基于設(shè)備綜合效率的板式家具封邊機(jī)生產(chǎn)效率分析與評(píng)價(jià)

1、基于設(shè)備綜合效率的板式家具封邊機(jī)生產(chǎn)效率分析與評(píng)價(jià)板式定制家具因其生產(chǎn)周期短、用戶參與度高、庫(kù)存小等優(yōu)勢(shì)，成為家具市場(chǎng)的主力軍1。生產(chǎn)設(shè)備是板式定制家具企業(yè)的核心要素之一，其管理與維護(hù)的水平不僅關(guān)系產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率，同時(shí)也直接影響生產(chǎn)成本。封邊機(jī)作為板式家具加工的關(guān)鍵設(shè)備之一，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工序繁多，容易出現(xiàn)多種故障，如產(chǎn)品崩邊、脫膠、破角等質(zhì)量問(wèn)題，從而導(dǎo)致板件二次返修甚至報(bào)廢等問(wèn)題2-3。因此，對(duì)板式定制家具企業(yè)而言，提高封邊機(jī)性能、減少故障停機(jī)時(shí)間對(duì)于提升生產(chǎn)線整體生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量水平以及降低生產(chǎn)成本有重要意義。為了更好地對(duì)生產(chǎn)效率、設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行衡量，設(shè)備綜合效率（overall eq

2、uipment efficiency，OEE）4成為設(shè)備效率評(píng)價(jià)的指標(biāo)之一。1984年Seiichi Nakajima最早提出OEE的概念，作為全員生產(chǎn)保全（total productive maintenance，TPM）的關(guān)鍵度量值被應(yīng)用5。經(jīng)過(guò)小川久雄、Konopka等不斷深入研究，OEE的概念更加科學(xué)完善6。OEE方法在眾多設(shè)備依賴性強(qiáng)的企業(yè)中廣泛應(yīng)用，表明OEE在降低設(shè)備損失、推動(dòng)改善整個(gè)車間的生產(chǎn)效率效果明顯7-9。我國(guó)家具行業(yè)開展設(shè)備TPM管理的研究起步較晚，OEE在家具制造領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用研究相對(duì)較少?，F(xiàn)有研究表明，OEE不只局限于測(cè)量單臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)率，還可應(yīng)用于整條生產(chǎn)線及生產(chǎn)工

3、序的生產(chǎn)效率測(cè)算，從而找出生產(chǎn)系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。通過(guò)OEE方法對(duì)櫥柜家具制造企業(yè)生產(chǎn)線進(jìn)行效率評(píng)估，確定了瓶頸工序?yàn)橥科峋€；針對(duì)單臺(tái)設(shè)備故障進(jìn)行分析，建立了相應(yīng)的改善措施，將該產(chǎn)線故障率從32.16%下降為15.19%，不合格品率下降30%10。就實(shí)木家具配料環(huán)節(jié)而言，相關(guān)學(xué)者已對(duì)OEE數(shù)據(jù)采集方法進(jìn)行了系統(tǒng)介紹，明確了設(shè)備各損失項(xiàng)目的定義及分類是數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性的關(guān)鍵11。同時(shí)，將OEE與精益管理思想相結(jié)合，通過(guò)OEE指標(biāo)來(lái)識(shí)別和消除生產(chǎn)中的浪費(fèi)，以達(dá)到提升瓶頸設(shè)備利用率、縮短交貨周期以及提高產(chǎn)量的目的12。鑒于此，本文基于OEE理論，以某企業(yè)柔性生產(chǎn)線的封邊機(jī)為研究對(duì)象，分析評(píng)價(jià)封邊機(jī)OEE

4、指標(biāo)，理清設(shè)備效率損失因素，建立設(shè)備效率評(píng)估方法和體系，為提升相關(guān)家具企業(yè)設(shè)備綜合效率提供依據(jù)和參考。1 OEE的定義和計(jì)算方法OEE是一種用于分析設(shè)備使用效能的工具13，可表示設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn)能力與理論產(chǎn)能的比率14。OEE主要由三項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成，分別是監(jiān)控設(shè)備妥善程度的時(shí)間開動(dòng)率（availability，AV）、了解設(shè)備運(yùn)作績(jī)效的性能開動(dòng)率（performance efficiency，PE）以及設(shè)備產(chǎn)出產(chǎn)品質(zhì)量狀況的合格品率（quality rate，QR）15，具體按公式（1）計(jì)算。OEE=AVPEQR100%（1）世界級(jí)優(yōu)秀制造業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備OEE可以達(dá)到85%11。在TPM中，理想的設(shè)備

