如何计算设备OEE？

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前言

        写这篇文章的目的其一是本人想研究一下设计OEE的一些标准，以及工厂是如何看待和计算设备OEE的？目的其二是工作需要，给公司入职的一批新人做技术课题，和架构师讨论之后决定选用OEE这个课题。为什么选用这个OEE呢？

1. 从设备采集上来的数据需要真正使用起来，计算设备OEE是非常有实际意义的用途之一，而且以报表的形式展现也很直观。
2. 目前IOT系统中的OEE这个模块做的不是很好，让新人事先接触了解一些OEE的概念，对以后重新整理这个模块打个基础。

• 参考产品

1. vorne XL

• 参考链接

1. oee 知识库
2. leanproduction 精益生产知识库
3. MBE智库百科-全局设备效率
4. Understanding oee
5. 相关pdf资料下载
6. 设备综合效率OEE和计算方法
7. 西门子OEE边缘应用使用文档

什么是OEE指标？

        最初是由 Seiichi Nakajima 提出的，他还提出了 “完全生产维护” 指标。 这里所指的完全生产维护并不仅仅是保持设备运行正常，还包括操作人员与维护人员的良好合作以达到优化设备运转，提高产能的目的。OEE指标也为达到这一目的提供有依据的数据参考。

• 本质： 设备负荷时间内，实际产量与理论产量的比值。

• 定义： OEE(Overall Equipment Effectiveness)，即设备综合效率，每台生产设备都有理论产能，但是工厂设备在实际生产时，很难达到设备售卖厂商所说的理论产能，肯定会有各种非正常情况出现拉低设备的实际产能。通过计算设备OEE以及潜在损失(underlying losses)，可以衡量设备，产线，甚至整个工厂的性能，为后期的优化生产过程工作提供数据支持。

• 组成： OEE综合指标由三部分组成，即：++利用率++，++表现性++，++质量指数++，分别从三个维度反映设备实际情况以及度量损失，关于这三个指标会在第三章节详细分析。

        OEE只是反映设备综合效能的指标而已，真正有价值的是 通过损失的类型和程度来分析导致设备效力低下的根因，为操作人员和维护人员的改进工作提供具体依据，以达到减少非计划停车、提高过程生产能力以及提高产品质量的最终目的。对生产链上的各个环节都有好处：

1. 设备：降低设备的故障率以及维修成本，加强设备管理以延长设备的使用寿命。
2. 操作员：明确操作程序，提高生产效率。
3. 工艺：通过解决工艺上的瓶颈问题，提高生产力。
4. 质量：提高产品质量，降低返修率。

标准OEE计算公式

        OEE是一个顶级指标，由 3 个基本要素组成：可用率（Availability）、表现性（Performance）、质量指数（Quality），其实Availbility英翻过来叫可用率，但是结合实际计算，用利用率代替可能更合适，这三个指标分别从三个维度去考虑了由设备原因所带来的产能损失。

1. ++利用率++ ：反映设备时间利用情况，衡量由于设备老化、调整等原因造成设备停止工作而引起的损失。
2. ++表现性++：反映设备性能发挥情况，衡量由于设备短暂停机、空转、速度降低引起的设备性能损失。
3. ++质量指数++：反映设备生产的良品率，衡量由于故障而造成废品或不良品引起的损失。

        其实光看上述的这个OEE指标计算公式很简单，但是理论终究是理论，真正落实到实际计算就会发现，这些填充公式的数据从哪里来？就像《星际穿越》中几个宇航员需要赌上生命载着飞船去到黑洞，以获取解开那个能够拯救人类的”欧拉-拉格朗日方程式“最需要的那些参数，当然计算OEE倒也没有这么困难，也不至于拔高这么多，想要表达的就是，计算OEE的难点就在于如何获取这些计算所需要的参数？ 接下来就会围绕着这三个核心要素展开分析。

Availability 可用率

        可用率和利用率有很大区别，打个比方，买了一辆新车，如果没有任何损坏停在地库中，那么它的可用率就是100%，因为随时都可以正常使用，但利用率却是很低的，因为只有极少数的时间在开车。在工厂实际计算中，关注设备的利用率更多，所以接下来的内容就会将可用率替换为利用率。

