Cách tính hiệu suất sản xuất của thiết bị

Hiệu quả sản xuất của thiết bị là một số liệu quan trọng dành cho các doanh nghiệp muốn tối ưu hóa hoạt động và tối đa hóa sản lượng. Bằng cách hiểu cách tính hiệu quả sản xuất chính xác, bạn có thể xác định các điểm nghẽn, giảm thời gian chết và thực hiện các cải tiến dẫn đến tiết kiệm chi phí đáng kể và tăng năng suất.

Những điểm chính

• Hiệu quả thiết bị tổng thể (OEE) là công thức chuẩn vàng để đo lường hiệu quả sản xuất thiết bị
• Tính toán hiệu quả sản xuất yêu cầu dữ liệu về tính khả dụng, hiệu suất và chất lượng tỷ giá
• Việc theo dõi thường xuyên giúp xác định cơ hội cải thiện và ngăn ngừa mất hiệu quả
• Cả hai phép đo định lượng và các quan sát định tính là cần thiết cho phân tích hiệu quả toàn diện
• Công nghệ tiên tiến như Cảm biến IoT và phần mềm phân tích có thể tự động tính toán hiệu quả

Hiệu quả sản xuất là gì?

Hiệu quả sản xuất đề cập đến hiệu quả và năng suất của thiết bị sản xuất trong việc chuyển đổi đầu vào thành đầu ra. Nó đo lường mức độ một máy móc, dây chuyền sản xuất hoặc cơ sở sử dụng tài nguyên (thời gian, vật liệu, năng lượng) để sản xuất hàng hóa đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng. Hiệu quả sản xuất cao cho thấy thiết bị đang hoạt động gần với công suất tối đa lý thuyết của nó trong khi giảm thiểu lãng phí và thời gian chết.

For manufacturing businesses, maintaining optimal production efficiency is not just about keeping machines running—it's about tối đa hóa việc tạo ra giá trị từ tài sản hiện có. Thiết bị hiệu quả sản xuất nhiều hàng hóa hơn với ít tài nguyên hơn, dẫn đến lợi nhuận và khả năng cạnh tranh cao hơn trên thị trường.

Tại sao việc đo lường hiệu quả thiết bị lại quan trọng

Tính toán và theo dõi hiệu quả thiết bị cung cấp những hiểu biết có giá trị into your production processes. Without proper measurement, it's impossible to know if your equipment is performing at optimal levels or if there's room for improvement.

Việc theo dõi hiệu quả thường xuyên giúp bạn:

• Xác định thiết bị hoạt động kém có thể cần bảo trì hoặc thay thế
• Phát hiện các điểm nghẽn và tình trạng kém hiệu quả trong sản xuất
• Đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu về cải tiến quy trình
• Đặt mục tiêu và lịch trình sản xuất thực tế
• Chứng minh việc đầu tư vào thiết bị hoặc công nghệ mới
• So sánh hiệu suất giữa các máy móc, ca làm việc hoặc cơ sở khác nhau

Khi các số liệu hiệu quả giảm, nó đóng vai trò như một hệ thống cảnh báo sớm để phát hiện các vấn đề tiềm ẩn. Điều này cho phép các nhóm bảo trì giải quyết các vấn đề trước khi chúng dẫn đến hỏng hóc nghiêm trọng hoặc ngừng sản xuất kéo dài.

Công thức OEE: Tiêu chuẩn vàng cho tính toán hiệu quả

Hiệu quả thiết bị tổng thể (OEE) là quan trọng nhất phương pháp toàn diện để tính toán hiệu quả sản xuất. Chỉ số này xem xét ba yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất thiết bị:

Công thức tính OEE là:

OEE = Khả năng sẵn sàng × Hiệu suất × Chất lượng

Mỗi thành phần đo lường một khía cạnh khác nhau của hiệu quả:

• Khả dụng: Tỷ lệ phần trăm thời gian theo lịch trình mà thiết bị có sẵn để hoạt động
• Hiệu suất: Tốc độ mà thiết bị chạy so với tốc độ thiết kế của nó
• Chất lượng: Tỷ lệ phần trăm các đơn vị tốt được sản xuất so với tổng số đơn vị đã bắt đầu

Kết quả được thể hiện dưới dạng phần trăm, với 100% biểu thị sản xuất hoàn hảo (chạy ở tốc độ tối đa, không dừng lại và chỉ sản xuất các bộ phận tốt). Hầu hết các hoạt động sản xuất đều coi OEE là 85% hoặc cao hơn để có được hiệu suất đẳng cấp thế giới.

