基于設備綜合效率（OEE）的飼料加工企業設備效率分析

■ 王紅英 金 楠 方 鵬 段恩澤 孔丹丹

（1.中國農業大學工學院，北京100083；2.國家農產品加工技術裝備研發分中心，北京100083）

中國飼料工業蓬勃發展的背后，是激烈的行業競爭和市場淘汰，飼料企業要想在激烈的市場競爭中勝出，就必須對自身的生產水平做出科學、全面的評估，找出生產、管理過程中影響生產效率的環節，最大化地挖掘和改善車間的生產效率，進而提升效益和企業競爭力[1-2]。

設備是生產系統的重要組成要素，設備的水平和狀態直接影響著企業產品的生產率、質量和成本[3]。通過調研發現，當前飼料加工企業的設備效率還普遍較低，由此帶來巨大的效益損失尚有很大的改善空間。因此，尋求合適的設備效率分析方法，及時識別生產設備效率損失，是釋放隱藏或損失產能的直接有效手段[4]。

OEE(Overall Equipment Effectiveness)，即設備綜合效率，是現代設備管理制度中評估企業管理水平的重要指標，可以較全面地反映生產現場設備管理對設備效率的影響，在工業制造業中已得到普遍應用[5]。OEE方法是對設備的性能損失進行綜合分析，它不僅考慮設備時間上的利用情況，同時考慮到操作和工藝對設備性能損失的影響，以及因生產的不合格產品造成的損失情況，全面地體現出設備在使用過程中綜合效率情況[6]。同時，應用OEE分析方法還可以根據統計數據確定生產線上制約產能的瓶頸設備。

因此，本文基于OEE理論，對國內某畜禽配合飼料生產企業的生產線設備效率進行分析，識別設備效率損失原因，針對性提出改進措施，達到企業產能優化和改善的目的。

1 設備綜合效率（OEE）

OEE的概念是由Nakajima S等(1988)[7]提出來的，被廣泛應用于工業中。OEE是設備利用效率和維護保養狀況的管理考核指標，反映了設備的綜合性能。OEE由時間開動率、性能開動率及合格品率3個要素組成[8]，按公式（1）計算。

時間開動率反映的是設備時間利用上的損失，包括引起計劃生產發生停工的任何事件，如設備故障或調試、原料短缺及生產方式的改變等，按公式（2）計算。

性能開動率反映設備的性能發揮情況，用來評價設備生產速度上的損失，包括任何導致設備不能以最大生產速度運行的因素，如設備的短暫停機、設備磨損和工人操作失誤等，按公式（3）計算。

合格品率是指由于質量問題導致的生產率損失，反映設備的有效工作情況，按公式（4）計算。

OEE的本質就是合格品理論加工時間與計劃工作時間的比值，其計算關系如圖1所示。

很明顯，OEE的成功計算取決于收集數據的能力，如果收集的數據不可靠，則計算的OEE值可能無法反映真實的設備利用率[9]。根據OEE的3個組成要素可以將設備效率的損失歸結為六大類損失，即停機損失、換裝和調試損失、暫停機損失、減速損失、啟動次品損失和生產次品損失，每類損失都會對應一個不同的設備狀態[10]。

2 OEE在飼料加工企業應用實例

粉碎、混合、制粒是飼料生產中的三大關鍵加工環節，作為關鍵環節的關鍵設備，粉碎機、混合機和制粒機的設備效率和運行情況直接影響飼料生產的效率和產品質量。因此，在調研中對國內某飼料企業關鍵生產設備的OEE進行了連續6 d的計算和監測，共2臺粉碎機、1臺混合機、2臺制粒機，數據的收集使用設備效率數據采集統計[1]，計算結果如表1所示。

由表1可見，該企業關鍵生產設備的OEE普遍較低，除混合機的OEE為63.14%外，粉碎機和制粒機的OEE均在60%以下，三種設備的合格品率均可達到100%，粉碎機的時間開動率明顯低于混合機和制粒機，在性能開動率方面，混合機最高，粉碎機次之，制粒機最低。選擇設備中1#粉碎機、混合機、2#制粒機連續6 d的OEE指標變化數據，制成如圖2、圖3、圖4所示的設備效率指標變化趨勢圖。