5、保全水平要達(dá)到以下目標(biāo)：AV90%，PE95%，QR99%，OEE才不低于85%16，而國(guó)內(nèi)眾多擁有精密設(shè)備的企業(yè)難以達(dá)到這一水平17。OEE不僅考察其總體指標(biāo)的高低，更關(guān)鍵在于明晰OEE的構(gòu)成因素及各因素的損失項(xiàng)目；通過(guò)OEE體系全面了解設(shè)備的使用狀況，找出造成OEE低下的瓶頸問(wèn)題，以制定針對(duì)性的改善策略，提高設(shè)備整體的生產(chǎn)效率。OEE指標(biāo)架構(gòu)以及各指標(biāo)之間的計(jì)算關(guān)系，具體如圖1所示。圖1OEE指標(biāo)架構(gòu)及計(jì)算方法Fig.1OEE indicator structure and calculation method2封邊機(jī)OEE指標(biāo)與評(píng)價(jià)為保證產(chǎn)能，調(diào)研的某企業(yè)采用兩組雙機(jī)聯(lián)線封邊機(jī)串聯(lián)來(lái)完成

6、四邊封邊，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)布局及封邊設(shè)備編號(hào)如圖2所示。當(dāng)其中一臺(tái)封邊機(jī)停機(jī)或效率降低，將會(huì)影響整條生產(chǎn)線。因此，本研究將整條封邊線看作一個(gè)整體，基于OEE理論對(duì)該封邊線進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、計(jì)算及問(wèn)題診斷分析。圖2柔性生產(chǎn)線設(shè)備布局Fig.2Flexible production line equipment layout2.1封邊線生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性是決定OEE分析方法能否取得良好成效的關(guān)鍵因素之一18。精確測(cè)量和統(tǒng)計(jì)設(shè)備停機(jī)損失、速度損失、加工廢品損失是實(shí)施OEE評(píng)估的關(guān)鍵。在這三項(xiàng)損失中，速度和廢品損失可根據(jù)理論產(chǎn)量、實(shí)際產(chǎn)量計(jì)算，測(cè)量和統(tǒng)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單。難點(diǎn)在于設(shè)備各種效率損失時(shí)間的測(cè)量和

7、統(tǒng)計(jì)，對(duì)效率損失的分類和內(nèi)涵界定不夠清晰，同樣影響OEE分析的準(zhǔn)確性19。因此，在收集封邊機(jī)生產(chǎn)數(shù)據(jù)之前，按照OEE與六大損失的關(guān)系以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)封邊機(jī)生產(chǎn)效率損失的內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格劃分（表1），為后續(xù)數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì)提供支持20。數(shù)據(jù)收集分為兩部分：一部分為原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)的記錄，另一部分將原始數(shù)據(jù)表中收集的問(wèn)題按表1進(jìn)行分類整理，最終對(duì)應(yīng)到OEE的計(jì)算公式中。表1OEE損失類別劃分Tab.1OEE loss categories損失類型項(xiàng)目?jī)?nèi)容計(jì)劃停機(jī)各類事務(wù)（會(huì)議、消防檢查等）計(jì)劃內(nèi)的停機(jī)；設(shè)備定期維護(hù)；設(shè)備計(jì)劃內(nèi)的改造、調(diào)試；員工培訓(xùn)；日常清潔保養(yǎng)；用餐；交接班。設(shè)備故障停機(jī)設(shè)備發(fā)生故障

8、后引起的停機(jī)；網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)問(wèn)題引起的停機(jī)；前后工序不匹配導(dǎo)致的停機(jī)。換型調(diào)機(jī)設(shè)備臨時(shí)更換零部件；機(jī)器滿足不了質(zhì)量等要求需要停機(jī)調(diào)試；不同批次板件需更換物料；臨時(shí)清理機(jī)臺(tái)衛(wèi)生。短暫停機(jī)指設(shè)備停機(jī)時(shí)長(zhǎng)在5 min以下的停機(jī)，包括：設(shè)備異常報(bào)警；線體上工件定位需重新調(diào)整；生產(chǎn)物流不通暢導(dǎo)致短暫性堵停?？者\(yùn)轉(zhuǎn)待料引起的空運(yùn)轉(zhuǎn)；調(diào)試程序引起的空運(yùn)轉(zhuǎn)；交接班未停機(jī)導(dǎo)致的空運(yùn)轉(zhuǎn)等。速度降低由于來(lái)料不足、工件間隔過(guò)大引起的封邊速度降低；傳送物料的線體速度降低等導(dǎo)致的速度降低；批次切換導(dǎo)致的速度降低等。質(zhì)量損失由生產(chǎn)出不良品所造成的損失。2.2封邊線OEE的計(jì)算結(jié)果根據(jù)OEE數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)封邊線一整月的O