Tính toán tỷ lệ khả dụng

Tỷ lệ khả dụng đo lường mức độ thời gian sản xuất theo kế hoạch Thiết bị của bạn thực sự đang chạy. Nó tính đến tổn thất thời gian chết do lỗi thiết bị, thiết lập và điều chỉnh, và các điểm dừng khác.

Để tính tỷ lệ khả dụng:

Tính khả dụng = Thời gian chạy ÷ Thời gian sản xuất theo kế hoạch

Ví dụ, nếu thiết bị của bạn được lên lịch chạy trong 8 giờ (480 phút) nhưng có 60 phút ngừng hoạt động do hỏng hóc và điều chỉnh, phép tính của bạn sẽ là:

Availability = (480 - 60) ÷ 480 = 0.875 or 87.5%

Theo dõi tính khả dụng giúp xác định nguyên nhân chính của thời gian ngừng hoạt động của thiết bị. Các tổn thất về tính khả dụng phổ biến bao gồm:

• Sự cố và hỏng hóc thiết bị
• Thời gian thiết lập và điều chỉnh
• Thay đổi công cụ
• Thiếu hụt vật liệu
• Người điều hành không có mặt

Tính toán tỷ lệ hiệu suất

Tỷ lệ hiệu suất đo lường như thế nào nhanh chóng thiết bị của bạn hoạt động so với khả năng tốc độ được thiết kế. Nó tính đến tổn thất tốc độ do tốc độ hoạt động giảm và dừng lại ít hoặc thời gian nhàn rỗi.

Để tính tỷ lệ hiệu suất:

Hiệu suất = (Tổng số mảnh ÷ Thời gian chạy) ÷ Tốc độ chạy lý tưởng

Ngoài ra, bạn có thể sử dụng:

Hiệu suất = (Công suất thực tế ÷ Công suất có thể đạt được ở tốc độ tiêu chuẩn) × 100%

Ví dụ, nếu thiết bị của bạn sản xuất được 400 đơn vị trong thời gian chạy là 420 phút và tốc độ lý tưởng là 1,2 đơn vị mỗi phút:

Hiệu suất = (400 ÷ 420) ÷ 1.2 = 0.79 hoặc 79%

Những nguyên nhân phổ biến gây ra tình trạng mất hiệu suất bao gồm:

• Operating below the equipment's designed speed
• Dừng lại và chạy không tải nhỏ (dưới 5 phút)
• Người vận hành kém hiệu quả
• Vật liệu hoặc đầu vào không tối ưu
• Máy cấp liệu không đều

Tính toán Tỷ lệ chất lượng

Tỷ lệ chất lượng đo lường có bao nhiêu đơn vị tốt thiết bị của bạn sản xuất so với tổng số đơn vị đã bắt đầu. Nó tính đến tổn thất chất lượng do lỗi và làm lại.

Để tính tỷ lệ chất lượng:

Chất lượng = Đơn vị tốt ÷ Tổng số đơn vị sản xuất

Ví dụ, nếu thiết bị của bạn sản xuất tổng cộng 400 sản phẩm nhưng có 20 sản phẩm bị lỗi:

Quality = (400 - 20) ÷ 400 = 0.95 or 95%

Chất lượng bị giảm sút có thể xảy ra do:

• Production defects (units that don't meet specifications)
• Vật liệu phế liệu
• Yêu cầu làm lại
• Các đơn vị bị hư hỏng trong quá trình khởi động
• Tổn thất năng suất trong quá trình sản xuất

Tổng hợp tất cả lại: Ví dụ tính toán OEE

Let's combine all three components to tính toán OEE cho một kịch bản sản xuất điển hình:

Thông tin cho sẵn:

• Thời gian sản xuất dự kiến: 8 giờ (480 phút)
• Thời gian ngừng hoạt động: 60 phút
• Tổng số đơn vị sản xuất: 400
• Tốc độ chạy lý tưởng: 1,2 đơn vị mỗi phút
• Đơn vị lỗi: 20

Bước 1: Tính toán tỷ lệ khả dụng

Availability = (480 - 60) ÷ 480 = 0.875 or 87.5%

Bước 2: Tính toán tỷ lệ hiệu suất

Hiệu suất = (400 ÷ 420) ÷ 1.2 = 0.79 hoặc 79%

Bước 3: Tính toán Tỷ lệ chất lượng

Quality = (400 - 20) ÷ 400 = 0.95 or 95%

Bước 4: Tính OEE

OEE = 0,875 × 0,79 × 0,95 = 0,657 hoặc 65,7%

This OEE of 65.7% suggests there's phòng quan trọng để cải thiện, vì OEE đẳng cấp thế giới thường được coi là 85% trở lên.