圖1 OEE計算關系圖

表1 關鍵生產設備OEE計算結果(%)

圖2～圖4數據顯示，粉碎機、混合機、制粒機的合格品率都為100%，設備的OEE高低受時間開動率和性能開動率的波動影響，且受其中的較低者影響更多。粉碎機的性能開動率維持在66%左右，OEE主要受每日時間開動率的影響高低變化，時間開動率高則當日OEE值高；除圖中第3 d數據外，混合機和制粒機的時間開動率基本可達到90%，但較低的性能開動率極大地限制了混合機和制粒機的OEE水平?？傮w來看，混合機的各設備綜合效率指標要優于制粒機和粉碎機，因此，從設備配置數量上來看，這也是生產線上粉碎機和制粒機數量多于混合機的原因之一，對于低效設備可以通過增加設備數量增加產能。

通過對生產線上主要設備的OEE計算可以發現，往往是生產線上效率較低的設備、工序、工段限制了整條生產線的產能，因此，在日常的生產維護中，應著眼于“補短板”，充分釋放設備的隱藏效能以達到優化產能的目的。

圖2 1#粉碎機設備效率指標變化

圖3 混合機設備效率指標變化

圖4 2#制粒機設備效率指標變化

3 飼料加工中的OEE分析診斷

在全員生產維護（TPM）中，先進的設備維護水平要求達到以下目標：設備時間開動率≥90%，性能開動率≥95%，合格品率≥99%，設備綜合效率OEE≥85%?，F階段飼料加工企業的設備維護水平較目標普遍偏低，OEE改善空間較大，結合前述OEE的應用結果對飼料加工中的OEE進行分析診斷。

在飼料加工中粉碎機、混合機、制粒機3種關鍵生產設備時間開動率的損耗涉及以下幾個方面。第一，調整機器時間，在配方或原料發生變化時，加工設備需要做出相應調整，如粉碎機的篩片更換等；第二，生產中偶發的設備故障，維修損耗時間不可估量；第三，等料等輸送時間，等待上一工序的來料和本工序完成后的排料，生產中各工序的物料流量不平衡，這部分損失占據了時間開動率損耗的主要部分，也反映出待粉碎倉、配料倉、待制粒倉等中間倉的配置不合理問題。

性能開動率低表明實際生產加工能力低于理論水平。受所加工原料性質不同的影響，必然會引起各工序實際產能的變化；飼料加工是一條完整的生產線，其中低效低產的工序會極大地限制整條生產線的生產能力，不能平衡前后工序的生產流量，因此這樣的工序稱之為限制性工序；產品的過度加工也是設備性能開動率損耗的重要原因之一，以飼料的粉碎加工最為突出，往往在原料已經達到加工要求的情況下，仍然為追求產品外觀質量增加加工時間造成過度加工。

通常飼料加工的終產品都是合格品，所以合格品率普遍都可以達到100%，這是因為加工過程中的中間次品可以通過重新投料再加工，但由此帶來的損耗會反映到時間開動率和性能開動率中。結合對OEE的分析，形成圖5所示的設備效率綜合診斷因果圖。

OEE的計算分析不是最終目的，而是一種手段，通過對設備綜合效率的分析，來診斷和改善飼料加工企業的設備利用和管理問題?；贠EE理論對設備運行狀況進行監測，通過對監測數據的分析診斷提出和執行改善措施，改善的效果又會通過對設備的OEE監測結果體現出來[11]。

4 結論

OEE是制造業中設備管理的核心工具。本文將OEE理論運用于飼料工業中，通過對飼料加工企業關鍵生產設備的OEE計算和設備效率分析，可以很好地確定制約設備產能的因素和生產線上效能發揮較低的限制性工序，便于企業管理人員合理進行設備維護、及時調整生產工藝和工序，充分發揮設備的最佳效能，優化企業產能，提升企業效益。

圖5 設備效率診斷因果圖