隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，企業(yè)期望持續(xù)地獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，最大化和改善車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)效能顯得越來(lái)越重要，它是提高生產(chǎn)效率，降低不合格產(chǎn)品數(shù)量，甚至成為企業(yè)是否可以贏利的決定性因素。然而實(shí)際情況下，企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)備并非是以最好的狀態(tài)運(yùn)行，設(shè)備、操作人員的效率存在很大的上升空間。企業(yè)需要一種行之有效的手段來(lái)改善生產(chǎn)過(guò)程，因此作為設(shè)備維護(hù)管理策略發(fā)展起來(lái)的全員生產(chǎn)維護(hù)(Total Productive Maintenance，TPM)提出了設(shè)備綜合效能的概念。設(shè)備綜合效能是一套衡量生產(chǎn)績(jī)效的關(guān)鍵指標(biāo)考核工具，包括可利用時(shí)間效率、設(shè)備性能效率和合格品率三個(gè)部分。OEE用于分析瓶頸因素，準(zhǔn)確清晰地展示設(shè)備效率的實(shí)際狀況，某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的損失情況以及相應(yīng)的改善措施等。

1 沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所制造執(zhí)行系統(tǒng)總體平臺(tái)架構(gòu)

    OEE是制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System,MES)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。OEE數(shù)據(jù)用于測(cè)量單位設(shè)備的性能，設(shè)備性能可以通過(guò)即時(shí)或計(jì)劃生產(chǎn)的綜合報(bào)告進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。MES可以檢測(cè)機(jī)器或設(shè)備的生產(chǎn)和運(yùn)行狀態(tài)，操作員實(shí)時(shí)掌握一個(gè)生產(chǎn)單元或整條生產(chǎn)線中的所有機(jī)器或設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)和生產(chǎn)效率。通過(guò)MES系統(tǒng)可以獲取未排程時(shí)間、非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間和計(jì)劃停機(jī)時(shí)間并獲取工程時(shí)間、待機(jī)時(shí)間、加工的零件數(shù)量、返修數(shù)量、廢品數(shù)量等關(guān)鍵要素。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要包括：(1)轉(zhuǎn)換輸入裝置，傳感器或者PLC設(shè)備；(2)獲得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和分析的可視化顯示設(shè)備，如LED顯示屏。

    本文提出的OEE關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)是沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所制造執(zhí)行系統(tǒng)Shenyang Institute of Automation Manufacturing Execution System,SIA-MES)平臺(tái)中一個(gè)重要組成部分，SIA-MES通過(guò)將身纏過(guò)程數(shù)字化，展現(xiàn)一個(gè)詳盡透明的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程，以此建立完善、清晰的數(shù)據(jù)流、信息流。改軟件平臺(tái)通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的屋里設(shè)備中收集實(shí)時(shí)信息，建成一個(gè)可隨時(shí)隨地訪問(wèn)的數(shù)字化“虛擬工廠”并根據(jù)關(guān)鍵指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)生產(chǎn)工序和每臺(tái)設(shè)備的檢測(cè)和追蹤、對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程的全面掌控和對(duì)生產(chǎn)效率的實(shí)時(shí)評(píng)估與產(chǎn)品質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)。SIA-MES平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，其目標(biāo)是通過(guò)構(gòu)建產(chǎn)品模型、工廠建模、事件模型和執(zhí)行模型等建立基本語(yǔ)義元的數(shù)字化描述。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)事件、生產(chǎn)狀態(tài)的描述和控制來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)活動(dòng)的序列轉(zhuǎn)換。最終利用計(jì)劃調(diào)度、維護(hù)集成系統(tǒng)、設(shè)備關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)OEE考核等功能完成生產(chǎn)車(chē)間的數(shù)字化管理。

