制造智能中的两个重要指标——整体设备效能和关键性能指标

罗克韦尔自动化（中国）有限公司 华 镕

OEE 的优势

最近，整体设备效能（OEE）已成为近年来的“明星人物”，就连批评家都承认它作为性能指标的威力。无疑OEE能够帮助用户产生更多的设备能力和收益。很多人已经看到诸如波音公司的成功案例。这项指标已经帮助波音西雅图飞机制造厂，在生产777喷气客机部件、F-22战斗机和其他项目中，每年增加762小时的产能，所产生的收益非常可观。

使用OEE的一个优势是：在等式中的每个元素告诉了工厂中不同人员关于设备性能的内容。三个因素的计算结果，比如，用于管理作为整体性能指标给出一种为绿、黄、兰颜色的条状显示，提醒经理需要采取某些校正动作。三个因素本身也允许分别对计算值分析，因此在生产、质量、维护的人员可以专注于他们关心区域的改进。

“如果OEE为绿色，那么你不用做任何事，因为看上去所有设备都没有问题。”斯通技术公司制造执行系统（MES）的主任分析师和工程师温蒂·阿梅尔说，“如果OEE在黄色或红色区域，你需要挖掘和分析什么地方出了问题。”

收集足够、一致性的数据非常关键。如果公司已经使用的数据收集工具不能收集足够详细的信息，就不能很好地支持OEE计算和分析。有些工具，比如，应该在10分钟的时间里报告设备情况，而它只运行了7分钟，不知为什么在剩下的3分钟停止了。“这个客户使用了一个基于历史的工具用于收集数据，但没有给出背后可执行的细节，”阿梅尔解释道，“有些工具使用简单的历史数据库计算OEE。如果你有足够的能力，你可以做到，但这不是最佳解决方案。”

由于这个原因，她和她的同事科克·韦斯，斯通的高级项目经理，指定使用罗克韦尔自动化的FactoryTalk Metrics工具，因为他们通常要计算很多应用数据，包括OEE和其他性能指标。这个软件工具不仅能够执行计算，还能揭示低效背后的详细原因。所以，除了对运行时间和停机时间的定量之外，它还能识别故障的神秘源头，比如，引起3分钟停机的原因是有个地方漏油。

OEE为工厂提供了“为什么”和“怎么样”

制造商使用智能工具，诸如罗克韦尔自动化的FactoryTalk Metrics和 VantagePoint 组织数据，能够提高整体设备效能（OEE），提供生产过程的背景分析。

制造商通常使用影响性能的指标，如OEE来提出改进措施。OEE简单表达和反应了整体工厂能力的缺陷，而不是实际性能；它由整体生产能力和计划生产时间所建立，然后按照停机时间（可用性）、速度丢失（性能）和产量丢失（质量）计算而成。

底线是“你不能提高你不能测量的数据”，雷·罗伊·豪说。他是罗克韦尔自动化信息解决方案的技术顾问。最简单的衡量方法就是给操作员提供一个操作指令，把一条生产线今天的情况与昨天或者上周情况进行对比，然后把真实结果提交给工厂。

搞清楚什么原因造成一台机器的损坏是重要的第一步，把这样一个系统与其他制造软件集成工作，可以极大提高整体工厂性能。做到这一点，首先需要精确的数据，然后需要一种系统方法来组织，做出报告，提出数据。这种系统方法可以把采集数据转变成有关的、可执行的制造智能。

一旦你拥有精确的信息，你就可以看到你比较关心的、通过计算得出的OEE。这是一种通用的测量和计算，可以应用于任何机器，任何工厂，任何工业。最困难的是决定什么影响了这个信息。

托德·史密斯，罗克韦尔自动化的产品经理说：“把一个OEE的计算比作一个试验，得到一个等级，但永远看不见你得出的是正确的还是错误的答案。 ”

使用FactoryTalk Metrics，用户获得了真实的工厂现场生产报告，从工位到整个车间，这个信息可以为如何优化资产利用的决策做参考。这个改进可以从OEE的三个维度出发，例如：生产过程使用更少的时间（性能）、减少材料的浪费（质量）、降低周期时间（可用性）。

对客户而言，如何在现场发挥FactoryTalk Metrics威力？简单地说，只要把这种技术带入一个工厂，快速对一条生产线配置，然后让它在几个小时内运行即可。

当完成了上述步骤，把在短时间内生成的报告拿给工厂经理和操作员看，的确实实在在改变了他们。用非常低的成本、非常快的配置和启动，我们能够在4个小时内提供相关概念的证明。

