基于DMAIC 方法的瓶颈设备绩效提升管理

刘胜兰，何翠强

（中国航发南方工业有限公司，湖南 株洲 412002）

1 引言

当前，我国经济高速发展，已成为世界经济快速发展的“驱动轴”。受疫情等因素影响，2020 年我国成为全球唯一实现经济正增长的主要经济体。现阶段，我国已经建立世界最完备的工业体系，科技实力不断增强，生产设备也逐渐向高速化、大型化、复杂化方向发展，这对企业的管理提出了更为严格的要求。与设备相关的数据信息越来越多、越来越复杂，企业管理层对设备管理数据分析的时效性和准确性提出了更高的要求。瓶颈设备对企业生产至关重要，瓶颈设备承担着许多生产任务，在生产环节发挥着保障性和决定性的作用，同时，企业对瓶颈设备的使用效率提出了更高的目标和要求，因此，提高瓶颈设备的使用效率已成为企业设备管理的一项重要工作。最大限度地利用现有生产资源，将生产设备管理好，着重提高瓶颈设备的绩效，对企业的生产经营起着决定性的作用，对促进企业实现提质增效、落实成本工程、增强竞争力等也具有十分重要的意义。

2 改善企业瓶颈设备绩效的意义

第一，改善瓶颈设备绩效有利于提升企业的经济效益。首先，从实际来看，瓶颈设备对整个企业的生产起着保障性和决定性的作用。瓶颈设备有效利用率的提高必须建立在对瓶颈设备的日常维护的基础上，加强瓶颈设备日常的TPM 维护，从而延长设备的使用年限，降低设备的损坏率与闲置率。同时，因为瓶颈设备自身就是企业非常重要的固定资产与资源，所以改善瓶颈设备绩效可以在加强设备的日常维护和提高设备有效利用率上下功夫，进而促进企业整体效益的提升。其次，对于企业尤其是生产制造型企业而言，技术质量水准的高低直接决定了其生产效率的高低。通过加强技术、质量和人力等方面的管理，引入先进的工艺、检验、信息化等技术，可以改善设备绩效，从而大幅提升生产效率。最后，改善设备绩效必须加强对设备的管理。加强设备的管理有利于尽早发现与预防设备的隐患故障，减少因为设备问题引起的安全事故，确保企业生产平稳、高效地进行[1]。

第二，改善瓶颈设备绩效有利于提高企业的管理水平。从企业内部来看，企业管理本身就是目标驱动之下资源合理配置与使用的过程，设备绩效的提升通常会牵涉生产管理、技术和质量管理、设备维保管理、信息化管理及人力资源管理等其他环节的共同努力。所以，设备绩效的改进也能够促进企业整体的内部管理的改进。

3 研究内容和方法

DMAIC 方法是一种数据驱动的改进改善方法，其包含5个阶段（见图1）。本文基于DMAIC 方法对瓶颈设备展开研究，具体过程如下：定义：表述对整个任务的理解，总结出此项工作的目的，包括统一思想、点明思想误区、确定工作的最终目标；测量：针对瓶颈设备的停机时间进行数据的收集和整理，确定关键因素，完成问题的聚焦；分析：展开分析，从关键原因着手，找出改善的空间，对症下药，消除或减少影响绩效的因素，并为改进阶段提供洞察；改进：提出改善措施，明确改善计划和目标；控制：推广和固化成果，确保改进后流程顺畅，维护改进成果。

图1 DMAIC 方法的具体过程

影响设备绩效的因素很多，包括人、机、料、法、环、测等各类因素，但具体至不同设备、不同时间段，亦呈现出不同的突出要因。本论文以金属切削类的瓶颈设备绩效为主要研究内容，分析影响设备时间开动率的主要问题及原因，不断采取措施加以改进，减少瓶颈设备各种非计划停机时间，从而提高瓶颈设备的有效利用率，达到改善瓶颈设备绩效的目的，最终帮助企业按质按量完成生产任务（见图2），实现企业经营目标[2]。

图2 DMAIC 方法达到的最终效果

4 瓶颈设备绩效情况

4.1 瓶颈设备的停机时间

本文对某航空发动机制造企业瓶颈设备某月份的停机时间进行数据收集和分析。各类停机时间占总停机时间的比重如表1 所示。

表1 各类停机时间占总停机时间的比重

4.2 影响瓶颈设备有效利用率的问题和原因分析

第一，加工工艺等待时间长。其主要体现在技术准备、加工工艺问题影响零件流动速度，工装调试换型时间长。部分瓶颈设备加工零件型号较多，且零件易变形，对尺寸的要求高，换型频繁，导致设备停机等待时间长。加之生产过程中出现的技术、质量方面的问题，设备需要停机等待工艺程序的调整才能进行下一项生产任务。

第二，计量/检验时间长。特别是复杂大型零件，编程的时间长造成计量排队，导致设备停机等待。检验采用首件检验，需要额外指定人员专检，且检验全要素，人力成本高，易出现自检自分不到位的情况。同时，工艺细化程度不足，自检自分记录不够全面，成品检验工序大部分情况下依靠检验员全部检查，检验检测效率低。

第三，生产欠均衡，造成设备任务等待。工序报工的及时性和准确性不高，对MES 数据统计和分析不及时，班产量数据未能进行迭代更新，导致排产计划准确性不高，生产任务上工序与下工序衔接不上，造成生产任务的等待[3]。