圖1 SIA-MES平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 設(shè)備綜合效能定義

    1971年日本設(shè)備維護(hù)協(xié)會(huì)開(kāi)始推廣全員生產(chǎn)維護(hù)TPM的生產(chǎn)管理方式，設(shè)備綜合效能作為衡量生產(chǎn)力的重要考核指標(biāo)之一。其定義如下：設(shè)備綜合效能作為一套衡量生產(chǎn)過(guò)程關(guān)鍵績(jī)效的工具，由三大部分結(jié)合而成，分別是可利用時(shí)間效率、設(shè)備性能效率和合格品率。關(guān)于設(shè)備綜合效能。由于不同行業(yè)的特點(diǎn)，使得出現(xiàn)了許多不同的計(jì)算方法。但是，都與確定設(shè)備綜合效能的這三個(gè)主要因素相關(guān)。其計(jì)算衡量結(jié)果以百分比方式表現(xiàn)為：設(shè)備綜合效能(％)=可利用時(shí)間效率(Equipment Availability)×設(shè)備性能效率(Performance Efficiency)×合格品率(Rate of Quality Products)。

    設(shè)備綜合效能的古典定義是JIPM協(xié)會(huì)關(guān)于Overall Equipment Effectiveness的定義，并在許多行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。JIPM協(xié)會(huì)給出的設(shè)備綜合效能計(jì)算方法如圖2所示。在設(shè)備綜合效能計(jì)算中，計(jì)算可利用時(shí)間效率時(shí)不包括計(jì)劃的非生產(chǎn)時(shí)間，也就是在設(shè)備綜合效能計(jì)算中沒(méi)有考慮這些計(jì)劃的非生產(chǎn)損失。

圖2 設(shè)備綜合效能定義

    設(shè)備綜合效能關(guān)鍵要素定義：T_TSD為班次工作總時(shí)間；T_UC為未排程時(shí)間；T_PP為計(jì)劃生產(chǎn)時(shí)間；T_OP為操作時(shí)間；Ti_USD為生產(chǎn)第i種產(chǎn)品時(shí)，總非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間；T_ip為生產(chǎn)第i種產(chǎn)品時(shí)，總生產(chǎn)時(shí)間；S_i為生產(chǎn)第i種產(chǎn)品時(shí)，每分鐘最大產(chǎn)能；N_i為第i種產(chǎn)品總產(chǎn)量；F_i為第i種產(chǎn)品的次品總量。

    設(shè)備綜合效能的古典計(jì)算公式：

    在以上設(shè)備綜合效能的定義中，分別從時(shí)間損失、性能損失和質(zhì)量損失等方面給出了六個(gè)最主要的效率損失來(lái)源。

    (1)設(shè)備故障：由于設(shè)備故障停機(jī)造成的時(shí)間損失，故障停機(jī)減少合格產(chǎn)品產(chǎn)量。通常是指由于人機(jī)料法環(huán)等關(guān)鍵因素所造成的設(shè)備故障而引發(fā)的停機(jī)。

    (2)換裝調(diào)試：在生產(chǎn)完某一型號(hào)產(chǎn)品后，生產(chǎn)另一類(lèi)型產(chǎn)品時(shí)由于工藝參數(shù)的變化而引發(fā)的換裝和調(diào)試所產(chǎn)生的時(shí)間損失。換裝時(shí)間可以分為內(nèi)換裝時(shí)間(在機(jī)器停機(jī)后才能完成操作)和外換裝時(shí)間(在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以完成操作)。這里不必記錄外換裝時(shí)間。

    (3)空閑與短暫停機(jī)：由于操作人員誤操作而造成的短暫停頓或設(shè)備本身發(fā)生的短暫停機(jī)時(shí)間損失。通常在5～10分鐘之間，主要包括小調(diào)整或潤(rùn)滑保養(yǎng)活動(dòng)造成的較小時(shí)間損失。

    (4)減速損失：設(shè)計(jì)理論最大生產(chǎn)速度與實(shí)際運(yùn)行生產(chǎn)速度之間的差別，表征正常發(fā)揮設(shè)備效率的指標(biāo)。導(dǎo)致減速損失的原因包括原材料本身缺陷、設(shè)備長(zhǎng)期生產(chǎn)的磨損損耗或生產(chǎn)的產(chǎn)品與設(shè)備設(shè)計(jì)不匹配等。

