设备综合效率指标的比较分析和运用.doc

设备综合效率指标的比较分析和运用1、设备综合效率理论的形成与发展20 世纪 60 年代初，日本引入美国的生产维修制并在此基础上提出自主维修的理念，于 1969-1971 年之间形成 TPM 管理模式，到 80 年代末和 90 年代初分别被美、英、德等工业化国家引入，成为现在很多企业指导设备管理和维修的模式按照国际 TPM 协会主席 Hartmann 的观点，由于东、西方文化的差异，使得 TPM 这种先进的管理模式在近 20 年后才得到西方工业化国家的广泛认同，最终在西方国家的企业中得到广泛应用，主要归因于全球范围内日趋激烈的市场竞争伴随 TPM 模式的推广，设备综合效率(OEE)理论应运而生，OEE 成为很多制造企业在衡量和提高设备综合管理水平方面的一个非常重要的指标，国际通用的质量管理体系 QS9000 也把 OEE 指标作为持续改进的有效措施之一，作为科学分析和评价企业设备使用效率的指标和基准。

1.1 国际半导体组织设备综合效率国际半导体组织（SEMI）1999 年将全面设备效率 OEE 作为衡量设备生产能力的计算方法和标准，该方法完全依据半导体厂设备状态时间计算，计算方法准确，能够预知设备的运行状况，更加适合柔性生产设备，弥补了 SEMI 以往计算效率方法的不足SEMI 将全面设备效率定义为可用效率、生产效率、速率效率和质量效率的乘积即：全面设备效率＝可用效率×生产效率×速率效率×质量效率1.2 QS9000 标准中设备综合效率设备综合效率是最高层次的设备技术经济指标，主要内容是通过时间开动率（可利用率）、性能开动率和合格品率来综合反映设备的停机损失、速度损失和废品损失，使各类损失明确化，并可及时用量化的数据来描述设备管理持续开展的效果，在 2000 年－2002 年，基本采用设备综合效率 OEE 等于时间开动率、性能开动率和合格品率 3 者乘积表示，但不同企业之间对时间开动率（可利用率）的计算方法不同1.3 设备完全有效生产率（TEEP） 针对企业在进行 OEE 计算时常常遇到很多迷惑的问题，如属于外部因素和设备技术改造调试、新试产品、待料、质量检查、质量停机或者由于外围单位造成的能源供电设施中断等一系列外部因素停机，国内设备管理专家李葆文引入了非设备因素停机的概念，在 OEE 的基础上在 2002年又提出了设备完全有效生产率（TEEP）的定义和计算方法，同时对 OEE 计算方法的修正，让设备完全利用的情况由完全有效生产率这各指标来反映。

1.4 麦肯锡及宝钢热轧厂共同提出的产能利用率和设备综合效率 产能利用率＝可利用率×设备综合效率其中设备综合效率＝运行效率×生产合格品时间比率可利用率是机器可用时间的百分比即时间开动率，即可用时间相对日历时间的比值；运行效率是有效运行时间相对可用时间的速率，即性能开动率；生产合格品的时间比率是生产满足质量规范要求的产品时间（净生产时间）相对有效运行时间的比例由此可见，目前国际上有关设备综合效率的理论在不断深化、发展，同时并存的定义和计算方法很多，相互之间有较大差异、也有一定联系，哪种更科学、合理、更能揭示问题、更适用于宝钢以及热轧厂，需要进行比较分析、研究，从而找出适用于宝钢以及热轧厂的设备综合效率指标，指导设备管理工作 2、国内外设备综合效率水平比较据国际 TPM 协会的数据，许多世界级企业在引入 TPM 模式后设备有效度（时间开动率）、性能开动率、产品合格品率分别达到 90％和 95％和 99％，设备综合效率因而达到 85％，较前均有较大幅度的提高。

在钢铁界，处于世界领先地位的韩国、日本和中国的宝钢，设备综合效率水平分别处于何种水平，有关数据列举如表 1 所示：时间开动率 A=(a-b-c-d)/a运行效率 B=(a-b-c-d)/(a-b)可利用率 C=(a-c-d)/a，(a、b、c、d 分别对应表格内日历时间等数据)由于无法得到在性能开动率和合格品率等方面更详细的数据，仅用设备综合效率的因子之一——时间开动率进行比较，宝钢 2003 年处于低于 80％的水平，而日韩企业已超过 80％；如采用可利用率进行比较，日韩企业已超过 85％，而宝钢低于 85％通过宝钢和韩国、日本钢铁企业的比较，宝钢尽管设备装备和技术均为世界一流水平，但在设备管理指标上还有很大的提升空间 3、宝钢股份设备综合效率指标的提出与运用宝钢在一期工程引进新日铁装备及技术时也成套引进了新日铁的设备管理，TPM 作为设备管理的重要组成部分在宝钢得到了初步运用，并且从生产、设备、检修“三位一体” 的 TPM 全员生产维修机制延伸到采购、销售、人事，形成“六位一体”的管理格局设备管理的工作目的从投产初期单纯保设备状态转变为保设备功能、精度的投入与提高；从降低设备故障（事故）时间转变为防止重复事故、责任事故发生而采取的纠正措施的落实，实施零故障管理，其核心在于降低非计划的故障停机时间，并没有将大幅减少各类生产因素停机、检修计划停机作为设备综合管理的范畴，因此也就没有进行设备综合效率的统计，直到 2000 年设备部引入设备综合效率作为设备管理指标，开始进行定义和研究，并于 2001 年 6 月起在全公司推行该指标的运用，2004 年作为设备系统及各生产厂的 KPI 指标进行考核。

