企业OEE计算问题的解决

摘要：本文引入非设备因素停机概念，使计算得的OEE更能真实反映设备维护的实际状况，让设备完全利用的情况由完全有效生产率的指标来反映。同时介绍不同情况下如何分析设备损失的PM分析流程。

OEE(Overall Equipment Effectiveness), 即设备综合效率，其本质就是设备负荷时间内实际产量与理论产量的比值。企业在进行OEE计算时常常遇到很多迷惑的问题，如工厂停水、停电、停气、停汽使设备不能工作，等待定单、等待排产计划、等待检查、等待上一道工序造成的停机，不知如何计算。本文引入非设备因素停机的概念，修改了OEE的算法，使计算得到的OEE更能够真实反映设备维护的实际状况，让设备完全利用的情况由完全有效生产率这个指标来反映。同时介绍了在不同情况下如何分析设备损失的PM分析流程。

企业OEE计算问题的解决：一、OEE表述和计算实例

OEE= 时间开动率×性能开动率×合格品率[1],[4]
其中，时间开动率 = 开动时间/负荷时间
而，负荷时间 = 日历工作时间-计划停机时间

开动时间 = 负荷时间 – 故障停机时间 – 设备调整初始化时间（包括更换产品规格、更换工装模具、更换刀具等活动所用时间）
性能开动率 =净开动率×速度开动率
而，净开动率 = 加工数量×实际加工周期/开动时间

速度开动率 =理论加工周期/实际加工周期
合格品率 = 合格品数量/ 加工数量
在OEE公式里，时间开动率反映了设备的时间利用情况；性能开动率反映了设备的性能发挥情况；而合格品率则反映了设备的有效工作情况。反过来，时间开动率度量了设备的故障、调整等项停机损失，性能开动率度量了设备短暂停机、空转、速度降低等项性能损失；合格品率度量了设备加工废品损失。

例1: 设某设备1天工作时间为8h, 班前计划停机20min, 故障停机20min, 更换产品型号设备调整40min, 产品的理论加工周期为0.5min/件, 实际加工周期为0.8min/件, 一天共加工产品400件, 有8件废品, 求这台设备的OEE。

计算：负荷时间 = 480-20 = 460 min
开动时间 = 460 – 20 – 40 = 400 min
时间开动率 = 400/460 = 87%
速度开动率 =0.5/0.8 = 62.5%
净开动率 = 400×0.8/400 = 80%
性能开动率 = 62.5%×80% = 50%
合格品率 =(400-8)/400 = 98%

于是得到OEE = 87%×50%×98% = 42.6%。有些企业还可以根据生产的实际, 用便于统计的数据来推算TPM[2]。

例2．设备负荷时间a = 100h，非计划停机10h，则实际开动时间为b = 90h；在开动时间内，计划生产c = 1000个单元产品，但实际生产了d = 900个单元；在生产的e = 900个单元中，仅有f = 800个一次合格的单元。

计算：可以简化为
OEE = （b/a）×（d/c）×（f/e）= （90/100）×（900/1000）×（800/900）= 72%
OEE还有另一种表述方法，更适用于流动生产线的评估, 即OEE= 时间开动率×性能开动率×合格品率
而时间开动率 = 开动时间/计划利用时间而，计划利用时间 = 日历工作时间-计划停机时间
开动时间 = 计划利用时间 – 非计划停机时间
性能开动率 =完成的节拍数/计划节拍数
其中计划节拍数 = 开动时间/标准节拍时间
合格品率 = 合格品数量/加工数量
这与前述的OEE公式实际上是同一的。

例3：设某企业一个工作日的生产数据如表1。
表1某企业一个工作日的生产数据
(The productive data of a working day from a factory)

注：标准节拍时间为3min

计算：停机时间 = 115+12 = 127 min
计划开动时间 = 910 – 127 = 783 min
时间开动率 = 783/910 = 86%
计划节拍数 =开动时间/标准节拍时间 = 783/3 = 261
性能开动率 = 203/261 = 77.7%
合格品率 = 一次合格品数/完成产品数 = 152/203 = 74.9%
于是得到OEE = 86% ×77.7%×74.9% = 50%

企业OEE计算问题的解决：二、 OEE的实质

如果追究OEE的本质内涵，其实就是计算周期内用于加工的理论时间和负荷时间的百分比。请注意，当展开OEE公式，有
OEE = 时间开动率×性能开动率×合格品率
= （开动时间/负荷时间）×（加工数量×实际加工周期/开动时间）×（理论加工周期/实际加工周期）×（合格产量/加工数量）
= （开动时间×加工数量×实际加工周期×理论加工周期×合格产量） /（负荷时间×开动时间×实际加工周期×加工数量）
约去分子、分母的公因子，
OEE = （理论加工周期×合格产量）/负荷时间= 合格产品的理论加工总时间/负荷时间
这也就是实际产量与负荷时间内理论产量的比值。