无可怀疑，FactoryTalk Metrics提供的效能测量能力加强了制造智能策略的声音。但单独的衡量仅是一条基线；当给出背景时，使用像FactoryTalk VantagePoint的技术，信息才能到达它的真实威力。VantagePoint结合了来自工厂不同源的数据，通过统一生产模型（UPM），对信息进行组织和报告。

因此，如果FactoryTalk Metrics记录了一台机器有意义的停机时间，VantagePoint能够加上来自FactoryTalk Historian中的数据，例如温度或黏性数据一起处理信息，并且确定一种模式或停机时间和这些条件的关系，或把从企业资源计划系统（ERP）拉入到材料成本信息，帮助工厂经理理解有多少停机时间或浪费的实际成本。

“如果你能够通盘考虑你的数据，那么你需要一种挖掘设备部件与影响它们业务结果关系的方法，”基斯·钱伯斯说，他是罗克韦尔自动化制造执行系统（MES）软件的业务经理。

例子：

一家北美食品饮料厂对这种第一手洞察力进行了实践，他们试图解决出现在生产线上的停机问题。FactoryTalk Metrics报告：在塑料包装生产线出现了频繁的停机事件。工厂经理认为FactoryTalk Metrics肯定出错了，他们从来没有经历过那条生产线的日常停机。

其结果是，用人眼没有发觉该问题，塑料包装的运行在开和关之间来回切换，因为变化非常快，它没有造成下游速度减慢。使用FactoryTalk Metrics自动数据采集使操作员能够看到机器周期的开和关，在调整了相关时间后就解决了问题。

雷·罗伊·豪说：“有时你不知道出了什么问题，直到你能够观察整个过程，每个制造商的问题和解决方案有可能不同，但得到‘怎么样’和‘为什么’的窗口能力是解决问题的关键。”

KPI可以作用于变量，产生最佳结果

罗克韦尔自动化的FactoryTalk Metrics、FactoryTalk Historian和FactoryTalk Vantage Point提供了最全面的关键性能指标（KPI）的画面。良好的可视性和报告制作使用户可以采用特定措施，作用于生产变量，改进流程，产生最大化的结果。

典型的KPI要与特定业务流程联系在一起，生产中常见的指标有：

实际生产能力对于最大生产能力的百分比；

生产和设备测试的建立时间；

实际量对比计划量；

生产计划满足情况（时间百分比）；

平均设备可用率或设备正常使用时间；

生产率：每劳动小时单位；

首批产品质量合格的数量；

完成产品的退回率或返回率（百万分之）；

设备停机损失的时间；

不合格率的降低；

主要组件一次合格的产量；

返工和返修小时与直接制造小时的比较；

典型产品的制造周期；

返工和返修劳动成本与全部制造劳动成本的比较；

每班操作由于处理故障对流程改变的次数；

废料和返工占销售量的百分比；

完成生产中的故障百分比；

废料和返工百分比的减少；

每个员工生产量的增长百分比；

主要产品从定单到出货的标准时间；

组装步骤中自动化所占的百分比；

由于子组装产品短缺而引起的时间停顿；•

由于进度表其他批次或工件波动而派出的批次或工件的百分比；

结合工程改变需要的时间；

证书过期操作员的百分比；

每平方尺或每平方米的制造和储存空间所产出单位；

无认证工具的百分比；

担保努力的减少；

组件批次数量减少的百分比；

保修成本占销售的百分比；

制造周期减少的百分比；

产量提高；

无计划加班的百分比。

FactoryTalk Metrics为生产设备的性能提供了详细信息。它使用已经存在于控制系统和HMI的数据，分析机器相关影响KPI范围的因素，诸如停机时间和浪费情况。

FactoryTalk Historian为可缩放的产品套件，存放来自机器、车间或全厂的过程数据，结合精确的时间戳，可以提高制造商分析性能的能力。

FactoryTalk VantagePoint包含来自FactoryTalk Metrics实时数据和FactoryTalk Historian历史数据，与来自工厂其他源数据一起，把分析的内容转换成制造智能的数据。使用统一生产模型，VantagePoint可以生成基于网页的报告、趋势和仪表板，可以更有效地实现成本、质量和资源管理。

用户的最终收益包括：

监视资产可用性提高生产灵活性；

最小化浪费和能源，降低单位成本；

针对目标和规范，验证生产参数，减少波动；

提高资产利用和维护，推迟资本花费；

节省采集数据和准备报告时间，降低管理成本。