規(guī)整填料生產(chǎn)線設(shè)備綜合效率研究初探

吳肖涌，梅應(yīng)虎

（液化空氣（杭州）有限公司，浙江 杭州 310015）

規(guī)整填料生產(chǎn)線設(shè)備綜合效率研究初探

吳肖涌，梅應(yīng)虎

（液化空氣（杭州）有限公司，浙江 杭州 310015）

本文介紹了以建立數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)、計算規(guī)整填料生產(chǎn)線設(shè)備綜合效率的方法；并通過對設(shè)備綜合效率三要素的分析和車間觀察，找出設(shè)備生產(chǎn)效率較低的原因，提出改進措施并得到了效果驗證。該研究方法可為其它企業(yè)提供參考。

規(guī)整填料生產(chǎn)線；設(shè)備綜合效率；OEE三要素；設(shè)備6大損失

在現(xiàn)代企業(yè)推進TPM和精益生產(chǎn)的過程中，對設(shè)備綜合效率（OEE）的研究，一直是一項基礎(chǔ)且極為重要的工作。這是因為：OEE是設(shè)備實際生產(chǎn)能力相對于理論產(chǎn)能的比率，是國際上公認的、能夠科學(xué)且客觀衡量設(shè)備生產(chǎn)效率的指標；通過對OEE研究和現(xiàn)場觀察，可以找出有多少效率損失發(fā)生在哪些環(huán)節(jié)，以便采取改進措施。

OEE是時間開動率、性能開動率和合格品率三要素的乘積。其中，時間開動率=開動時間÷負荷時間；性能開動率=凈開動率×速度開動率=產(chǎn)品理論加工周期×加工數(shù)量÷開動時間；合格品率=合格品數(shù)量÷加工數(shù)量；如果將相乘的三要素展開可得：OEE=產(chǎn)品理論加工周期×合格品數(shù)量÷負荷時間。OEE也可以直接表述為“合格品理論加工時間與負荷時間的比值”；性能開動率也可以直接表述為“產(chǎn)品（合格品和不合格品）理論加工時間與開動時間的比值”；合格品率也可以直接表述為“合格品理論加工時間與產(chǎn)品（合格品和不合格品）理論加工時間的比值”。

1 規(guī)整填料生產(chǎn)線和車間的基本情況

1.1 生產(chǎn)線的概況

規(guī)整填料生產(chǎn)線是空氣分離設(shè)備制造企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備；它由松卷機、沖壓機、清洗機、剪切機四個單元組成。安裝在松卷機上的箔料，以彎曲軟帶方式進入沖壓機內(nèi)；箔料經(jīng)沖壓成形、被制作成填料帶；填料帶以彎曲軟帶方式進入清洗機內(nèi)；洗凈干燥后的填料帶經(jīng)剪切機按照圓的不同弦長自動剪切成填料片；填料帶在清洗機內(nèi)和剪切機上的驅(qū)動由剪切機運行機構(gòu)完成；填料片切斷后被操作人員取走、正反疊放并包裝成圓盤狀的規(guī)整填料。

1.2 車間作息時間

上班時間為8:00～16:30；8:00～8:20是早會時間；11:15～11:30是餐前休息時間；11:30～12:15是進餐時間；12:15～12:30是餐后休息時間；16:00～16:15是班后整理時間；16:15～16:30是洗浴時間；班中有4次15分鐘的模具潤滑、清理與短暫休息時間。

1.3 車間現(xiàn)場觀察

（1）剪切機每次剪切時間為0.1分鐘，每片剪切損料長度為10mm。（2）操作人員沒有完全按照操作規(guī)程要求進行沖壓機運行速度的設(shè)置，如：制作波距為19mm填料片時，操作規(guī)程要求設(shè)置為320轉(zhuǎn)/分鐘，但有的設(shè)置為約300轉(zhuǎn)/分鐘、有的設(shè)置得更低。經(jīng)詢問得知，設(shè)置為約300轉(zhuǎn)/分鐘的是因為未設(shè)置到位；設(shè)置得更低的是因為：有2條生產(chǎn)線沖壓機被安裝在底盤上、底盤接觸地面面積大，如果設(shè)置為320轉(zhuǎn)/分鐘則地面振動會很大（注：2臺沖壓機安裝了底盤，是為了滿足遠程移動式制造的集約化運輸需要）。（3）箔料軟帶一般一直處于低位，即松卷機展開箔料卷的速度遠大于沖壓機進給速度（只有當松卷機出現(xiàn)故障時，箔料軟帶才會被拉直）。（4）填料帶軟帶變化情況很大：或處于低位、或處于高位、或被拉直；當軟帶處于最低位時，沖壓機運行停止；當軟帶處于最高位時，剪切機運行停止。（5）剪切機運行機構(gòu)采用伺服系統(tǒng)，其啟動和停止能在瞬間完成，運行速度是勻速的；剪切機運行速度是由人機界面設(shè)置的。（6）剪切機上有一只能感應(yīng)到填料片的檢測器；如果填料片切斷后沒有被操作人員及時取走，檢測器感應(yīng)到檢測信號，則剪切機運行機構(gòu)不啟動、形成剪切后的短暫停機；觀察中我們將這一功能的設(shè)計稱為“防呆設(shè)計”。

