制造智能中的兩個重要指標
——整體設備效能和關鍵性能指標

羅克韋爾自動化（中國）有限公司 華 镕

OEE 的優勢

最近，整體設備效能（OEE）已成為近年來的“明星人物”，就連批評家都承認它作為性能指標的威力。無疑OEE能夠幫助用戶產生更多的設備能力和收益。很多人已經看到諸如波音公司的成功案例。這項指標已經幫助波音西雅圖飛機制造廠，在生產777噴氣客機部件、F-22戰斗機和其他項目中，每年增加762小時的產能，所產生的收益非常可觀。

使用OEE的一個優勢是：在等式中的每個元素告訴了工廠中不同人員關于設備性能的內容。三個因素的計算結果，比如，用于管理作為整體性能指標給出一種為綠、黃、蘭顏色的條狀顯示，提醒經理需要采取某些校正動作。三個因素本身也允許分別對計算值分析，因此在生產、質量、維護的人員可以專注于他們關心區域的改進。

“如果OEE為綠色，那么你不用做任何事，因為看上去所有設備都沒有問題。”斯通技術公司制造執行系統（MES）的主任分析師和工程師溫蒂·阿梅爾說，“如果OEE在黃色或紅色區域，你需要挖掘和分析什么地方出了問題。”

收集足夠、一致性的數據非常關鍵。如果公司已經使用的數據收集工具不能收集足夠詳細的信息，就不能很好地支持OEE計算和分析。有些工具，比如，應該在10分鐘的時間里報告設備情況，而它只運行了7分鐘，不知為什么在剩下的3分鐘停止了。“這個客戶使用了一個基于歷史的工具用于收集數據，但沒有給出背后可執行的細節，”阿梅爾解釋道，“有些工具使用簡單的歷史數據庫計算OEE。如果你有足夠的能力，你可以做到，但這不是最佳解決方案。”

由于這個原因，她和她的同事科克·韋斯，斯通的高級項目經理，指定使用羅克韋爾自動化的FactoryTalk Metrics工具，因為他們通常要計算很多應用數據，包括OEE和其他性能指標。這個軟件工具不僅能夠執行計算，還能揭示低效背后的詳細原因。所以，除了對運行時間和停機時間的定量之外，它還能識別故障的神秘源頭，比如，引起3分鐘停機的原因是有個地方漏油。

OEE為工廠提供了“為什么”和“怎么樣”

制造商使用智能工具，諸如羅克韋爾自動化的FactoryTalk Metrics和 VantagePoint 組織數據，能夠提高整體設備效能（OEE），提供生產過程的背景分析。

制造商通常使用影響性能的指標，如OEE來提出改進措施。OEE簡單表達和反應了整體工廠能力的缺陷，而不是實際性能；它由整體生產能力和計劃生產時間所建立，然后按照停機時間（可用性）、速度丟失（性能）和產量丟失（質量）計算而成。

底線是“你不能提高你不能測量的數據”，雷·羅伊·豪說。他是羅克韋爾自動化信息解決方案的技術顧問。最簡單的衡量方法就是給操作員提供一個操作指令，把一條生產線今天的情況與昨天或者上周情況進行對比，然后把真實結果提交給工廠。

搞清楚什么原因造成一臺機器的損壞是重要的第一步，把這樣一個系統與其他制造軟件集成工作，可以極大提高整體工廠性能。做到這一點，首先需要精確的數據，然后需要一種系統方法來組織，做出報告，提出數據。這種系統方法可以把采集數據轉變成有關的、可執行的制造智能。

一旦你擁有精確的信息，你就可以看到你比較關心的、通過計算得出的OEE。這是一種通用的測量和計算，可以應用于任何機器，任何工廠，任何工業。最困難的是決定什么影響了這個信息。

托德·史密斯，羅克韋爾自動化的產品經理說：“把一個OEE的計算比作一個試驗，得到一個等級，但永遠看不見你得出的是正確的還是錯誤的答案。 ”

使用FactoryTalk Metrics，用戶獲得了真實的工廠現場生產報告，從工位到整個車間，這個信息可以為如何優化資產利用的決策做參考。這個改進可以從OEE的三個維度出發，例如：生產過程使用更少的時間（性能）、減少材料的浪費（質量）、降低周期時間（可用性）。

對客戶而言，如何在現場發揮FactoryTalk Metrics威力？簡單地說，只要把這種技術帶入一個工廠，快速對一條生產線配置，然后讓它在幾個小時內運行即可。

當完成了上述步驟，把在短時間內生成的報告拿給工廠經理和操作員看，的確實實在在改變了他們。用非常低的成本、非常快的配置和啟動，我們能夠在4個小時內提供相關概念的證明。