9、EE指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，將時(shí)間開動(dòng)率、性能開動(dòng)率、合格品率以及OEE值進(jìn)行整理，得到封邊線OEE指標(biāo)變化數(shù)據(jù)，如圖3所示。圖3某月內(nèi)封邊線OEE指標(biāo)變化Fig.3Changes in OEE indicators of edge banding line in one month經(jīng)計(jì)算，該企業(yè)封邊線OEE平均值低于60%，時(shí)間開動(dòng)率、性能開動(dòng)率及合格品率均未達(dá)到優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)。從圖3可以看出，封邊線時(shí)間開動(dòng)率整體浮動(dòng)較大，反映了設(shè)備停機(jī)時(shí)長(zhǎng)不穩(wěn)定的問(wèn)題；性能開動(dòng)率水平較低，平均值只有71.48%，設(shè)備性能存在明顯的改善空間。在進(jìn)行封邊線OEE分析診斷時(shí)，可將研究重點(diǎn)放在時(shí)間開動(dòng)率和性能開動(dòng)率的損失上。3封

10、邊線OEE分析診斷建立OEE模型能將設(shè)備運(yùn)行中的問(wèn)題用更直觀的方式體現(xiàn)出來(lái)，把影響OEE的各項(xiàng)損失量化21-22。通過(guò)對(duì)封邊線生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到OEE模型瀑布圖（圖4）。OEE模型瀑布圖從時(shí)間上來(lái)衡量設(shè)備的利用效率。其中，“可用生產(chǎn)時(shí)間”到“有效生產(chǎn)時(shí)間”之間的每一格代表對(duì)應(yīng)損失項(xiàng)目所占用的時(shí)間。圖4封邊線OEE模型瀑布圖Fig.4Waterfall chart of OEE model of edge banding process圖4顯示，設(shè)備故障停機(jī)、換型調(diào)機(jī)和設(shè)備短暫停機(jī)是影響封邊機(jī)設(shè)備綜合效率的主要原因，建議企業(yè)管理人員在研究分析設(shè)備生產(chǎn)效率損失時(shí)，可從以上三項(xiàng)展開深入的

11、調(diào)查和細(xì)分。3.1設(shè)備故障停機(jī)問(wèn)題分析及改善建議從圖4可以看出，設(shè)備故障停機(jī)是影響封邊線生產(chǎn)效率的第一大原因。設(shè)備故障不僅會(huì)造成生產(chǎn)效率低下，還帶來(lái)維修過(guò)程財(cái)力、人力與物力的浪費(fèi)；同時(shí)，搶修也是工傷事故易發(fā)和高發(fā)的環(huán)節(jié)23，對(duì)安全生產(chǎn)帶來(lái)極大危害。調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，該企業(yè)封邊線故障停機(jī)的時(shí)長(zhǎng)為2 692 min/月，停機(jī)的具體原因和時(shí)間分布見圖5，其中因封邊機(jī)故障停機(jī)的占比為71.88%。圖5封邊線故障停機(jī)原因及時(shí)間分布Fig.5Causes and time distribution of edge banding lines downtime調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，該企業(yè)車間某月封邊機(jī)共出現(xiàn)故障停機(jī)52

12、次，平均每天發(fā)生故障近2次；其中，停機(jī)時(shí)間超過(guò)一小時(shí)的故障共13次，約占總故障停機(jī)時(shí)間的63.87%。封邊線大部分故障停機(jī)是由小問(wèn)題長(zhǎng)期累積并未及時(shí)處理而導(dǎo)致的，如設(shè)備部件螺絲松動(dòng)、漏油、異響等，若在設(shè)備點(diǎn)檢和保養(yǎng)中沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決，容易演變成大停機(jī)故障或安全事故。通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研了解到，由于操作人員和機(jī)修人員設(shè)備點(diǎn)檢時(shí)的疏忽，封邊IMA4#機(jī)臺(tái)背反壓輪（規(guī)方系統(tǒng)）緩沖器松動(dòng)未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，使板件因沖擊力過(guò)強(qiáng)撞壞了升降氣缸，導(dǎo)致多次停機(jī)事故。該企業(yè)封邊線屬于進(jìn)口高端設(shè)備，機(jī)械復(fù)雜，企業(yè)應(yīng)規(guī)范點(diǎn)檢制度和標(biāo)準(zhǔn)，明確不同部位的點(diǎn)檢方法、點(diǎn)檢頻次以及點(diǎn)檢要求。在日常設(shè)備清掃和保養(yǎng)中注重發(fā)現(xiàn)問(wèn)題源頭，防

