周期长度和实际周期长度之间的比率。

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