無可懷疑，FactoryTalk Metrics提供的效能測量能力加強了制造智能策略的聲音。但單獨的衡量僅是一條基線；當給出背景時，使用像FactoryTalk VantagePoint的技術，信息才能到達它的真實威力。VantagePoint結合了來自工廠不同源的數據，通過統一生產模型（UPM），對信息進行組織和報告。

因此，如果FactoryTalk Metrics記錄了一臺機器有意義的停機時間，VantagePoint能夠加上來自FactoryTalk Historian中的數據，例如溫度或黏性數據一起處理信息，并且確定一種模式或停機時間和這些條件的關系，或把從企業資源計劃系統（ERP）拉入到材料成本信息，幫助工廠經理理解有多少停機時間或浪費的實際成本。

“如果你能夠通盤考慮你的數據，那么你需要一種挖掘設備部件與影響它們業務結果關系的方法，”基斯·錢伯斯說，他是羅克韋爾自動化制造執行系統（MES）軟件的業務經理。

例子：

一家北美食品飲料廠對這種第一手洞察力進行了實踐，他們試圖解決出現在生產線上的停機問題。FactoryTalk Metrics報告：在塑料包裝生產線出現了頻繁的停機事件。工廠經理認為FactoryTalk Metrics肯定出錯了，他們從來沒有經歷過那條生產線的日常停機。

其結果是，用人眼沒有發覺該問題，塑料包裝的運行在開和關之間來回切換，因為變化非常快，它沒有造成下游速度減慢。使用FactoryTalk Metrics自動數據采集使操作員能夠看到機器周期的開和關，在調整了相關時間后就解決了問題。

雷·羅伊·豪說：“有時你不知道出了什么問題，直到你能夠觀察整個過程，每個制造商的問題和解決方案有可能不同，但得到‘怎么樣’和‘為什么’的窗口能力是解決問題的關鍵。”

KPI可以作用于變量，產生最佳結果

羅克韋爾自動化的FactoryTalk Metrics、FactoryTalk Historian和FactoryTalk Vantage Point提供了最全面的關鍵性能指標（KPI）的畫面。良好的可視性和報告制作使用戶可以采用特定措施，作用于生產變量，改進流程，產生最大化的結果。

典型的KPI要與特定業務流程聯系在一起，生產中常見的指標有：

實際生產能力對于最大生產能力的百分比；

生產和設備測試的建立時間；

實際量對比計劃量；

生產計劃滿足情況（時間百分比）；

平均設備可用率或設備正常使用時間；

生產率：每勞動小時單位；

首批產品質量合格的數量；

完成產品的退回率或返回率（百萬分之）；

設備停機損失的時間；

不合格率的降低；

主要組件一次合格的產量；

返工和返修小時與直接制造小時的比較；

典型產品的制造周期；

返工和返修勞動成本與全部制造勞動成本的比較；

每班操作由于處理故障對流程改變的次數；

廢料和返工占銷售量的百分比；

完成生產中的故障百分比；

廢料和返工百分比的減少；

每個員工生產量的增長百分比；

主要產品從定單到出貨的標準時間；

組裝步驟中自動化所占的百分比；

由于子組裝產品短缺而引起的時間停頓；?

由于進度表其他批次或工件波動而派出的批次或工件的百分比；

結合工程改變需要的時間；

證書過期操作員的百分比；

每平方尺或每平方米的制造和儲存空間所產出單位；

無認證工具的百分比；

擔保努力的減少；

組件批次數量減少的百分比；

保修成本占銷售的百分比；

制造周期減少的百分比；

產量提高；

無計劃加班的百分比。

FactoryTalk Metrics為生產設備的性能提供了詳細信息。它使用已經存在于控制系統和HMI的數據，分析機器相關影響KPI范圍的因素，諸如停機時間和浪費情況。

FactoryTalk Historian為可縮放的產品套件，存放來自機器、車間或全廠的過程數據，結合精確的時間戳，可以提高制造商分析性能的能力。

FactoryTalk VantagePoint包含來自FactoryTalk Metrics實時數據和FactoryTalk Historian歷史數據，與來自工廠其他源數據一起，把分析的內容轉換成制造智能的數據。使用統一生產模型，VantagePoint可以生成基于網頁的報告、趨勢和儀表板，可以更有效地實現成本、質量和資源管理。

用戶的最終收益包括：

監視資產可用性提高生產靈活性；

最小化浪費和能源，降低單位成本；

針對目標和規范，驗證生產參數，減少波動；

提高資產利用和維護，推遲資本花費；

節省采集數據和準備報告時間，降低管理成本。