Các số liệu hiệu quả thay thế

Trong khi OEE là thước đo hiệu quả toàn diện nhất, các thước đo khác tính toán chuyên ngành có thể cung cấp thêm thông tin chi tiết:

TEEP (Tổng hiệu suất thiết bị hiệu quả)

TEEP measures how effectively you're using your equipment relative to all available time (24/7), not just planned production time. It's calculated as:

TEEP = OEE × Đang tải

Trong đó Tải = Thời gian sản xuất theo kế hoạch ÷ Tổng thời gian khả dụng (24/7)

TEEP giúp bạn hiểu liệu bạn có nên lên lịch hay không thời gian sản xuất nhiều hơn để đáp ứng nhu cầu thay vì đầu tư vào thiết bị mới.

Sử dụng công suất

This metric focuses specifically on how much of your equipment's designed capacity you're utilizing:

Công suất sử dụng = Sản lượng thực tế ÷ Sản lượng tối đa có thể × 100%

Việc sử dụng năng lực đặc biệt hữu ích cho lập kế hoạch chiến lược và xác định thời điểm mở rộng năng lực sản xuất.

Tỷ lệ thông lượng

Thông lượng đo lường sản lượng trung bình trong một khoảng thời gian cụ thể:

Tỷ lệ thông lượng = Tổng sản lượng ÷ Khoảng thời gian

Chỉ số đơn giản này giúp theo dõi xu hướng năng suất và có thể được sử dụng để xác định thời điểm hiệu suất thiết bị giảm sút.

Thu thập dữ liệu để tính toán hiệu quả

Tính toán hiệu quả chính xác phụ thuộc vào dữ liệu đáng tin cậy. Sau đây là những điểm dữ liệu chính bạn cần thu thập:

Dữ liệu thời gian

• Thời gian sản xuất dự kiến
• Thời gian chạy thực tế
• Thời gian chết (phân loại theo nguyên nhân)
• Thời gian thiết lập và chuyển đổi
• Thời gian bảo trì

Dữ liệu hiệu suất

• Số lượng sản xuất thực tế
• Tỷ lệ sản xuất tiêu chuẩn
• Thời gian chu kỳ
• Mất tốc độ
• Những điểm dừng nhỏ

Dữ liệu chất lượng

• Tổng số đơn vị sản xuất
• Đơn vị tốt được sản xuất
• Tỷ lệ lỗi
• Cần phải làm lại
• Phế liệu được tạo ra

Hầu hết cách tiếp cận hiệu quả kết hợp việc thu thập dữ liệu tự động (thông qua hệ thống SCADA, cảm biến IoT hoặc bộ điều khiển máy) với quan sát thủ công và kiểm tra chất lượng.

Công cụ và công nghệ để giám sát hiệu quả

Các cơ sở sản xuất hiện đại sử dụng nhiều giải pháp công nghệ để tính toán và theo dõi hiệu quả sản xuất:

MES (Hệ thống thực hiện sản xuất)

Các hệ thống toàn diện này tự động thu thập dữ liệu sản xuất và tính toán số liệu hiệu quả theo thời gian thực. Chúng thường cung cấp bảng thông tin và báo cáo giúp người quản lý xác định xu hướng và vấn đề về hiệu quả một cách nhanh chóng.

Cảm biến và thiết bị IoT

Các cảm biến Internet vạn vật được gắn vào thiết bị có thể liên tục theo dõi các thông số vận hành như tốc độ, nhiệt độ, độ rung và số lượng sản xuất. Dữ liệu này được đưa trực tiếp vào hệ thống tính toán hiệu quả.

CMMS (Hệ thống quản lý bảo trì bằng máy tính)

Các hệ thống này theo dõi lịch sử bảo trì thiết bị và thời gian ngừng hoạt động, cung cấp dữ liệu quan trọng để tính toán khả năng sử dụng và giúp ngăn ngừa tình trạng mất hiệu quả do hỏng hóc thiết bị.

Phần mềm OEE

Các giải pháp phần mềm chuyên biệt tập trung cụ thể vào Tính toán OEE và phân tích. Họ thường cung cấp các công cụ trực quan hóa, xu hướng lịch sử và cảnh báo khi hiệu quả giảm xuống dưới mức mục tiêu.

Hệ thống ERP (Lập kế hoạch nguồn lực doanh nghiệp)

Nhiều hệ thống ERP bao gồm các mô-đun sản xuất có thể theo dõi số liệu hiệu quả và tích hợp chúng với dữ liệu kinh doanh rộng hơn như chi phí và phân bổ nguồn lực.

