繆高峰　郝社華

摘要：該文討論了在現(xiàn)在制造系統(tǒng)中設(shè)備利用率的評估和計算，在此基礎(chǔ)上對制造系統(tǒng)進行評估和計算，這樣清楚的展示了制造系統(tǒng)中設(shè)備和系統(tǒng)的利用率問題，從而對設(shè)備的優(yōu)化和瓶頸崗位優(yōu)化與再造有重要意義。

關(guān)鍵詞：設(shè)備利用率；OEE；排隊論；Visual Object Net

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）01-0189-02

在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中為了研究生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備之間的關(guān)系，探討系統(tǒng)運行性能效率等，需要對制造設(shè)備進行定性分析從而了解其對制造系統(tǒng)的性能影響，從而尋找系統(tǒng)的瓶頸設(shè)備，2003 年科研人員在OEE（Overall Equipment Effectiveness） 的基礎(chǔ)上提出了產(chǎn)出綜合效能OTE（Overall Throughput Effectiveness）。根據(jù)對OTE 計算公式的分析，其中的某個式子能作為瓶頸的評價指標，從而可以識別生產(chǎn)系統(tǒng)的瓶頸或瓶頸設(shè)備。利用TOC（Theory of Constraints），可以完成對瓶頸的解決和生產(chǎn)系統(tǒng)的不斷改進。而結(jié)合OTE 和TOC，可以彌補兩者單方面應(yīng)用上的不足，OTE 為TOC 提供績效指標和瓶頸識別指標，而TOC 為OTE 提供解決瓶頸和平衡生產(chǎn)系統(tǒng)的思路，兩者的結(jié)合能達到增加系統(tǒng)合格產(chǎn)出，提高系統(tǒng)的產(chǎn)能的目的。該文主要討論了現(xiàn)代制造系統(tǒng)中制造設(shè)備的性能，對整個系統(tǒng)的影響，從而找尋生產(chǎn)系統(tǒng)的瓶頸，然后解決此瓶頸，如此不斷地重復(fù)瓶頸的識別和解決，以達到不斷完善生產(chǎn)系統(tǒng)的效果。

1 全局設(shè)備效率（OEE）

一般，每一個生產(chǎn)設(shè)備都有自己的最大理論產(chǎn)能，要實現(xiàn)這一產(chǎn)能必須保證沒有任何干擾和質(zhì)量損耗。當然，實際生產(chǎn)中是不可能達到這一要求，由于許許多多的因素，車間設(shè)備存在著大量的失效： 例如除過設(shè)備的故障，調(diào)整以及設(shè)備的完全更換之外，當設(shè)備的表現(xiàn)非常低時，可能會影響生產(chǎn)率，產(chǎn)生次品，返工等。OEE是一個獨立的測量工具，它用來表現(xiàn)實際的生產(chǎn)能力相對于理論產(chǎn)能的比率。國際上對OEE的定義為：OEE是Overall Equipment Effectiveness（全局設(shè)備效率）的縮寫，它由可用率，表現(xiàn)性以及質(zhì)量指數(shù)三個關(guān)鍵要素組成，即：

OEE=可用率[×]表現(xiàn)性[×]質(zhì)量指數(shù)

其中：

可用率=[操作時間計劃工作時間]

它是用來考慮停工所帶來的損失，包括引起計劃生產(chǎn)發(fā)生停工的任何事件，例如設(shè)備故障，原料短缺以及生產(chǎn)方法的改變等。

表現(xiàn)性=[理想周期時間操作時間×總產(chǎn)量]=[總產(chǎn)量操作時間×生產(chǎn)速率]

表現(xiàn)性考慮生產(chǎn)速度上的損失。包括任何導(dǎo)致生產(chǎn)不能以最大速度運行的因素，例如設(shè)備的磨損，材料的不合格以及操作人員的失誤等。

質(zhì)量指數(shù)=[良品總產(chǎn)量]