13、止因設(shè)備小問(wèn)題惡化引起故障停機(jī)。另一部分故障為突發(fā)性故障，此類故障發(fā)生率較小，產(chǎn)生的原因也各不相同。故障反應(yīng)和維修時(shí)間長(zhǎng)也是封邊機(jī)時(shí)間開動(dòng)率低的重要原因，因此可從縮短故障反應(yīng)時(shí)間和維修時(shí)間的角度來(lái)降低生產(chǎn)損失。在故障發(fā)生時(shí)，生產(chǎn)人員常因不能及時(shí)判斷故障等級(jí)而耽誤報(bào)修時(shí)間，且機(jī)修缺乏快速反應(yīng)、設(shè)備維修工具擺放混亂、備件不全等原因也拉長(zhǎng)了故障維修時(shí)間。進(jìn)出料系統(tǒng)是封邊線日常保養(yǎng)和計(jì)劃維修時(shí)容易被忽視的單元，調(diào)研車間進(jìn)出料線體皮帶大多三年未更換，設(shè)備運(yùn)行中皮帶斷裂且因備用皮帶不足而耽誤生產(chǎn)的情況時(shí)有發(fā)生。機(jī)修人員在進(jìn)行設(shè)備檢修時(shí)，應(yīng)多留意設(shè)備各單元的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)零部件磨損規(guī)律調(diào)整備件更換周期。3.

14、2換型調(diào)機(jī)問(wèn)題分析及改善建議影響封邊線OEE的另一大因素是換型調(diào)機(jī)的損失，主要包含設(shè)備更換零件及物料、質(zhì)量問(wèn)題調(diào)機(jī)、打掃機(jī)臺(tái)衛(wèi)生所消耗的時(shí)間。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該企業(yè)車間該損失項(xiàng)目中時(shí)間最長(zhǎng)的影響因素為質(zhì)量問(wèn)題調(diào)機(jī)（圖6）。圖6封邊機(jī)換型調(diào)機(jī)損失分布圖Fig.6Distribution diagram of edge banding machine replacement and adjustment loss封邊是板件加工過(guò)程中質(zhì)量問(wèn)題最多的一個(gè)環(huán)節(jié)。在生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)質(zhì)檢人員發(fā)現(xiàn)板件封邊不合格時(shí)，需立即停機(jī)檢查，這種“事后檢查”費(fèi)時(shí)費(fèi)力，封邊設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、影響質(zhì)量因素眾多，操作人員很難根據(jù)經(jīng)驗(yàn)快

15、速找出問(wèn)題，從而進(jìn)行調(diào)整。從調(diào)研車間某月的質(zhì)量問(wèn)題報(bào)告來(lái)看（圖7），崩邊和開膠是封邊過(guò)程中的兩個(gè)主要質(zhì)量問(wèn)題。圖7調(diào)研車間某月板件質(zhì)量問(wèn)題報(bào)告Fig.7Investigation report on the moon plate quality in the workshop封邊機(jī)崩邊的問(wèn)題多出現(xiàn)在預(yù)銑、開槽兩個(gè)加工環(huán)節(jié)。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于該封邊線加工刀具未制定固定更換刃磨周期，預(yù)銑和開槽刀具因長(zhǎng)期未更換，刀具磨損嚴(yán)重進(jìn)而導(dǎo)致板件出現(xiàn)崩邊現(xiàn)象。此外，刀具銑削過(guò)程產(chǎn)生的切屑未及時(shí)清理也會(huì)導(dǎo)致板件表面破損。封邊開膠的問(wèn)題主要與膠溫、涂膠量和封邊條有關(guān)，調(diào)研車間封邊開膠問(wèn)題出現(xiàn)在冬季的概率較高，原因在于

