规整填料生产线设备综合效率研究初探

吴肖涌，梅应虎

（液化空气（杭州）有限公司，浙江 杭州 310015）

规整填料生产线设备综合效率研究初探

吴肖涌，梅应虎

（液化空气（杭州）有限公司，浙江 杭州 310015）

本文介绍了以建立数学模型为基础、计算规整填料生产线设备综合效率的方法；并通过对设备综合效率三要素的分析和车间观察，找出设备生产效率较低的原因，提出改进措施并得到了效果验证。该研究方法可为其它企业提供参考。

规整填料生产线；设备综合效率；OEE三要素；设备6大损失

在现代企业推进TPM和精益生产的过程中，对设备综合效率（OEE）的研究，一直是一项基础且极为重要的工作。这是因为：OEE是设备实际生产能力相对于理论产能的比率，是国际上公认的、能够科学且客观衡量设备生产效率的指标；通过对OEE研究和现场观察，可以找出有多少效率损失发生在哪些环节，以便采取改进措施。

OEE是时间开动率、性能开动率和合格品率三要素的乘积。其中，时间开动率=开动时间÷负荷时间；性能开动率=净开动率×速度开动率=产品理论加工周期×加工数量÷开动时间；合格品率=合格品数量÷加工数量；如果将相乘的三要素展开可得：OEE=产品理论加工周期×合格品数量÷负荷时间。OEE也可以直接表述为“合格品理论加工时间与负荷时间的比值”；性能开动率也可以直接表述为“产品（合格品和不合格品）理论加工时间与开动时间的比值”；合格品率也可以直接表述为“合格品理论加工时间与产品（合格品和不合格品）理论加工时间的比值”。

1 规整填料生产线和车间的基本情况

1.1 生产线的概况

规整填料生产线是空气分离设备制造企业的关键设备；它由松卷机、冲压机、清洗机、剪切机四个单元组成。安装在松卷机上的箔料，以弯曲软带方式进入冲压机内；箔料经冲压成形、被制作成填料带；填料带以弯曲软带方式进入清洗机内；洗净干燥后的填料带经剪切机按照圆的不同弦长自动剪切成填料片；填料带在清洗机内和剪切机上的驱动由剪切机运行机构完成；填料片切断后被操作人员取走、正反叠放并包装成圆盘状的规整填料。

1.2 车间作息时间

上班时间为8:00～16:30；8:00～8:20是早会时间；11:15～11:30是餐前休息时间；11:30～12:15是进餐时间；12:15～12:30是餐后休息时间；16:00～16:15是班后整理时间；16:15～16:30是洗浴时间；班中有4次15分钟的模具润滑、清理与短暂休息时间。

1.3 车间现场观察

（1）剪切机每次剪切时间为0.1分钟，每片剪切损料长度为10mm。（2）操作人员没有完全按照操作规程要求进行冲压机运行速度的设置，如：制作波距为19mm填料片时，操作规程要求设置为320转/分钟，但有的设置为约300转/分钟、有的设置得更低。经询问得知，设置为约300转/分钟的是因为未设置到位；设置得更低的是因为：有2条生产线冲压机被安装在底盘上、底盘接触地面面积大，如果设置为320转/分钟则地面振动会很大（注：2台冲压机安装了底盘，是为了满足远程移动式制造的集约化运输需要）。（3）箔料软带一般一直处于低位，即松卷机展开箔料卷的速度远大于冲压机进给速度（只有当松卷机出现故障时，箔料软带才会被拉直）。（4）填料带软带变化情况很大：或处于低位、或处于高位、或被拉直；当软带处于最低位时，冲压机运行停止；当软带处于最高位时，剪切机运行停止。（5）剪切机运行机构采用伺服系统，其启动和停止能在瞬间完成，运行速度是匀速的；剪切机运行速度是由人机界面设置的。（6）剪切机上有一只能感应到填料片的检测器；如果填料片切断后没有被操作人员及时取走，检测器感应到检测信号，则剪切机运行机构不启动、形成剪切后的短暂停机；观察中我们将这一功能的设计称为“防呆设计”。

2 生产线OEE的初步计算

2.1 合格填料片总长度的计算

用Excel软件编制含有函数计算功能的填料片长度计算表（见表1，每片填料片长度以圆的弦长为数学模型计算），输入“填料直径”和“填料片厚度”，表格会自动生成“整只填料的填料片总片数”和“每片填料片长度”；从剪切机人机界面上读取开始制作和制作结束时的填料片序号，根据填料片序号和表格求和功能，在表格中读出计算周期内合格填料片总长度。

