少即是多：减少过度耗费，提高设备效率 | 教授观点

设备综合效率（OEE）是生产制造企业运营效率的关键指标，其计算方式为三个OEE因子相乘，即可用率，效率和质量水平。可用率反映设备的停机时间，效率体现未达到最大速度的生产时间，质量水平反映没有满足质量要求的产品。具体计算方式如下：

可用率 = （计划生产时间 – 停机时间）/ 计划生产时间

效率 =（生产标准时间x 生产数量） / 开动时间

质量水平 = 合格品数量 / 生产数量

1982年， Seiichi Nakajima首次将OEE作为其全员生产维护（TPM）的重要组成部分。作为一个关键指标，OEE不仅能够帮助组织关注TPM流程中的薄弱环节，并且能综合显示所有的相关操作因素。影响OEE的因素包括人员、机器、材料、方法、测量和环境。

Christopher J和他的研究伙伴曾表示，只有在适当的生产测量系统下，比如日本丰田首先采用的精益生产管理，才能实现生产效率的提高，而OEE恰好是精益生产管理中的一项精益指标。

传统意义上来看，如果某一组织遇到了产能上的瓶颈，为了提高生产力，它的第一反应势必是增加更多的生产班次，鼓励在岗员工加班，并购买新的生产设备。而现在，越来越多的组织正在关注其现有生产系统的使用效率以及该如何提高效率。因此，OEE被普遍作为生产的关键指标来评估各个企业的运营系统效率和提高OEE水平。

汽车行业的全球OEE基准为85%。为了达到这个数值，行业内各组织都在努力提高其OEE水平。例如，上海高齐汽车配件有限公司（简称“上海高齐”）就使用了帕累托图、鱼骨图、快速换模技术（SMED）和人机分析等分析工具来系统化地研究其OEE水平，并因此采取了一系列改进措施，最终使他们的目标机器OEE水平从71.4%提升至85.5%。

上海高齐的OEE水平

上海高齐是一家私营公司，为通用汽车、大众、日产、马自达、长城和上汽等汽车整车制造商生产注塑件、换挡器球头和仪表盘面板。该公司超过50%的利润都来自于其换挡器球头产品，因此改进换挡器球头生产的OEE水平势在必行。

换挡器球头有金属连接器、核心支架、球头支架、皮革和其他外饰件组成，其工艺流程中的三个步骤和OEE水平密切相关——铸造核心支架，铸造球形支架以及切割皮革。另外，在测量每个步骤的生产标准时间后，该公司发现铸造球形支架的时间最长，为25.3秒，这一步骤显然是整个生产过程的瓶颈。为了从根本上解决这一问题，我们详细研究了生产球形支架的A012注塑机的生产过程。机器A012的OEE水平及其6个月内的可用率、效率和质量水平情况见图1。

图1

OEE的影响因素

基于可用率、效率和质量水平，我们可以总结出OEE中的新旧六大损失（见表1）。我们还对A012注塑机的OEE水平进行了相应的分析，以期进一步提高OEE水平。

表1

可用率损失：根据操作记录绘制的A012注塑机停机时间的帕累托图见图2。停机时间的主要损失有——加热和冷却、换型、模具维护、及其设备维护和调试工作等。为了找到这些损失的根本原因，我们绘制了三幅石川图。

图2

效率损失：6个月内，A012注塑机的性能水平在91%到96%之间浮动。

质量损失：通过统计每月的质量记录，我们构建了一张帕累托图（图3），描述了具体的失效模式，通过石川鱼骨图的分析，最终找到了6个常见的失效原因：

+

计划方法不当

+

转换方法不精益

+

流程和布局不利于操作

+

设置和调整工作出现错误或不标准

+

操作、规划或技术人员缺乏培训

+

生产过程不稳定

图3

在制定生产计划时考虑温度因素

注塑机工艺的一个典型特征就是温度变化频繁。如图2所示，在过去6个月累计122小时的停机时间中，加热和冷却过程产生的可用率损失占总损失的21%。6个月内，用于A012注塑机生产的材料有51种，模具88种。这些材料需要在34个不同的温度下工作才能达到最佳效果，但A012的生产计划并未考虑温度因素，因此产生了温度转换时间过长的问题。历史数据显示，有两次换型之间的最大温差达到了300°，其中第一次换型时温度上升150°，第二次换型时温度下降150°。