    (5)加工缺陷：由于設(shè)備故障引起的產(chǎn)品質(zhì)量缺陷而導(dǎo)致的返工時(shí)間損失，包括廢品和次品。通常，偶發(fā)性缺陷可以通過(guò)點(diǎn)檢和維護(hù)活動(dòng)使得設(shè)備恢復(fù)至正常狀態(tài)來(lái)降低，而慢性缺陷的原因難于被發(fā)現(xiàn)，只能通過(guò)加強(qiáng)日常保養(yǎng)來(lái)降低損失。

    (6)啟動(dòng)損失：設(shè)備啟動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)行生產(chǎn)期間產(chǎn)生的時(shí)間損失和產(chǎn)品損失。損失程度因工序狀態(tài)的穩(wěn)定性、設(shè)備、夾具和模具的維護(hù)水平，操作技能的熟練程度等的不同而異。

3 系統(tǒng)主要功能與實(shí)現(xiàn)

圖3 設(shè)備綜合效能系統(tǒng)主要功能

    系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)配置靜態(tài)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)錄入動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果展示三大部分，主要功能如下所示：

    (1)班次配置：主要配置企業(yè)內(nèi)部的班次信息，包括班次名稱、班次工作時(shí)間。

    (2)事件類(lèi)別配置：主要配置企業(yè)內(nèi)部的主要停機(jī)事件類(lèi)別，通常包括設(shè)備故障、換裝調(diào)式、空閑與短暫停機(jī)、減速損失等。

    (3)事件原因配置：是對(duì)于停機(jī)事件類(lèi)別的細(xì)化，通常根據(jù)該設(shè)備常見(jiàn)停機(jī)原因的描述。例如缺料、員工誤操作等。

    (4)統(tǒng)計(jì)類(lèi)別配置：是定義造成不合格品和次品的主要原因，通常包括加工缺陷、啟動(dòng)損失。

    (5)統(tǒng)計(jì)定義配置：是對(duì)統(tǒng)計(jì)類(lèi)別的細(xì)化，通常根據(jù)該設(shè)備常見(jiàn)廢品的產(chǎn)生原因進(jìn)行配置。

    (6)產(chǎn)品配置：主要配置該設(shè)備生產(chǎn)的主要成品或半成品的詳細(xì)描述。

    (7)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)配置：主要配置該設(shè)備生產(chǎn)的主要成品或半成品的最大理論產(chǎn)量。

    (8)計(jì)劃停機(jī)：主要配置每個(gè)班次所有的計(jì)劃停機(jī)的時(shí)間總和。

    (9)產(chǎn)量：設(shè)備在該班次內(nèi)生產(chǎn)的所有產(chǎn)品的總數(shù)量，包括廢品和次品。

    (10)產(chǎn)品實(shí)例：設(shè)備在該班次內(nèi)生產(chǎn)的每種產(chǎn)品的廢品和次品總數(shù)。

    (11)非計(jì)劃停機(jī)：設(shè)備在該班次內(nèi)每次非計(jì)劃停機(jī)原因及停機(jī)時(shí)長(zhǎng)。

    (12)分析結(jié)果顯示：根據(jù)班次、單體設(shè)備名稱、時(shí)間段等信息，自動(dòng)計(jì)算設(shè)備綜合效能統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并以報(bào)表方式展現(xiàn)給決策人員。