企业OEE计算问题的解决：三、 利用OEE进行损失分析

既然上述的计算方法可以如此简单，那么为什么要用这么复杂的公式呢？主要是为了分析问题。计算OEE值不是目的，而是为了分析六大损失[1]。设备的OEE水平不高，是由多种原因造成的，而每一种原因对OEE的影响又可能是大小不同。在分别计算OEE的不同“率”的过程中，可以分别反映出不同类型的损失，如图1所示。

各类企业设备不同，损失也可能不同。我们当然可以灵活构造不同的损失分析图。图2显示了某一特定企业的8大损失状况。

进一步，我们还可以结合运用PM分析方法（即通过物理现象寻求人、机、料、法、环等原因的分析方法）， 对OEE不高的原因进行分析。例如，当设备的OEE水平不高，从OEE计算看出是时间开动率低下，于是将时间开动率用方框框起来，再问为什么时间开动率不高，发现是设备故障引起，再继续往下分析，直到找出根本原因为止。如图3所示[2]。

企业还可以利用鱼骨分析方法从OEE的水平追溯各种损失和原因，例如图4所示。

企业OEE计算问题的解决：四、 OEE 计算中遇到的困难和解决方案

我们在计算OEE时，遇到计划停机以外的外部因素，如无订单、停水、电、气、汽、停工待料等因素造成停机损失，常不知把这部分损失放到哪部分去计算。有人把它们列入计划停机，但它们又不是真正意义上的计划停机。如果算做故障停机，但又不是设备本身故障引起的停机。各个企业的计算五花八门，失去相互的可比性。当我们把OEE的计算作一扩展，给出“设备完全有效生产率（TEEP）”[3]这一新概念和新算法，上述的问题可以迎刃而解。TEEP的结构及特征时间，损失与各项效率的关系，如图5所示。

图5 TEEP计算及时间——损失——效率关系图(Relationship among time,losses and effectiveness over the calcultion of TEEP)

注：图中黑虚线框以内部分为OEE计算的结构，全图为TEEP的计算。图中符号意义如下: ①：计划及外因停机损失 ②：故障及调机损失 ③：降速及空转损失 ④：试产及运行废品损失

从图5 可见，影响设备管理完全有效生产率的是由影响OEE的六大损失加上计划停机和外部因素停机这八大损失构成的。企业同样可以依据实际生产情况灵活构造TEEP关系图。设某企业一个月的设备运行情况如图6所示。

图6 某企业一个月的TEEP 计算及时间－损失－效率关系图

图6所反映的企业设备效率里，反映设备因素的指标OEE为59.8, 而反映整体设备效率的指标TEEP为58.3， 一般低于OEE水平。

企业OEE计算问题的解决：五、在引入TEEP条件下OEE公式的修正

在引入TEEP条件下, 因为我们已经把非设备因素（ 即设备外部因素）1引起的停机损失分离出来，作为利用率的损失来度量，故在计算OEE时，设备的时间开动率就要做相应调整。

在TEEP计算中
设备利用率 =（日历工作时间—计划停机时间—设备外部因素停机时间）/日历工作时间
正确的OEE计算，应该有
设备时间开动率 = 开动时间/负荷时间
其中，负荷时间 =日历工作时间—计划停机时间—设备外部因素停机时间
开动时间 = 负荷时间—设备调整初始化时间（包括更换产品规格、更换工装模具、更换刀具等活动所用时间）
其他公式的算法和项目内容不变。

这样计算得到的OEE可以准确反映设备本身的问题，能够客观评价企业的设备管理水平，同时也不会使企业之间的OEE因理解与算法不同而不可比。如果要全面反映企业设备效率，即把所有与设备有关和无关的因素都考虑在内，则可以通过TEEP来反映。

参考文献：
[1] Seiichi Nakajima, Introduction to TPM, Total Productive Maintenance, [m]. England, Cambridge: Productivity Press, 1984, 37-111
[2] Peter Willmont, Total Productive Maintenance —The Western Way, [m].Great Britain: Butterworth Heinemann Ltd., 1994, 32-37
[3] Ivan Ivancic, The development of maintenance in modern production, [m].Dubrovnik, Croatia:Conference proceedings, Euromaintenance’98, 17-35
[4] 李葆文，全面生产维护—从理念到实践，[m]. 中国，北京：冶金工业出版社， 2000，19-25（Li Baowen, Total Productive Miantenance——From Theory to Practice, [m]Beijing, China, Metalography Press, 2000, 19-25）