过程指标:设备利用率
设备利用率=合格品生产占用设备时间÷设备可利用时间
设备利用率(Equipment Utilization)的这个计算式,表达了设备有效产出与设备生产能力的比率。它是由产品技术、生产工艺、工厂设计、经营策略、资源条件、计划调度、劳动技能、物料供应、在制品流动、设备能源与生产现场状态等,多种因素构成的过程指标(Process Index),是解析生产经营结果指标(Outcome Indicators),评价企业与生产部门运营效率,协同改善作业条件的一种相对指标。
在相关资料中,有表达实际合格品产量与作业时间理论产量比值的设备班次产能利用率(设备综合效率OEE,Overall Equipment Efficiency),有表达实际合格产量与日历时间(24小时)理论产量比值的设备产能利用率(TEEP,Total Effective Efficiency of Production),前者用于设备使用效率评价,后者用于制造成本及行业社会性评价。
1、 合格品生产时间
合格品是有效做功,次品和废品是无效做功。次品返工,占用时间超过合格品,也用对等的合格品有效做功的时间当量表达。其冗余的加工时间,也是设备效率损失原因之一。
合格品生产时间,指按照生产工艺要求占用加工主体的时间。一般为“(准结工时+工艺节拍)×宽放系数”(详见《破冰—计件工资》),即加工工艺规范的占用加工主体时间,而不是实际加工时间。实际加工时间,会因为设备状态、工装状态、操作技能等,与工艺规范的时间有差异。无论这个差异是多于还是少于,都是影响设备效率的因素。
工艺规范的加工时间,一般是企业根据自身作业条件编制的。其本质,是同一设备加工同一对象的社会平均劳动时间。实际加工时间短于社会平均劳动时间的,成本低于市场平均水平,反之,则高于社会平均水平。规范加工时间,对实际加工时间形成制约,这是市场竞争的本质。因此,设备利用率首先是一个关系产品成本市场竞争的经济指标。
加工工艺规范的时间,是企业根据自身条件编制的。这些条件,包括了对设备种类、设备性能、工装器具、操作技能、岗位环境、加工对象等一般状态的评估。作业条件变化,加工工艺需要不断修正,规范时间也会因之而变化。不断改善作业条件,不断改良加工工艺,不断缩短加工时间。不同加工对象在不同工序用不同设备加工,其加工工艺与加工时间都是不同的,需要跨部门多岗位协同,进行详尽而持续地编制与维护。一个加工对象会有多个工艺流程,工艺流程不同,加工时间不同,设备利用率不同(详见《工艺解析3-工艺编制与应用》)。因此,设备利用率又是一个关系产品技术与生产工艺的技术性指标。
在实际生产中,因为加工对象的计划需求不同,如生产计划的计划冲突,不能通过换产尽量少地充分利用设备;生产工人技术状况不同,如一些生产任务必须由高技能员工完成,迫使生产任务不能按全体员工平均摊分到每台设备;员工收入平衡的需求,如希望下属员工收入相对均等,但在任务只能满足几台设备生产能力时,会让每人都做一些,以致每台设备的利用率都较低。等等。这些,都会对具体设备的利用率产生影响。因此,设备利用率还是一个关系日常生产安排与劳动管理的管理性指标。
2、 设备可利用时间
设备,指生产元,直接作用于加工对象的独立加工主体。既不是所有设备(不包括动力、运输、辅助生产、办公生活等用途的设备),也不是所有用于产品生产的基本生产设备(不包括提供辅助功能的基本生产设备,如预热炉、机械手、提升机、传送带等),而是在加工工序中直接作用于加工客体的独立生产单元,可以是1台设备1个生产单元,可以是几台设备1个生产单元(详见《工艺解析2-资源配置》)。
工艺规范的加工时间,是按生产元编制的。1台设备组成1个生产元,9分钟生产1个加工件,对应的是1台设备;3台设备并行生产,每台设备9分钟生产1个加工件,3台设备在9分钟内可产出3件,3分钟1件,对应的是3台设备;组成1条流水线的设备按顺序生产,生产1个要占用流水线9分钟,流水线在9分钟内可产出9件,1分钟1件,对应的是1条生产线上的设备。因此,不能简单地将设备自然状态作为设备计划时间计算的基数,而是以工艺规范时间的加工主体——生产元为基数。
