Jak liczyć wskaźnik OEE?

Czym jest wskaźnik OEE? W jaki sposób prawidłowo go obliczać? Dlaczego współczynnik efektywności jest ważny dla firm produkcyjnych? Jak zmienia się sposób obliczania OEE dzięki systemom MES? W poniższym artykule podzielimy się z Państwem naszą wiedzą i doświadczeniem w zakresie obliczania najważniejszego wskaźnika produkcyjnego.

Co to jest OEE?

Historia wskaźnika OEE

Już od czasu rewolucji przemysłowej rozpoczętej przez Henry’ego Forda, osoby zarządzające produkcją wyznaczały wskaźniki, które opisywały osiągane wyniki. Początkowo wskaźniki dotyczyły przede wszystkim efektów finalnej produkcji, czyli ilości wyprodukowanych sztuk. Z czasem wskaźniki poszerzały swój zakres i były rozbudowywane o monitoring sztuk wadliwych, mierzenie czasów cykli produkcyjnych lub też pomiar czasów przestojów. W konsekwencji tego pojawiła się potrzeba stworzenia wskaźnika, który kompleksowo przedstawi wyniki produkcyjne za pomocą jednej, mierzalnej i porównywalnej wartości.

Pierwsza wzmianka o współczynniku OEE (z ang. Overall Equipment Effectiveness) pojawiła się już na początku lat 80. XX wieku w japońskiej publikacji dotyczącej pojęcia TPM (z ang. Total Productive Maintenance). Wskaźnik OEE jest bardzo mocno związany z ideą Lean Management i w swoim pierwotnym założeniu miał wspierać monitorowanie poziomu strat w procesie produkcyjnym. Na przestrzeni lat monitoring OEE stał się na tyle powszechny, że w dzisiejszych czasach nie ma praktycznie zakładu produkcyjnego w którym ten wskaźnik nie byłby mierzony.

OEE definicja

Wskaźnik OEE wskazuje całkowitą efektywność parku maszynowego. Znacząco upraszczając sposób analizy tego wskaźnika, można przyjąć że przedstawia on ile faktycznej pracy wykonał park maszyn względem teoretycznych możliwości. Na wskaźnik OEE składają się następujące parametry:

• Dostępność
• Wydajność
• Jakość

Wzór OEE wygląda następująco:

OEE = Dostępność (%) x Wydajność (%) x Jakość (%)

W celu poprawnego wyliczenia wskaźnika OEE należy odpowiednio wyliczyć jego składowe. Oprócz wyrażenia informacji w wartości procentowej, konieczne jest ustalenie standardów w jakich obliczane będą poszczególne parametry. Przez standardy rozumiane są:

• Określenie dokładnej definicji dla każdego z parametrów – wszystkie osoby zaangażowane w procesy produkcyjne muszą jednakowo rozumieć w jaki sposób obliczana jest dostępność, wydajność i jakość.
• Źródło danych o dostępności, jakości, wydajności. Może to być deklaracja operatorów, informacja bezpośrednio z maszyny lub na przykład informacja z systemu wspierającego produkcję MES.
• Czasookres dla którego będzie monitorowana wartość wskaźnika OEE. W zależności od specyfiki procesu produkcyjnego współczynnik OEE może być obliczany dla: aktualnej chwili, zlecenia produkcyjnego, zmiany, dnia roboczego, miesiąca, itd.
• Sposób prezentacji danych w raportach dla osób zarządzających, jak również komunikacja wyników dla operatorów maszyn na produkcji.
  
  

W odniesieniu do informacji, które można odnaleźć w literaturze oraz odwołując się do naszego doświadczenia podczas wdrożeń systemów IT dla produkcji, firmy produkcyjne najczęściej stosują poniższe definicje w kontekście zmiany produkcyjnej:

1. Dostępność, rozumiana jako utrata dostępności pracy maszyn. Określa stosunek rzeczywistego czasu pracy do całej długości zmiany. Czas dostępny na zmianę pomniejszany jest o czas przerw i czas zaplanowanych remontów, przeglądów oraz przezbrojeń. Na czas przestojów składają się wszystkie zakłócenia występujące w procesie, które zostały zmierzone, czyli: awarie, mikroprzestoje, przestoje, braki materiałowe, oczekiwanie oraz regulacje. Czas przestoju rozumiany jest jako faktyczne zatrzymanie pracy maszyny.