    表現(xiàn)層是設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)與用戶的交互界面，使用微軟WPF技術(shù)，通信層是分布式系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換的機(jī)制，使用WCF數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)持久層是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式，選擇Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器運(yùn)行于AIX 6操作系統(tǒng)，WCF服務(wù)器通過(guò)IIS宿主于Windows Server 2003操作系統(tǒng)。硬件方面，應(yīng)用服務(wù)器、報(bào)表服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器使用IBM X3650；整個(gè)設(shè)備綜合效能系統(tǒng)使用面向服務(wù)的軟件架構(gòu)(SOA，Service Oriented Architecture)，所有應(yīng)用程序只能使用PDA、主機(jī)等設(shè)備，通過(guò)訪問(wèn)WCF服務(wù)器來(lái)間接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，大大提高了企業(yè)內(nèi)部重要數(shù)據(jù)的完整性和安全性。在SOA架構(gòu)應(yīng)用中，服務(wù)是最核心的抽象手段，業(yè)務(wù)被劃分為一系列粗粒度的業(yè)務(wù)服務(wù)和業(yè)務(wù)流程。業(yè)務(wù)眼務(wù)之間相對(duì)獨(dú)立、自包含、可重用，由一個(gè)或者多個(gè)分布的系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)，而業(yè)務(wù)流程由服務(wù)組裝而來(lái)。該系統(tǒng)封裝了設(shè)備建模、事件建模、停機(jī)原因上報(bào)、停機(jī)時(shí)間統(tǒng)計(jì)、OEE報(bào)表展示等服務(wù)，并通過(guò)這些服務(wù)的拼裝實(shí)現(xiàn)松耦合的應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)架構(gòu)一方面具備適應(yīng)變化的靈活性；另一方面，各個(gè)服務(wù)之間相互獨(dú)立，當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)服務(wù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)發(fā)生改變時(shí)。不影響其他服務(wù)，大大加強(qiáng)了系統(tǒng)的擴(kuò)展性和健壯性。

4 應(yīng)用實(shí)例

    以某煙廠松散回潮機(jī)應(yīng)用OEE系統(tǒng)為例，介紹設(shè)備綜合效能指標(biāo)分析系統(tǒng)整體運(yùn)行過(guò)程。

    (1)工廠建模：將企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的物理設(shè)備和物理布局?jǐn)?shù)字化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)可視化，主要定義單體設(shè)備的主要信息。

    (2)事件建模：定義企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)在生產(chǎn)過(guò)程中所發(fā)生的主要事件，這里主要是定義與設(shè)備綜合效能分析相關(guān)的啟停機(jī)事件。

    (3)停機(jī)原因和停機(jī)時(shí)間上報(bào)：當(dāng)啟停機(jī)事件發(fā)生時(shí)，將該信息發(fā)送給相關(guān)的事件訂閱者，由相關(guān)操作人員配置停機(jī)原因和停機(jī)時(shí)長(zhǎng)。

    (4)OEE效率統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)根據(jù)上報(bào)的相關(guān)參數(shù)，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生成設(shè)備的相關(guān)考核指標(biāo)及其趨勢(shì)圖，為決策者提供量化的考核指標(biāo)。

5 結(jié)束語(yǔ)

    在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程和管理實(shí)踐中有效地利用OEE為生產(chǎn)效率改善服務(wù)是制造業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理中的一個(gè)十分重要的問(wèn)題。本文詳述了OEE古典算法，提出了以O(shè)EE為基礎(chǔ)的設(shè)備效率指標(biāo)系統(tǒng)和通過(guò)該指標(biāo)系統(tǒng)對(duì)企業(yè)設(shè)備或生產(chǎn)線效率進(jìn)行系統(tǒng)化的診斷和改善方法。并將其應(yīng)用在香煙制造企業(yè)，在該廠松散回潮機(jī)上進(jìn)行實(shí)施，得到了良好的應(yīng)用效果。但是由于DEE方法僅可以用于對(duì)單個(gè)設(shè)備孤立的評(píng)價(jià)，因此具有較大的局限性。在許多工廠實(shí)際中，設(shè)備往往并不都是獨(dú)立存在的，設(shè)備之間存在著行為、工藝以及信息上的聯(lián)系，還應(yīng)該對(duì)OEE理論進(jìn)行進(jìn)—步研究和改進(jìn)。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/

本文標(biāo)題：設(shè)備綜合效能關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/solutions/1401932356.html