设备可利用时间,即生产元计划工作时间。一是班次设备利用率所采用的,按生产班次规定的计划时间,如日班8小时,晚班8小时,无夜班。生产元的计划工作时间,因班次不同而不同。二是全时设备利用率所采用的,按工作日历的24小时,生产元的计划工作时间无不同。两者都要去除企业执行的休息日、国定假与企业假期。
3、 设备利用率计算
1) 设备利用率不等于产能利用率。很多企业的一些工序以人工劳动为主,人工也是产能。在计算设备利用率时,“合格品生产占用设备时间”中的合格品,为设备产出的合格品。
2) 两种设备利用率指标。合格品生产占用设备时间为“合格品数量×(准结工时+工艺节拍)”时,为净节拍产出,得到绝对设备利用率;为“合格品数量×(准结工时+工艺节拍)×宽放系数”时,为常规节拍产出,得到相对设备利用率。前者,不能容忍由组织或员工个人,按常态发生的任何等待,有利于深度挖掘设备生产能力;后者,可得到常态下设备利用情况,更能形成管理关注点。
3) 设备利用率的数据来源。对于一个部门而言,是“Σ设备产出的合格品品种(数量×工艺规范生产时间)÷Σ这个部门生产元(可利用时间)”,而不论这些生产元在这段时间是否都有产出。对于单个生产元而言,是“Σ合格品品种(数量×工艺规范生产时间)÷生产元可利用时间”,需要定位各个生产元的产出。计算单个生产元的设备利用率,有利于细化分解设备利用率。
统计一个企业或一个生产部门的合格品产出及其所含工艺规范的设备占用时间,生产元的可利用时间,是建立设备利用率指标的基本要求。统计每一设备的合格品产出及其所含工艺规范的设备占用时间,设备(生产元)可利用时间,则需要细化生产记录,完善各级生产组织的生产统计作业。
4) 完善并持续维护作业时间。在数据元素上,工艺规范的合格品生产时间准确与否,往往是设备利用率发生误差的经常因素。这种误差,不仅在于不同产品的加工过程差异,在于工艺变化(改善)与操作技能产生的差异,还在于生产记录颗粒度和准确度的差异。
4、 设备利用率应用
对于一个离散型制造企业而言,全时相对设备利用率在75%以上,其技术工艺能力、供应外协配合、生产销售平衡、生产调度协同,都已达到较高水平。设备利用率是生产资料有效利用的重要指标,是评价企业经营管理、资金运用与技术工艺水平的主要指标之一。
在一般认知中,因为产品不同,工艺不同,设备不同,企业间很难建立可比性的效率指标。而时间是公平的,是可比的。在设备利用率计算式中,建立同一的全时设备可利用时间是容易的,难点在于如何确认“生产元”;在容易发生偏差的“工艺规范的合格品生产占用设备时间”上,则可采用按产量所含工时定额与计件工资无缝对接形式,将“合格品生产占用设备时间”纳入劳动力市场价格竞争机制中,也能得到概略上相对合理的结果。
50%的设备利用率,可以是10台设备(生产元)各50%构成,也可以是5台设备各100%,其余5台设备各0%构成。透过设备利用率的数据构成,可以剖析生产组织与实施状态。生产任务用2台设备加点班就能完成,就没必要把10台设备都开起来,徒增保养工作量,也能减少能源的无功消耗。为了避免换产换工装带来的次废品损失或时间损失,10台同样设备装着不同工装,生产任务只能安排在装有对应工装的设备上;加工要求较高的生产任务只能由技能较高的员工完成;淡季时生产任务不足,10 名员工不能顾此失彼,大家有活干,收入差不多,是把生产任务平均分配到10台设备,还是仅开动2台设备,大家轮流干?工装配置不同,生产任务不同,技术要求不同,还要兼顾员工劳动积极性,等等,都会影响每一设备(生产元)的设备利用率,同时,也反映了生产管理者的工作风格和组织能力。
设备利用率的同比、环比,对分析一个时间段的生产经营活动,也有着重要意义。
试图用传感技术反馈设备加工信息的方法,例如按有功电流计时,按关键加工动作计时,采集生产占用设备的有效时间,在设备利用率指标上是没有意义的。用这种方法采集的设备时间占用信息,是实际加工中设备作用于加工对象的时间,它既不是工艺规范的时间,也不是包括了装卸工件在内的占用设备全部时间。