Nâng cao hiệu quả sản xuất

Once you've calculated your equipment's efficiency, the next step is to thực hiện cải tiến. Sau đây là các chiến lược nhắm vào từng thành phần của OEE:

Cải thiện tính khả dụng

• Thực hiện các chương trình bảo trì phòng ngừa để giảm sự cố
• Tối ưu hóa quy trình thiết lập và chuyển đổi (kỹ thuật SMED)
• Người điều hành tàu hỏa hướng dẫn cách khắc phục sự cố nhanh chóng cho các vấn đề thường gặp
• Đảm bảo có đủ hàng tồn kho phụ tùng thay thế cho các thành phần quan trọng
• Sử dụng công nghệ bảo trì dự đoán để dự đoán các lỗi

Cải thiện hiệu suất

• Xác định và giải quyết nguyên nhân gây mất tốc độ
• Tối ưu hóa cài đặt máy cho các sản phẩm khác nhau
• Đào tạo người vận hành máy về cách xử lý máy tối ưu
• Bảo trì thiết bị theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất
• Loại bỏ các điểm dừng nhỏ thông qua cải tiến quy trình

Cải thiện chất lượng

• Triển khai hệ thống giám sát chất lượng trực tuyến
• Người điều khiển tàu hỏa về tiêu chuẩn chất lượng và kiểm tra
• Xử lý nguyên nhân gốc rễ của các khiếm khuyết thông qua các phương pháp giải quyết vấn đề
• Tối ưu hóa các thông số quy trình để giảm sự thay đổi
• Triển khai hệ thống chống lỗi (poka-yoke)

Hầu hết cách tiếp cận hiệu quả là giải quyết những tổn thất hiệu quả lớn nhất trước tiên, thường mang lại lợi tức đầu tư lớn nhất.

Đặt mục tiêu hiệu quả thực tế

While 100% efficiency might seem like the ideal goal, it's rarely achievable in practical operations. Instead, set đầy thách thức nhưng có thể đạt được mục tiêu dựa trên:

• Tiêu chuẩn công nghiệp cho các thiết bị và quy trình tương tự
• Hiệu suất lịch sử của thiết bị của bạn
• Thông số kỹ thuật của nhà sản xuất thiết bị
• Xu hướng cải thiện và tốc độ tiến triển
• Các nguồn lực có sẵn cho các sáng kiến cải tiến

Một cách tiếp cận phổ biến là đặt mục tiêu theo từng bậc tăng dần khi các cải tiến được triển khai. Ví dụ, nếu OEE hiện tại của bạn là 65%, bạn có thể đặt mục tiêu là 70%, sau đó là 75%, sau đó là 80% trong các khoảng thời gian xác định.

Những sai lầm phổ biến trong tính toán hiệu quả

Hãy cẩn thận với những điều này những lỗi thường gặp khi tính toán và diễn giải hiệu quả sản xuất:

Định nghĩa không nhất quán

Việc sử dụng các định nghĩa khác nhau cho thời gian sản xuất theo kế hoạch, thời gian chết hoặc lỗi trong các phép tính hoặc khoảng thời gian khác nhau khiến cho việc so sánh trở nên vô nghĩa.

Bỏ qua bối cảnh

Các con số hiệu quả không có ngữ cảnh có thể gây hiểu lầm. Ví dụ, hiệu quả có thể thấp hơn trong quá trình chuyển đổi sản phẩm hoặc giới thiệu sản phẩm mới.

Chỉ tập trung vào tốc độ thiết bị

Việc chạy thiết bị ở tốc độ tối đa thường dẫn đến nhiều vấn đề về chất lượng hoặc hỏng hóc hơn. Mục tiêu là hiệu quả tối ưu, không phải tốc độ tối đa.

Không tính đến tất cả các khoản lỗ

Một số tổn thất, như dừng đột ngột hoặc lỗi chất lượng nhỏ, có vẻ không đáng kể nhưng theo thời gian có thể gây ra sự suy giảm hiệu quả nghiêm trọng.

Quá phụ thuộc vào mức trung bình

Sử dụng số liệu hiệu suất trung bình có thể che giấu những biến đổi đáng kể. Một máy có thể có hiệu suất tuyệt vời hầu hết thời gian nhưng thỉnh thoảng lại gặp sự cố nghiêm trọng.

Phương pháp cải tiến liên tục để đạt hiệu quả

Calculating efficiency isn't a one-time activity but part of a cải tiến liên tục xe đạp:

1. Đo hiệu suất hiện tại

Thiết lập số liệu cơ sở bằng cách sử dụng công thức OEE và các phép tính liên quan khác.