第四，设备发生故障，造成设备停机等待故障修复。部分瓶颈设备由于制造生产任务饱满，导致企业针对设备的TPM维护保养不及时，未能预留充足的时间进行设备的维护保养，设备长时间高负荷运转，为设备故障停机带来较大的隐患。同时，部分金属切削类瓶颈设备由于是进口设备，维护维修受制于厂家，维修难、耗时长、成本高。备件采购周期较长（国外备件采购需3 个月左右的时间），部分备件因国外厂家被收购或破产，采购困难，导致设备故障不能立即修复，设备故障停机时间较长。

第五，劳动效率与人员管理方面的原因。一方面，瓶颈设备操作人员配置不足，无法充分发挥设备性能；另一方面，多能工培训时间长，培养进展较慢，部分瓶颈设备受人员配置影响无法组织全天24 小时制生产，因而无法短时间内促进设备利用率的提升。

5 改善瓶颈设备绩效的建议和措施

针对影响瓶颈设备有效利用率的问题和原因，本文采取以下措施改善和提升瓶颈设备的绩效。

5.1 改善设备管理的理念和模式

随着我国经济水平的不断提升与社会的进步，在设备管理的过程中，企业要结合自身发展需求，运用科学有效的方式建立企业设备管理的新模式。设备管理应该与企业的发展战略保持一致，依据企业发展目标和生产任务订单制定设备利用率的目标和计划，让设备利用率管理工作更好地服务于企业生产及发展，而非受传统观念影响，盲目认为设备利用率越高越好。

第一，通过对瓶颈设备生产交付、设备本身利用情况进行分析，计算所有数控工序的纯切削时间，结合瓶颈设备生产任务，依据现有的生产资源和各种物质条件，推导出设备完成生产任务所需的理论利用率，确定好设备绩效（有效利用率）提升目标值[4]。

第二，组建提效团队，系统策划。确定好设备绩效（有效利用率）提升目标后，分专业组建瓶颈设备提效专业组，每组分别制定各自的目标和里程碑计划，形成合力、共同推进。例如，生产管理小组制定瓶颈设备绩效改进工作计划（见表2）。

表2 生产管理小组瓶颈设备改进计划

5.2 减少设备的非计划停机时间

第一，合理计划排产，减少设备等待。一方面，企业要强化工序报工的及时性和准确性，结合工艺改进和质量提升，不断修正信息化系统（如MES）中的基础数据，为班产量的迭代更新提供客观真实的数据支撑，形成科学的班产量清单，并依据工艺技术的改进不断修订完善班产量；另一方面，建立基于瓶颈条件下的排产计划，在瓶颈点设置待加工品“超市”（合理的在制品），确保瓶颈设备的充分利用，减少因生产波动造成的瓶颈问题。

第二，提高计量、理化与检验效率，减少设备等待时间。一是对计量程序进行优化并归档，制作电子报告单；二是做好零件的预编程，减少等待时间；三是申请一批数字化检验检测工具及综合测具，对效率低下、准确率不高、无法测量的检验检测项目开展数字化检验、在线监测、在线控制等，提高检验检测效率[5]。

第三，全面构建“以保为主”的利益共享、风险共担的责任考评机制，减少设备故障与维修时间，全面提高设备完好率。同时，随时做好瓶颈设备的现场保障工作，瓶颈设备出现故障及时维修；组织制定瓶颈设备的保障预案，制定临时故障及时修复的管理办法，适时组织设备修复疑难问题的攻关，随时做好设备的现场保障工作，确保关键设备的完好性。

5.3 做好工艺改进和优化

第一，提高工艺技术水平。企业主管工艺技术的单位/部门组织各生产中心梳理出瓶颈设备在生产过程中存在的问题，组织攻关和数控提效。同时，利用工艺试验与仿真技术，减少工艺参数摸索及反复验证造成的时间浪费，缩短工艺准备和加工调试的时间。

第二，修改完善加工工艺。一方面，清查工装配备情况，补齐缺少的工装，优化设计不合理的工装；另一方面，通过固化数控工序刀具及刀具使用寿命，确保数控加工工艺的稳定性，提高产品质量，减少刀具准备时间。

5.4 强化设备信息化建设和管控

第一，确保瓶颈设备相关数据的信息化采集系统正常运行，保障设备利用率数据的顺利采集，逐步实现对瓶颈设备开动、故障、停机等情况的实时监控；第二，生产线在数控程序需求方面做好与相关信息化部门/科室的信息对接，在工装准备的同时，确保将数控程序代码下发到机床和操作者，杜绝零件在机床上等待程序的情况。

5.5 抓实劳动效率和人员管理

第一，重点解决部分瓶颈设备有效操作时间不足、加班效率低的问题，确保瓶颈设备的劳动效率；第二，对瓶颈设备的人力配备情况进行梳理评估，预先选拔、及时补充优秀人员充实到关键瓶颈岗位，同时，考虑同型设备人员的交叉培训，在尽量不增加人数的前提下逐步实现一人多机，针对关键瓶颈设备完善“三班制”；第三，加强工艺员数控程序编制水平提升工作，针对年轻工艺员有计划地开展程序编制、零件检测培训，并注重以理论结合实际的方式开展相关培训工作，提高程序编制和检测技术水平。

6 结语

对于设备绩效的改善，其目的是取得最佳的设备投资效果，发挥出设备的最大效益，促进生产的正常运行和企业的顺利发展。影响瓶颈设备有效利用率的因素有很多，涉及人、机、料、法、环、测等方面，需从生产排程、工艺技术、质量、计量、检验、设备维保、信息和人力保障等多方面全面进行改进和提升，不断开拓创新，借助当前的工艺技术水平、人力为我所用，充分提高瓶颈设备的有效利用率，只有这样才能真正改善瓶颈设备的绩效，发挥瓶颈设备的最大效益，为保障企业科研生产任务的圆满完成和平稳、快速发展打下坚实的基础。