規整填料生產線設備綜合效率研究初探

吳肖涌，梅應虎

（液化空氣（杭州）有限公司，浙江 杭州 310015）

規整填料生產線設備綜合效率研究初探

吳肖涌，梅應虎

（液化空氣（杭州）有限公司，浙江 杭州 310015）

本文介紹了以建立數學模型為基礎、計算規整填料生產線設備綜合效率的方法；并通過對設備綜合效率三要素的分析和車間觀察，找出設備生產效率較低的原因，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提供參考。

規整填料生產線；設備綜合效率；OEE三要素；設備6大損失

在現代企業推進TPM和精益生產的過程中，對設備綜合效率（OEE）的研究，一直是一項基礎且極為重要的工作。這是因為：OEE是設備實際生產能力相對于理論產能的比率，是國際上公認的、能夠科學且客觀衡量設備生產效率的指標；通過對OEE研究和現場觀察，可以找出有多少效率損失發生在哪些環節，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=產品理論加工周期×加工數量÷開動時間；合格品率=合格品數量÷加工數量；如果將相乘的三要素展開可得：OEE=產品理論加工周期×合格品數量÷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品（合格品和不合格品）理論加工時間的比值”。

1 規整填料生產線和車間的基本情況

1.1 生產線的概況

規整填料生產線是空氣分離設備制造企業的關鍵設備；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；箔料經沖壓成形、被制作成填料帶；填料帶以彎曲軟帶方式進入清洗機內；洗凈干燥后的填料帶經剪切機按照圓的不同弦長自動剪切成填料片；填料帶在清洗機內和剪切機上的驅動由剪切機運行機構完成；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程要求進行沖壓機運行速度的設置，如：制作波距為19mm填料片時，操作規程要求設置為320轉/分鐘，但有的設置為約300轉/分鐘、有的設置得更低。經詢問得知，設置為約300轉/分鐘的是因為未設置到位；設置得更低的是因為：有2條生產線沖壓機被安裝在底盤上、底盤接觸地面面積大，如果設置為320轉/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）剪切機運行機構采用伺服系統，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置的。（6）剪切機上有一只能感應到填料片的檢測器；如果填料片切斷后沒有被操作人員及時取走，檢測器感應到檢測信號，則剪切機運行機構不啟動、形成剪切后的短暫停機；觀察中我們將這一功能的設計稱為“防呆設計”。

2 生產線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學模型計算），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”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束時的填料片序號，根據填料片序號和表格求和功能，在表格中讀出計算周期內合格填料片總長度。

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，剪切機運行速度應該設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，填料帶軟帶經常處于最低位，沖壓機也經常處于停止運行狀態，影響了設備生產效率的發揮；如果設置值大于該值很多，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備制造技術標準的要求。

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 生產線OEE的初步計算結果

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，從中不難發現：OEE低（等于64%）的主要原因是性能開動率低（等于66.0%）。

3.3 設備六大損失與OEE三要素的關系

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

設備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量損失（質量損失包括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“空運轉與短暫停機損失”有直接關聯。這一分析結果，與我們車間現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：其速度應按照操作規程的要求設置到位；對于有底盤的、振動很大的2臺沖壓機，應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程規定的運行速度下安全可靠運行。（2）提高剪切機運行速度：其速度應設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整填料，經測試滿足技術標準關于清潔度的要求）。（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“防呆設計”功能；同時為避免因取消“防呆設計”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 結語

通過對規整填料生產線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和精益生產的實踐中，我們真切感受到：OEE既是衡量設備生產效率的科學指標，又是幫助尋找生產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，這些認識誤區只會帶來誤解和事倍功半的結果，影響OEE工具的作用發揮。

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