2.2 剪切机运行速度理论值的计算

考虑到填料带成形速度、填料带软带裕量和剪切时间，剪切机运行速度应该设置为略大于或等于填料带成形速度（即冲压机运行速度与填料片波距的乘积）；如果设置值小于该值，则填料带成形速度超前于剪切机运行速度，填料带软带经常处于最低位，冲压机也经常处于停止运行状态，影响了设备生产效率的发挥；如果设置值大于该值很多，填料带可能会因为运行速度太快、不能被清洗机完全除尽油脂和干燥，不能达到空气分离设备制造技术标准的要求。

为了方便计算，选取剪切机运行速度理论值=冲压机运行速度×填料片波距=V×λ。

2.3 生产线OEE的初步计算结果

OEE=合格品理论加工时间÷负荷时间；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；表2中的1～3三个研究项次给出了OEE的初步计算结果。

3 分析与改进

3.1 差距

从表2中可以看出，研究项次1～3的OEE=40%～64%，处于一个较低的水平；这与OEE=85%的世界级标准存在着很大的差距，需要采取改进措施、提升OEE指标。

3.2 OEE三要素的还原

为了分析OEE低的原因，必须还原OEE三个要素值；还原的目的是为了寻找效率损失发生在哪里。表2备注栏4已计算出了研究项次3的OEE三要素值，从中不难发现：OEE低（等于64%）的主要原因是性能开动率低（等于66.0%）。

3.3 设备六大损失与OEE三要素的关系

根据现代设备管理工程理论，设备损失可概括为6个部分（常被称作“设备6大损失”），它们是：①故障停机损失；②设置、调整和初始化损失；③速度降低损失；④空运转与短暂停机损失；⑤返修与废品损失；⑥初期不良损失。

设备6大损失恰是OEE三要素的研究对象：时间开动率研究的是时间损失（时间损失包括6大损失中的①与②），性能开动率研究的是速度损失（速度损失包括6大损失中的③与④）；合格品率研究的是质量损失（质量损失包括6大损失中的⑤与⑥）。

3.4 分析与改进措施

性能开动率低，这与“速度降低损失”和“空运转与短暂停机损失”有直接关联。这一分析结果，与我们车间现场观察情况是极其相符的。由此，我们提出以下改进措施：（1）提高冲压机运行速度：其速度应按照操作规程的要求设置到位；对于有底盘的、振动很大的2台冲压机，应在其底盘与地面之间增加减振效果良好的隔振垫，确保冲压机能够在操作规程规定的运行速度下安全可靠运行。（2）提高剪切机运行速度：其速度应设置为约大于或等于填料带成形速度，即冲压机运行速度×填料带波距（笔者注：在此运行速度下制作的规整填料，经测试满足技术标准关于清洁度的要求）。（3）为消除填料片剪切后的短暂停机时间，建议履行设备变更程序，取消剪切机上的、人性化而非安全保障的“防呆设计”功能；同时为避免因取消“防呆设计”功能后操作人员劳动强度的过多增加，建议改变车间作息时间：将原先餐前、餐后各15分钟的休息时间，调整为上午中途和下午中途各15分钟的休息时间。

表1 填料片长度计算表

表2 OEE的计算

3.5 改进试验后的OEE计算

改进后的OEE计算，见表2中研究项次4给出的计算结果：OEE上升为76%；表2备注栏5也表明，此时的性能开动率上升为78.3%。

4 结语

通过对规整填料生产线OEE的初步研究，我们采取了有针对性的改进措施，较满意地达到了我们的提升初衷：OEE由原先的40%～64%提升到76%（当然还存在着有待于今后进一步提升的空间）。在推进TPM和精益生产的实践中，我们真切感受到：OEE既是衡量设备生产效率的科学指标，又是帮助寻找生产效率提升手段的有效工具；在运用OEE工具的时候，我们还必须进行切合实际的分析与判断，找出关键途径和改进措施，不能陷入那些“刻意追求面广的OEE、形式化的OEE和不切实际的OEE”的认识误区，这些认识误区只会带来误解和事倍功半的结果，影响OEE工具的作用发挥。

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