4、对宝钢现存的两种设备综合效率指标计算方法及结果比较分析 4.1、宝钢分公司提出的设备综合效率定义及计算方法（后文简称方法Ⅰ）：OEE＝时间开动率×性能开动率×合格品率；等同于：设备综合效率＝可利用率×运行效率×成品率(合格品率)其中：可利用率是机器可用时间的百分比，即时间开动率，即净生产时间相对计划作业时间的比值；该因子宝钢直接采用了日历作业率作为时间开动率，故该因子数值偏低运行效率是机器或设备相对其设计循环运行的速率，即性能开动率；该因子宝钢直接采用实际小时产量与理论（设计）小时产量的比值代替，由于各单元远远超过原设计能力、超产较多，该因子数值大于 100％较多，1580 主轧线更是达到了 120％成品率是生产满足质量规范要求的产品百分比，即合格品率由于宝钢炼铁、炼钢、热轧等工序各不相同，该因子宝钢直接采用了合格品率数据，未考虑在本工序内由于返修造成的作业时间损失，合格品率数据要高于下文的生产合格品时间比率 3％以上百分点。

由于 OEE 是上述 3 项乘积，性能开动率的放大效应很大，因此在宝钢出现了 OEE 大于 100％的特殊情况4.2、世界著名管理咨询公司美国麦肯锡公司和宝钢热轧厂则共同提出产能利用率和设备综合效率的概念，其计算方法后文简称方法Ⅱ：产能利用率＝可利用率×设备综合效率 其中设备综合效率＝运行效率×生产合格品时间比率可利用率是机器可用时间的百分比即时间开动率，即可用时间相对日历时间的比值；（其中可用时间 D＝日历时间 A－计划检修时间 B－计划换辊时间 C），因此可利用率=D/A*100%=(A-B-C)/A---- --- --- (1)运行效率是有效运行时间相对可用时间的速率，即性能开动率；有效运行时间 G＝可用时间 D-非计划停机时间 E-单机单炉时间造成的速度损失时间 F运行效率=G/D*100% = (D-E-F)/D*100%-------(2)(说明：运行时间＝D- E，有效运行时间 G＝D-E-F)生产合格品的时间比率是生产满足质量规范要求的产品时间（净生产时间 H）相对有效运行时间 G 的比例，计算方法为将生产废品（a 吨）和返修产品(b 吨)的数量按照实际小时产量（c 小时/吨）倒推出损失的时间 t 小时，即 t=(a+b)/c。

净生产时间 H＝有效运行时间 G－损失时间 t，该情况下的合格品率不能直接用来生产合格品的时间比率，因为增加了将返修产品折算的作业时间损失，在热轧工序计算合格品率时不包括返修情况 生产成品的时间比率＝H/G*100%=(G-t)/G*100%-- (3)则设备综合效率的公式为：OEE=(2)×(3)＝G/D×(G-t)/G*100%=(G-t)/D＝(A-B-C-E-F-t)/(A-B-C) *100%----------(4)产能利用率＝(1)×(2)×(3)＝(A-B-C)/A× (G-t)/D*100%＝(A-B-C)/A×(A-B-C-E-F-t)/(A-B-C) *100%＝ (A-B-C-E-F-t)/A *100%------------ (5) 其中 t=(a+b)/c应用实例：1580 主轧线某月份产能利用率和 OEE 的计算情况，见表 24.3、运用两种方法进行计算设备综合效率结果采用方法Ⅰ，04 年 2050 设备综合效率比 03 年增幅达 4.5％，而采用方法Ⅱ，则增幅仅1.62％；采用方法Ⅰ，1580 设备综合效率比 2050 大 10－15％，而采用方法Ⅱ，则 1580 设备综合效率比 2050 比较接近，差异不大，均为世界领先水平，表明方法Ⅰ不同时适用于热轧厂两条主轧线，而方法Ⅱ相对适用。

4.4、结果分析4.4.1、通过对全年 1－12 月的方法Ⅰ下设备综合效率、方法Ⅱ下设备综合效率、性能开动率、超产比例（12×4＝48 个数据）进行标准偏差分析，方法Ⅰ下计算的设备综合效率方差为5.71，与性能开动率的方差为 6.394，两者非常接近、且规律一致、紧密相关因此性能开动率对设备综合效率的影响作用高于超产因素性能开动率的大小又直接决定是否会超产，在设计小时产量一定的情况下，性能开动率反映的恰好就是轧线实际小时产量水平，因此对能否超产影响很大4.4.2、在方法Ⅰ下，性能开动率的大小决定了最终设备综合效率大小，掩盖了时间开动率上的不足，可能模糊设备、生产人员对减少计划停机、非计划停机重要性的认识方法Ⅱ下计算设备综合效率的方差为 0.9，性能开动率的大小对设备综合效率影响不大，如表 4 所示 4.4.3、笔者运用方法Ⅰ对设备综合效率在历时间、检修模式、轧线小时产量、非计划停机时间多种条件下模拟计算，发现：方法Ⅰ中在设计小时产量作为计算公式中的分母、是影响设备综合效率的固定因素外，日历时间、检修模式（定、年修的时间和频度）、轧线小时产量（受单重、加热炉停炉停装、卷取 2台或一台卷取等因素影响较大）、非计划停机时间均是影响设备综合效率的主要的、可变的因素，需要我们加以关注、分析和利用，建议采取如下对策：（1）：在不超产情况下，非计划停机时间或检修、换辊时间每减少 1 小时，设备综合效率至少可提高 0.13％，如果月度定修只有 2 次，减少定修至少 10－16 小时，则设备综合效率至少 。