16、當(dāng)室內(nèi)溫度低于15 時(shí)，PVC封邊條變硬，不利于膠合壓貼；且板件溫度過(guò)高易造成熱熔膠提前固化，進(jìn)而影響膠合質(zhì)量。為保證膠合強(qiáng)度，應(yīng)改善板件預(yù)熱單元的預(yù)熱效果。但若單純提高膠溫易造成膠過(guò)稀、膠層變薄，膠合強(qiáng)度下降等問(wèn)題。板件與封邊條壓合過(guò)程中的壓輪壓力也會(huì)影響封邊質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)封邊條厚度、種類和基材等來(lái)調(diào)整壓力的大小。影響封邊質(zhì)量問(wèn)題的因素復(fù)雜，操作人員技能經(jīng)驗(yàn)不足也是導(dǎo)致調(diào)機(jī)時(shí)間長(zhǎng)的主要原因之一。企業(yè)應(yīng)注重對(duì)員工技能的培訓(xùn)，制定可執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)工藝指導(dǎo)文件；同時(shí)，在設(shè)備管理中還應(yīng)提高預(yù)防保全的意識(shí)，記錄刀具使用頻率，建立定期更換制度，減少因質(zhì)量問(wèn)題引起的停機(jī)次數(shù)。3.3短暫停機(jī)問(wèn)題分析及改善建議短暫

17、停機(jī)是一種特殊的設(shè)備故障類型，指生產(chǎn)過(guò)程中由于某種異常情況經(jīng)常發(fā)生停機(jī)，其通過(guò)設(shè)備操作人員簡(jiǎn)單操作就能暫時(shí)恢復(fù)生產(chǎn)，不需要專業(yè)維修處理。生產(chǎn)運(yùn)輸中的堵停、板件定位錯(cuò)誤、來(lái)料質(zhì)量不合格、物料自動(dòng)切換失敗、感應(yīng)裝置受阻或員工操作失誤等是造成短暫停機(jī)的主要原因。設(shè)備未得到合理保養(yǎng)，在達(dá)到一定使用年限后容易出現(xiàn)各種各樣的小停機(jī)現(xiàn)象，一般產(chǎn)生于某些固定的故障點(diǎn)，屬于常發(fā)生且比較難解決的問(wèn)題24。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該企業(yè)車間某月封邊機(jī)發(fā)生小停機(jī)次數(shù)約1 130次，總時(shí)長(zhǎng)約為2 000 min，對(duì)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及產(chǎn)品質(zhì)量都產(chǎn)生了不良的影響。事實(shí)上，設(shè)備短暫停機(jī)大多是反復(fù)的小問(wèn)題，有規(guī)律可尋，解決問(wèn)題的可行性大。但是

18、，生產(chǎn)中操作人員由于短期目標(biāo)而常常忽視運(yùn)行中頻繁出現(xiàn)的問(wèn)題，未及時(shí)總結(jié)記錄，導(dǎo)致機(jī)修人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況不了解，沒有將此類問(wèn)題納入到計(jì)劃維修中。另外，設(shè)備短暫停機(jī)的原因不僅僅和設(shè)備有關(guān)，操作人員的不當(dāng)作業(yè)也會(huì)造成小停機(jī)。企業(yè)員工流動(dòng)性較大，企業(yè)對(duì)新員工培訓(xùn)時(shí)間短，未對(duì)培訓(xùn)成效進(jìn)行考核就上崗工作，導(dǎo)致常因員工操作不當(dāng)而使設(shè)備出現(xiàn)小停機(jī)。由于前工序來(lái)料不足或不來(lái)料導(dǎo)致的封邊速度降低和空運(yùn)轉(zhuǎn)，以及后工序堵停導(dǎo)致的小停機(jī)也是影響封邊機(jī)性能開動(dòng)率的原因，生產(chǎn)中各工序的物料流量不平衡造成了等待、滯留等現(xiàn)象，反映出調(diào)研車間在各工序之間的緩存?zhèn)}配置、生產(chǎn)節(jié)拍設(shè)置或人員配置等方面也有一定的改進(jìn)空間。針對(duì)短暫停機(jī)問(wèn)題，企業(yè)可成立個(gè)別改善小組，利用“PM”分析工具：指找尋設(shè)備所產(chǎn)生的重復(fù)性故障及其相關(guān)原因的方法，其中“P”指phenomena(現(xiàn)象）和physical(物理的），“M”指mechanism(機(jī)理）和相關(guān)因素man（人）、machine（設(shè)備）、material（材料）24，對(duì)設(shè)備慢性故障及慢性不良現(xiàn)象及其原理進(jìn)行分析，篩選故障現(xiàn)象出現(xiàn)條件，從根源上尋找原因。另外，設(shè)備操作人員日常需做好設(shè)備短暫停機(jī)的記錄，維修人員可以根據(jù)問(wèn)題記錄制定相應(yīng)的專項(xiàng)改善計(jì)劃。4結(jié)