2. Phân tích tổn thất

Phân tích tổn thất về hiệu quả theo từng danh mục để xác định những cơ hội lớn nhất.

3. Ưu tiên cải tiến

Tập trung giải quyết những tổn thất về hiệu quả lớn nhất hoặc dễ khắc phục nhất trước.

4. Thực hiện các giải pháp

Thực hiện thay đổi về thiết bị, quy trình hoặc đào tạo để giải quyết các vấn đề đã xác định.

5. Đo lại và Xác minh

Tính toán lại hiệu quả để xác nhận sự cải thiện và định lượng lợi ích.

6. Chuẩn hóa và lập tài liệu

Ghi lại những cải tiến thành công và chuẩn hóa các phương pháp mới.

7. Lặp lại chu kỳ

Chuyển sang lĩnh vực ưu tiên cải thiện tiếp theo.

Phương pháp tiếp cận có phương pháp này đảm bảo hiệu quả liên tục cải thiện theo thời gian thay vì tăng tạm thời rồi lại giảm xuống.

Ví dụ về nghiên cứu tình huống

Sau đây là một số ví dụ về cách tính toán và cải thiện hiệu quả sản xuất có lợi cho hoạt động sản xuất thực tế:

Nhà máy chế biến thực phẩm

Một nhà chế biến thực phẩm tính toán rằng dây chuyền đóng gói của họ chỉ hoạt động ở mức 62% OEE. Phân tích cho thấy hầu hết các tổn thất đến từ dừng lại thường xuyên due to misaligned packaging materials. By redesigning the feeding system and implementing preventive maintenance, they improved OEE to 78% within three months, increasing output by over 25% without adding equipment.

Automotive Parts Manufacturer

An auto parts company found their machining centers had good availability (92%) and quality (98%) rates but poor performance (71%). Investigation revealed that operators were deliberately running equipment slower than designed speeds due to concerns about tool wear. By optimizing cutting parameters and implementing a more effective tool management system, they increased performance to 86% while maintaining tool life.

Electronics Assembly

An electronics manufacturer struggled with high defect rates on a circuit board assembly line, with a quality rate of only 88%. By implementing automated optical inspection earlier in the process and addressing the root causes of defects, they improved their quality rate to 97%, which contributed significantly to their overall OEE improvement from 69% to 81%.

Efficiency Calculation in Industry 4.0

The Industry 4.0 revolution is transforming how we calculate and improve production efficiency through advanced technologies:

Giám sát thời gian thực

Smart sensors and connected machines provide instant feedback on efficiency metrics, allowing for immediate adjustments when performance drops.

Predictive Analytics

Machine learning algorithms can predict when efficiency is likely to decrease based on patterns in historical data, enabling proactive interventions.

Digital Twins

Virtual replicas of physical equipment allow for simulation and optimization of efficiency without disrupting actual production.

Augmented Reality

AR tools can guide operators through optimal procedures and help maintenance technicians quickly address issues that affect efficiency.

Autonomous Optimization

Advanced systems can automatically adjust machine parameters to maintain peak efficiency as conditions change.

These technologies not only make efficiency calculations more accurate and timely but also enable more sophisticated improvement strategies.

Câu hỏi thường gặp

What is a good OEE percentage?

Generally, an OEE of 85% or higher is considered world-class. Most manufacturing operations operate in the 60-75% range. However, what's "good" varies by industry and equipment type. For new equipment or processes, even 50% might be acceptable initially, with improvement targets set over time.

How often should I calculate production efficiency?

For most operations, daily calculations provide a good balance between having timely information and managing data collection effort. However, with automated systems, real-time or hourly calculations are increasingly common. At minimum, weekly calculations are recommended to identify trends.

Which is more important: availability, performance, or quality?

All three components are essential parts of overall efficiency, but their relative importance may vary by operation. In high-volume manufacturing, performance might be most critical. For precision equipment, quality might take priority. For equipment with high setup costs, availability could be the key focus area.

Can I calculate OEE if I don't know the ideal run rate of my equipment?

If manufacturer specifications aren't available, you can establish your ideal run rate by analyzing historical data to identify the best sustainable performance your equipment has achieved. This becomes your baseline for performance calculations.

Should maintenance time be counted as downtime in efficiency calculations?

Planned maintenance is typically excluded from downtime calculations. The availability component of OEE only considers unplanned downtime against planned production time. However, if you're calculating total equipment effectiveness performance (TEEP), all non-productive time, including planned maintenance, is factored into the equation.