2 生產(chǎn)線OEE的初步計算

2.1 合格填料片總長度的計算

用Excel軟件編制含有函數(shù)計算功能的填料片長度計算表（見表1，每片填料片長度以圓的弦長為數(shù)學(xué)模型計算），輸入“填料直徑”和“填料片厚度”，表格會自動生成“整只填料的填料片總片數(shù)”和“每片填料片長度”；從剪切機人機界面上讀取開始制作和制作結(jié)束時的填料片序號，根據(jù)填料片序號和表格求和功能，在表格中讀出計算周期內(nèi)合格填料片總長度。

2.2 剪切機運行速度理論值的計算

考慮到填料帶成形速度、填料帶軟帶裕量和剪切時間，剪切機運行速度應(yīng)該設(shè)置為略大于或等于填料帶成形速度（即沖壓機運行速度與填料片波距的乘積）；如果設(shè)置值小于該值，則填料帶成形速度超前于剪切機運行速度，填料帶軟帶經(jīng)常處于最低位，沖壓機也經(jīng)常處于停止運行狀態(tài)，影響了設(shè)備生產(chǎn)效率的發(fā)揮；如果設(shè)置值大于該值很多，填料帶可能會因為運行速度太快、不能被清洗機完全除盡油脂和干燥，不能達到空氣分離設(shè)備制造技術(shù)標準的要求。

為了方便計算，選取剪切機運行速度理論值=沖壓機運行速度×填料片波距=V×λ。

2.3 生產(chǎn)線OEE的初步計算結(jié)果

OEE=合格品理論加工時間÷負荷時間；負荷時間=日歷工作時間-計劃停機時間-設(shè)備外部因素停機時間；表2中的1～3三個研究項次給出了OEE的初步計算結(jié)果。

3 分析與改進

3.1 差距

從表2中可以看出，研究項次1～3的OEE=40%～64%，處于一個較低的水平；這與OEE=85%的世界級標準存在著很大的差距，需要采取改進措施、提升OEE指標。

3.2 OEE三要素的還原

為了分析OEE低的原因，必須還原OEE三個要素值；還原的目的是為了尋找效率損失發(fā)生在哪里。表2備注欄4已計算出了研究項次3的OEE三要素值，從中不難發(fā)現(xiàn)：OEE低（等于64%）的主要原因是性能開動率低（等于66.0%）。

3.3 設(shè)備六大損失與OEE三要素的關(guān)系

根據(jù)現(xiàn)代設(shè)備管理工程理論，設(shè)備損失可概括為6個部分（常被稱作“設(shè)備6大損失”），它們是：①故障停機損失；②設(shè)置、調(diào)整和初始化損失；③速度降低損失；④空運轉(zhuǎn)與短暫停機損失；⑤返修與廢品損失；⑥初期不良損失。

設(shè)備6大損失恰是OEE三要素的研究對象：時間開動率研究的是時間損失（時間損失包括6大損失中的①與②），性能開動率研究的是速度損失（速度損失包括6大損失中的③與④）；合格品率研究的是質(zhì)量損失（質(zhì)量損失包括6大損失中的⑤與⑥）。

3.4 分析與改進措施

性能開動率低，這與“速度降低損失”和“空運轉(zhuǎn)與短暫停機損失”有直接關(guān)聯(lián)。這一分析結(jié)果，與我們車間現(xiàn)場觀察情況是極其相符的。由此，我們提出以下改進措施：（1）提高沖壓機運行速度：其速度應(yīng)按照操作規(guī)程的要求設(shè)置到位；對于有底盤的、振動很大的2臺沖壓機，應(yīng)在其底盤與地面之間增加減振效果良好的隔振墊，確保沖壓機能夠在操作規(guī)程規(guī)定的運行速度下安全可靠運行。（2）提高剪切機運行速度：其速度應(yīng)設(shè)置為約大于或等于填料帶成形速度，即沖壓機運行速度×填料帶波距（筆者注：在此運行速度下制作的規(guī)整填料，經(jīng)測試滿足技術(shù)標準關(guān)于清潔度的要求）。（3）為消除填料片剪切后的短暫停機時間，建議履行設(shè)備變更程序，取消剪切機上的、人性化而非安全保障的“防呆設(shè)計”功能；同時為避免因取消“防呆設(shè)計”功能后操作人員勞動強度的過多增加，建議改變車間作息時間：將原先餐前、餐后各15分鐘的休息時間，調(diào)整為上午中途和下午中途各15分鐘的休息時間。

表1 填料片長度計算表

表2 OEE的計算

3.5 改進試驗后的OEE計算

改進后的OEE計算，見表2中研究項次4給出的計算結(jié)果：OEE上升為76%；表2備注欄5也表明，此時的性能開動率上升為78.3%。

4 結(jié)語

通過對規(guī)整填料生產(chǎn)線OEE的初步研究，我們采取了有針對性的改進措施，較滿意地達到了我們的提升初衷：OEE由原先的40%～64%提升到76%（當然還存在著有待于今后進一步提升的空間）。在推進TPM和精益生產(chǎn)的實踐中，我們真切感受到：OEE既是衡量設(shè)備生產(chǎn)效率的科學(xué)指標，又是幫助尋找生產(chǎn)效率提升手段的有效工具；在運用OEE工具的時候，我們還必須進行切合實際的分析與判斷，找出關(guān)鍵途徑和改進措施，不能陷入那些“刻意追求面廣的OEE、形式化的OEE和不切實際的OEE”的認識誤區(qū)，這些認識誤區(qū)只會帶來誤解和事倍功半的結(jié)果，影響OEE工具的作用發(fā)揮。

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