        利用率反映的是设备时间利用情况，衡量由于设备老化、调整等原因造成设备停止工作而引起的损失。 计算公式如下：

        计划工作时间很好理解，比如一些需要人一起工作的设备，一天24小时扣掉计划停机时间（员工休息，吃饭，保养. . .)，当然，有些设备不需要和人协同工作，就不需要减这些时间，注意，这里的计划停机时间都是事先定好的，在事先规定好的计划停机时间之外的任何情况，都不能算是计划停机，而是非计划停机了。

        非计划停机就是最不容易得到的，而且也很难做到精准，因为在实际生产过程中，并不能拿保证每一次的非计划停机都被准确记录，如果设备比较先进，可能自身系统中就记录了非计划停机时间，直接导出即可，但如果是普通设备呢，可能只有比较长的停机时间才会被记录吧。那就导致最终得到的非计划停机时间比实际的更小。

        所以在计算利用率时，要想清楚如何定义好计划停机时间，难点在于如何获取非计划停机时间。

Performance 表现性

        表现性反映的是设备性能发挥情况，衡量由于设备短暂停机、空转、速度降低引起的设备性能损失，计算公式如下：

        这里可能节拍时间不是很好理解，需要捋清出加工时间和节拍时间的含义，如图所示，加工时间代表着一个工件到最终成品离开设备的完整时间，节拍时间指的是完成两个连续工件之间的时间间隔，如果是多穴同时加工，比如一个机床两个槽，两个槽都吐出来同样的工件，那么此时节拍时间CT =（连续两个工件之间的间隔 ÷ 穴数）

        理解了节拍时间，这个公式也就好看懂了，那么在计算表现性时的难点就在于获取实际节拍时间，一般操作人员是操作工在现场掐表测量两个工件完成之间的时间间隔，最终算得平均值，当然有的先进设备可以自动记录，再如我们的IOT系统，通过采集设备上的必要数据，也能够获得实际节拍时间。

        最后一点关于实际总产量的理解，看起来很简单，实际总产量对于工厂来说是最重要的，也肯定会记录在案了，但是有些工厂依赖于ERP系统获取产量数据，并且不是实时记录下来的，那么对于计算OEE来说，又要如何获得实时的日产量？

Quality 质量指数

        质量指数反映的是设备生产的良品率，衡量由于故障而造成废品或不良品引起的损失。

        可能大家都觉得良品就等于总产量减去不良品。但实际上也没有那么简单，各个工厂对于不良品的判定方式以及处理流程会对这个最终数据产生影响，如下图所示，包括判定时间，处理方式，返工方式等，都会影响到最终的良品数量。

        三大重要指标也分析完了，各有各的难点，都有难以获取的数据，实在获取不到的，那就想办法绕开，另辟蹊径，这也就是为什么各个工厂都有自己计算OEE的一套公式。本文后半部分也会提到几个工厂实用的OEE计算公式，这里有个标准OEE公式下的计算示例：标准OEE公式计算示例

OEE综合指数

        可能看到上面这些公式会产生疑问，既然每个公式计算是都有各自的难点，为什么不直接把所有公式合在一起约一下，得到一个最终的OEE计算公式不是更简单吗？而要大费周章的去算三个指标再乘起来呢？

        其实不然，算三个指标并不是单纯的为了得到最终的OEE指数，这三个指数的含金量其实更高。A、P、Q衡量的是三个层面的损失，结合起来看才是更有意义的，更能反映工厂实际生产情况的，看一个具体的例子，如下有连续两周的OEE数据：

OEE系数	第一周	第二周
OEE	85.1%	85.7%
可用性	90.0%	95.0%
性能指数	95.0%	95.0%
良品率	99.5%	95.0%

        如果仅仅看OEE的指数，发现有所提升，但是OEE有提升并不代表是好事，因为再仔细一看，会发现其实良品率是在下降的，这并不是工厂领导层所希望看到的，所以这就是为什么这三个参数更重要，实际分析还得结合着A，P，Q这三个维度的损失。

实用OEE算法

六大损失

OEE计算的标准

• 企业在进行OEE计算时常常遇到很多迷惑的问题，如工厂停水、停电、停气等使设备不能工作，等待定单、等待排产计划、等待检查、等待上一道工序造成的停机，不知如何计算。本文引入非设备因素停机的概念，修改了OEE的算法，使计算得到的OEE更能够真实反映设备维护的实际状况，让设备完全利用的情况由完全有效生产率这个指标来反映。更有利于管理观测分析聚焦解决问题，那OEE对什么样的生产线适用？

为什么大家计算OEE的方式都不同？

未完待续....