Wzór na dostępność:

Dostępność = (Czas dostępny na zmianę – czas przestojów w trakcie zmiany) / Czas dostępny na zmianę *100%

2. Wydajność, rozumiana jako strata na wydajności z jaką maszyna mogłaby pracować zgodnie ze swoją specyfikacją. Jest to zatem stosunek ilości wytworzonych produktów do oczekiwanej ilości produktów (w ramach zmiany). Straty wydajnościowe powstają na skutek zatrzymań, przerw, oczekiwania ale też mogą wynikać z nieodpowiedniej pracy maszyny spowodowanej niekorzystnymi parametrami pracy lub zużyciem części i zespołów napędowych. Wydajność docelowa, do której odnoszona jest realna wartość tego wskaźnika może wynikać z założonej technologii produkcyjnej lub z dokumentacji technicznej maszyny dostarczonej przez producenta. Różnice wynikają z faktu, że nie wszystkie produkty wytwarzane na maszynach mogą pozwalać na pełne wykorzystanie możliwości produkcyjnych maszyny.

Wzór na wydajność:

Wydajność = Ilość sztuk wyprodukowanych w trakcie zmiany / Ilość sztuk zaplanowanych do wyprodukowania w trakcie zmiany *100%

3. Jakość – czyli stosunek ilości produkcji faktycznie wykonanej do ilość sztuk zakwalifikowanych jako sztuki wadliwe. Ten wskaźnik, również należy interpretować jako utratę jakości w procesie produkcyjnym.

Wzór na jakość:

Jakość = (Ilość sztuk wyprodukowanych w trakcie zmiany / Ilość sztuk wadliwych w trakcie zmiany) / Ilość sztuk wyprodukowanych w trakcie zmiany * 100%

 

Jak często mierzyć wskaźnik OEE?

Kwestia częstotliwości raportowania wyników wskaźnika OEE jest bardzo indywidualna. Nie bez znaczenia pozostaje też kwestia w jaki sposób pozyskiwane są dane dotyczące produkcji. W przypadku, gdy większość informacji zbiera system, wskaźnik OEE jest wyświetlany w czasie rzeczywistym. Większość naszych Klientów analizuje wskaźnik OEE dla całego zakładu produkcyjnego w ujęciu tygodniowym, a następnie miesięcznym ale w przypadku analizy pracy gniazd produkcyjnych lub linii, to analiza wskaźnika OEE polega na porównywaniu wyników zmiana do zmiany.

Wskaźnik OEE w procesach ręcznych

W przypadku fabryk, w których proces produkcyjny nie zależy od wyniku pracy maszyn lub procesy produkcyjne są realizowane w sposób manualny przez operatorów na stanowiskach produkcyjnych obliczany jest wskaźnik OLE (z ang. Overall Labor Effectiveness). Sposób obliczania tego wskaźnika jest bardzo zbliżony do sposobu wyliczenia wskaźnika OEE, z tą różnicą że maksymalna wydajność maszyny zastąpiona jest maksymalną wydajnością człowieka.

 

Rozwiązania wspierające obliczanie wskaźnika OEE

Odwiedzając różne zakłady produkcyjne spotykamy się z różnymi metodami obliczania wskaźnika OEE. Bardzo często jest to związane ze stopniem cyfryzacji danego zakładu produkcyjnego. W wielu przypadkach dane z produkcji zbierane są w formie papierowych kartek, które następnie są przepisywane do arkuszy kalkulacyjnych Excel. W ten sposób informacje o wskaźniku są przekazywane ze sporym opóźnieniem, wynikającym z bezwładności poświęcanej na zbieranie wyników i ich późniejszym obrobieniem w formie raportu. Wadą takiego podejścia jest polegania na danych zadeklarowanych przez Operatorów, co w większości przypadków ma niewiele wspólnego z faktycznym wykorzystaniem pracy maszyny.

O krok dalej są firmy, które wykorzystują do raportowania wyników produkcyjnych proste systemy, jak np. moduły produkcyjne systemów ERP lub systemy MES nieskomunikowane z maszynami. Operatorzy raportują wyniki z założoną częstotliwością, a rozwiązanie informatyczne automatycznie oblicza i prezentuje wyniki. Natomiast nadal przekazywane informacje obarczone są błędem.

Najlepszym rozwiązaniem, które mogą wykorzystać firmy produkcyjne są systemy informatyczne typu MES, które zbierają informacje bezpośrednio z maszyn produkcyjnych. Operator maszyny nadal stanowi ważny element takiego systemu, ponieważ ma możliwość kategoryzacji wyprodukowanych ilości w podziale na sztuk OK i NOK, ponieważ nie każda maszyna potrafi wskazać sztuki wadliwe. Operator ma możliwość kategoryzacji przyczyn przestojów, które zostały „wyłapane” przez system MES – dzięki czemu oprócz informacji o czasach przestojów maszyn, firmy produkcyjne otrzymują informacje o najpopularniejszych zakłóceniach procesu produkcyjnego. Poza tym, rozwiązania informatyczne MES w czasie rzeczywistym prezentują wynik OEE, mają możliwość generowania raportów na żądanie użytkownika oraz posiadają dedykowane widoki, które na telewizorach lub komputerach osobistych prezentują wyniki produkcyjne.