質(zhì)量指數(shù)考慮質(zhì)量的損失，它用來反映沒有滿足質(zhì)量要求的產(chǎn)品（包括返工的產(chǎn)品）。

2 OEE性能評估

利用OEE的一個最重要目的就是減少一般制造業(yè)所存在的六大損失：停機損失、換裝調(diào)試損失、暫停機損失、減速損失、啟動過程次品損失和生產(chǎn)正常運行時產(chǎn)生的次品損失。實踐證明OEE是一個極好的基準工具，通過OEE模型的各子項分析，它準確清楚地告訴你設(shè)備效率如何，在生產(chǎn)的哪個環(huán)節(jié)有多少損失，以及你可以進行那些改善工作。長期的使用OEE工具，企業(yè)可以輕松的找到影響生產(chǎn)效率的瓶頸，并進行改進和跟蹤。達到提高生產(chǎn)效率的目的，同時使公司避免不必要的耗費。

3 基于排隊理論的系統(tǒng)性能評估

基于排隊理論的分析方法是一種在建立制造系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，利用排隊論的有關(guān)理論和方法求解模型的有關(guān)參數(shù)，揭示制造系統(tǒng)性能的一種分析方法。主要分單機但隊列系統(tǒng)分析和多機多隊列系統(tǒng)分析，該文只討論單機單隊列系統(tǒng)。

單機單隊列系統(tǒng)的狀態(tài)方程為：

[-λp0]+[μp1]=0，n=0

[λpn-1]-（[λ]+[μ]）p[n]+[μpn+1]=0，n[≥1]

[n=0pn=1，pn][≥0]，

穩(wěn)態(tài)概率的模型為：[pn=ρn（1-ρ），ρ=λμ<1]

對于M/M/1系統(tǒng)，可以將到達率看作系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時的設(shè)計輸入/輸出速度，而將服務(wù)率u看作系統(tǒng)的最大輸入/輸出速度，系統(tǒng)地設(shè)備利用率U為：

[U=ρ=λμ]

4 流水生產(chǎn)線的建模與分析

下圖是利用Visual Object Net++軟件建立的某一個生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)流程圖，其中包括一臺生產(chǎn)設(shè)備，幾個暫存區(qū)；P1，P2，P3是暫存區(qū)，T1是待加工產(chǎn)品到加工暫存區(qū)所用的時間60s，T2為設(shè)備的加工時間為300s，T4是設(shè)備出故障的時間為144000s，T5是設(shè)備出故障后維修時間為3600s，T3為加工好的零件包裝的時間。

圖1

根據(jù)排隊理論可以算出系統(tǒng)的效率為：2536/（2536+56+1）=97.8%，這是在理想的情況下，即設(shè)備的OEE=100%；而在實際生產(chǎn)過程中卻并非如此，實際統(tǒng)計中該設(shè)備每天天工作時間為8h， 班前計劃停機15min， 故障停機30min，設(shè)備調(diào)整25min， 產(chǎn)品的理論加工周期為6 min/件， 統(tǒng)計加工的產(chǎn)品45件， 有2件廢品。

根據(jù)上面可知：

計劃運行時間=8x60-15=465 （min）

實際運行時間=465-30-25=410 （min）

有效率=410/465=0.881（88.1%）

生產(chǎn)總量=410（件）

理想速度x實際運行時間=1/0.6 x 410=68.3

表現(xiàn)性=45/68.3=0.658（65.8%）

質(zhì)量指數(shù)=（45-2）/45=0.955（95.5%）

OEE=有效率x表現(xiàn)性x質(zhì)量指數(shù)=55.4%

因此系統(tǒng)的效率為55.4%*97.8%=54.18%，要想提高系統(tǒng)的效率必須從質(zhì)量指數(shù)，表現(xiàn)性，設(shè)備的有效率方面提高系統(tǒng)的效率。

5 實驗與結(jié)論

實踐證明在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中運用軟件仿真的同時結(jié)合設(shè)備的OEE可以有效真實的反應(yīng)系統(tǒng)的真實運行情況以此為基礎(chǔ)對生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化和改造是接近事實的，可以彌補仿真軟件的缺陷。

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