通过重新调整生产计划，加热和冷却的停机时间显著缩短，总温差从2919°C降至1598°C。由于冷却时间包含在换型时间内，所以无法在此阶段节省时间。但不论如何，该公司仅仅通过缩短加热时间就节省了36.1小时，即用于加热的时间减少了29.6%（或总停机时间减少了6.2%）。

因此，只要根据不同材料的加热时间重新安排生产顺序，就能有效减少加热和冷却所消耗的停机时间。这一措施既不会增加生产成本，也不会消耗更多资源，是提高OEE水平的良好办法。

在转换管理中运用SMED技术

我们通过仔细的现场考察和分析，发现上海高齐尽管有换型操作的指导书，但它并未区分内部和外部换型，这在换型过程中造成了大量不必要的停机时间。

于是，我们应用了SMED技术来改进该公司的换型过程并节约成本。具体改进步骤如下：

+

改进前：内外部换型没有区分。

+

阶段一：区分内外部换型工作。

+

阶段二：错开内外部换型工作。

+

阶段三：改进所有基本换型操作。

根据Shigeo Shingo的研究，换型工作有内外部之分。在情况允许时，应尽量将内部换型操作转化为外部换型操作，因为这样就可以提前进行准备工作。同时，为了进一步缩短换型时间，应尽可能将内外部操作同时进行。

根据上述SMED原则，我们重新整理了上海高齐的换型过程中的工作分解结构。经调整，换型过程消耗的停机时间由最初的861秒减少到了498秒。也就是说，换型时间减少了42%，A012注塑机的总停机时间节省了8%。

重新设计流程和布局

上海高齐用于生产核心支架和球形支架的注塑机分别为A011和A012，每台机器由一名操作员负责。为了进一步研究此环节的性能表现，我们在两台机器上都进行了人机分析。

经分析，两名操作员对A011、A012的使用率分别为32%和33%，造成如此低的使用率的原因在于模制过程中的等待时间过长。

+A011注塑机用于模制的生产周期为75秒，操作员的等待时间为50秒（包括机器注塑和冷却过程）。

+A012注塑机的总生产周期为95秒，操作员的等待时间为65秒（包括机器注塑、冷却和另外15秒的半成品预热时间）。

在15秒的半成品预热过程中，操作员和机器都处于空闲状态，这显然是浪费。

为了提高机器和操作员的工作效率，我们将三对机器面对面放置，让一名操作员同时操作两台机器。在这种改进下，我们重新计算了包括生产两种适配器在内的整个过程的生产标准时间。

这种全新的布局使核心支架的注塑过程提前了20秒，先于球形支架。如此一来，只需要一名操作员，就可以将等待时间从115秒（布局未调整时，A011的等待时间为50秒，A012的等待时间为65秒）缩短至25秒。操作员的工作效率从32%提升至75%。另外，由于减少了等待半成品预热的时间，A012注塑机的使用效率从63%上升到75%。

此外，两种适配器的生产周期从170秒（布局未调整时，A011的生产周期为75秒，A012的生产周期为95秒）减少至80秒。

整体改进

综上所述，A012注塑机的可用率由80.8%提升至83.5%，效率由93%提高到107.7%。即便质量水平保持不变，A012注塑机的OEE总水平也能从71.4%上升至85.5%。本次工作虽然针对A012注塑机，但以上改进措施和测量方法可轻松运用于其他生产线的不同机器。

作者：杨秋平, 黄健, 潘琦, 王佳杰, 王海云, 薛萍, 苏强

原文刊发：《quality progress》 February 26-27，2018

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