Inne wskaźniki wspierające analizę współczynnika OEE

W przypadku analizy pracy parku maszynowego nie można ograniczać się tylko do monitoringu wskaźnika OEE. Istnieje kilka innych wskaźników produkcyjnych, które warto monitorować i zestawiać z osiąganymi wartościami OEE. Warto monitorować dodatkowe wskaźniki tak jak:

• Wcześniej wspominany wskaźnik OLE (z ang. Overall Labor Effectiveness), czyli całkowitą efektywność pracy operatorów.
• Wskaźnik OOE (z ang. Overall Operations Effectiveness), to korelacja dostępności wykorzystywanej do obliczeń OEE – nie do czasu dostępnego na zmianę, a całkowitego czasu w jakim sprzęt został zaplanowany jako dostępny do pracy. Obliczanie tego wskaźnika skutkuje tym, że wszystkie planowane remonty, przeglądy i przezbrojenia również traktowane są jako straty. Dzięki takiemu podejściu również te elementy procesu produkcyjnego są poddawane optymalizacjom i usprawnieniom np. poprzez SMED lub Predective Maintenance.
• Wskaźnik TEEP (z ang. Total Effective Equipment Performance), odnoszący obecne wykorzystanie pracy maszyn do założenia ich pracy w trybie 24/7/365.
• Wskaźnik World Class OEE – jest to nieformalnie przyjęty standard w przemyśle, który wskazuje, że wartość wskaźnika OEE powinna być osiągana na poziomie 85%. Do tego wyniku porównuje się wiele zakładów produkcyjnych, ale ma to stanowić jedynie benchmark, a nie podstawę do wyciągania wniosków.
• Wskaźniki MTBF (z ang. Mean Time Between Failures), jest to wskaźnik określający średni czas pomiędzy awariami.
• Wskaźnik MTTR (z ang. Mean Time To Repair), jest to wskaźnik który obrazuje średni czas naprawy maszyny.

OEE przykłady wdrożeń

Sam monitoring wskaźnika OEE oraz jego parametrów nie skutkuje optymalizacją procesów produkcyjnych, chociaż podczas wdrożeń systemów do monitoringu OEE zauważyliśmy chwilowy wzrost wskaźnika wydajności spowodowany wizualizacją wyników, skróceniem czasu reakcji na zakłócenia oraz wpływem na psychologiczny aspekt pracy (rywalizacja i porównywanie wyników).

Jeden z naszych Klientów, który rozpoczął monitoring wskaźnika OEE od papierowych kartek oraz arkuszy Excel zwiększył wydajność produkcji o 40%. Kolejnym krokiem w procesie zmian, było wdrożenie systemu MES, który został połączony z maszynami produkcyjnymi, monitoringiem wszystkich przestojów, raportowaniem odrzutów i reworków oraz automatycznym raportowaniem. Wdrożenie rozwiązania od Raion przyczyniło się do wzrostu wydajności o kolejne 15%. Taki wynik został osiągnięty w wyniku wdrożenia działań optymalizacyjnych na podstawie rzetelnych i zweryfikowanych danych z produkcji i monitoringu wpływu zmian na proces produkcyjny.

Podczas innego wdrożenia rozwiązania MES Klient z branży spożywczej zdecydował się na monitoring wszystkich sekcji produkcyjnych znajdujących się na linii produkcyjnej. Wskaźniki jakości i dostępności obliczane są dla każdej z sekcji maszyny, dzięki czemu Klient zwizualizował przepływ produktów przez linię oraz zlokalizował wąskie gardła. Skupienie działań usprawniających na maksymalizacji efektywności pracy na wąskich gardłach, przyczyniło się do zredukowania dwukrotnie średniego czasu przestoju na linii produkcyjnej.

W przypadku wdrożeń u Klientów, gdzie występuje produkcja gniazdowa proponujemy monitoring OEE przy wykorzystaniu wizualizacji umieszczonej na telewizorze zlokalizowanym przy maszynie. Dzięki temu operator lub zespół operatorów na bieżąco widzi osiągany wynik. Wyniki automatycznie zapisywane są na koniec zmiany produkcyjnej i prezentowane w formie wykresu historycznego na wizualizacji. Klient uzależnił część premii pracowniczej od wyników osiąganych w aplikacji MES, dzięki czemu bardzo mocno wzmocnił zaangażowanie pracowników we współpracę z systemem.

W tym miejscu warto również podkreślić, że metod obliczania wskaźnika OEE jest co najmniej kilka. Rozwiązania oferowane przez Raion pozwalają na konfigurację, na podstawie jakich danych wskaźnik OEE powinien być obliczany.

 

Autor grafiki – Helena Lopes: https://www.pexels.com/photo/man-discussing-a-plan-the-design-for-the-furniture-3688760/