Сергей Чуранов

Расчет ключевых показателей эффективности работы предприятия. Часть 1

Ключевые показатели эффективности (КПЭ или KPI, key performance indicators) – это поддающиеся количественной оценке результаты расчетов, характеризующие наиболее важные факторы успешной деятельности предприятия. КПЭ важны для понимания и совершенствования производственных результатов как с точки зрения перспектив создания эффективного цифрового производства, так и для достижения стратегических целей.

15 ноября 2018

Автор: Сергей Чуранов, сооснователь и технический директор продукта компании «Цифра» АИС «Диспетчер»

Введение.

1. Показатель ОЕЕ и методики его расчета.

2. Автоматизация расчета ОЕЕ с помощью системы мониторинга.

3. Основные показатели оценки эффективности промышленного предприятия. 

Введение

Ключевые показатели эффективности (КПЭ или KPI, key performance indicators) определяются как поддающиеся количественной оценке результаты расчетов, характеризующие наиболее важные факторы успешной деятельности предприятия. КПЭ важны для понимания и совершенствования производственных результатов как с точки зрения перспектив создания эффективного цифрового производства, так и для достижения стратегических корпоративных целей.

В июне 2017 года был принят ГОСТ Р ИСО 22400-2—2016, который идентичен международному стандарту ИСО 22400-2:2014. В настоящем стандарте определены КПЭ, используемые на практике для оценки эффективности работы оборудования и производственного персонала непрерывного, серийного, дискретного производства, а также при хранении и транспортировке продукции. В документе рассмотрены формулы для расчета КПЭ, потребители этих показателей, а также описана методика применения КПЭ.

1.  Методики расчета ОЕЕ

Одним из основных КПЭ при оценке эффективности работы технологического оборудования, является комплексный показатель ОЕЕ (Overall Equipment Effectiveness). ОЕЕ учитывает готовность (доступность) оборудования, его эффективность (производительность) и качество продукции, выпускаемой на данном оборудовании. ОЕЕ рассчитывается как произведение трех коэффициентов (табл. 1):

ОЕЕ = А * P * Q

Таблица 1

Коэффициент

Описание

Доступность (Availability, A)

 

Учитывает потери времени из-за простоев оборудования
Производительность (Performance, P)

 

Учитывает потери в скорости, которые включают в себя все факторы, вызывающие снижение рабочей скорости оборудования по сравнению с заданной или максимально возможной

Качество (Quality, Q)

Учитывает потери в качестве, которые включают в себя производство несоответствующей стандартам продукции

 

Первоначально методика расчета ОЕЕ была разработана и применялась, главным образом, для автоматических линий при массовом производстве.

Расчет показателей для автоматических линий выполняется следующим образом:

  • Доступность - отношение времени работы линии к рабочему фонду времени.
  • Производительность - отношение реальной скорости линии к заданной или как отношение числа изготовленных деталей за период к максимально возможному.
  • Качество - отношение количества годных деталей к количеству фактически изготовленных.

Для автоматических линий получить качественные данные для расчета ОЕЕ несложно, и комплексный показатель точно отражает эффективность работы автоматической линии. 

В дискретном многономенклатурном производстве процесс обработки деталей представляет собой совокупность технологических операций, выполняемых, как правило, партиями на разных станках.

Для оценки эффективности оборудования такого производства, в том числе для станков с ЧПУ, расчет ОЕЕ по его классической формуле производится по иной методике и требует значительно большего количества данных от производственной системы. 

  • Доступность или Готовность – учитывает потери на простои оборудования и определяется отношением суммарного времени обработки деталей (машинное время) к фонду времени работы оборудования.

А = Тмаш / Тфонд

  •  Производительность – учитывает потери скорости работы оборудования, определяется отношением суммарного чистого или идеального (расчетного) машинного времени при изготовлении партий деталей по различным технологическим операциям к фактическому машинному времени.

  • Качество характеризует потери времени на производство бракованной продукции и исправления брака, вычисляется как отношение разности машинного времени и времени на выпуск бракованных деталей для всех технологических операций, где был обнаружен брак и времени исправления брака к машинному времени

 

Для дискретного производства расчет показателя «Качество» по методике автоматической линии (отношение числа годных деталей к числу изготовленных) нельзя признать корректным. Например, при изготовлении детали с помощью пяти операций, будут разные потери времени, если брак произошел на 1-й или на 5-й операции. Но, если брак может быть исправлен, то надо учитывать и время, затраченное на повторную обработку бракованных деталей.

Для расчета показателя «Производительность» важно наличие достоверной информации по идеальному (расчетному) машинному времени для каждой технологической операции. В противном случае неверно будет рассчитана не только «Производительность», но и показатель ОЕЕ.

Таким образом, расчет ОЕЕ для дискретного многономенклатурного производства сложен и часто недостоверен, особенно если данные для расчета собираются вручную.

Предприятия часто вообще упрощают задачу и рассчитывают ОЕЕ по формуле, где используется только количество изготовленных деталей и идеальное (расчетное) время их изготовления.

 

Такой расчет легко подогнать под требуемую величину, задавая подходящие значения идеального времени изготовления деталей.

В результате руководство предприятий вводится в заблуждение из-за неправильно рассчитанного показателя ОЕЕ, результатом чего является принятие неправильных управленческих решений. ОЕЕ надо или рассчитывать правильно, или вообще не рассчитывать, а использовать другие показатели эффективности.

ГОСТ Р ИСО 22400-2—2016 содержит методики расчета не только ОЕЕ, но и других КПЭ, помогающих не только получить оценку эффективности, но и указывающих на причины низкой или высокой эффективности. Также в этом стандарте предлагается альтернативный вариант расчета ОЕЕ, основанный на модели затрат времени.

В альтернативном варианте расчета показатель «Производительность» рассчитывается как отношение чистого машинного времени (Тмаш.ч) к машинному времени (Тмаш):

Р = Тмаш.ч / Тмаш

Машинное время отличается от чистого машинного времени:

  • наличием промежутков времени (обычно достаточно коротких), когда в процессе изготовления детали станок не производит обработку либо работает без нагрузки (холостой ход);
  • наличием промежутков времени, когда скорость обработки детали меньше запланированной.

Например, для станков с ЧПУ коэффициент производительности Р рассчитывается следующим образом:

Р = (Тмаш- Тост) * F%ср / Тмаш, где

Тмаш – суммарное машинное время изготовления продукции (время выполнения управляющей программы, УП)

Тост – суммарное время остановок в ходе выполнения УП.

F%ср – средняя величина корректора подачи F% в процессе выполнения УП.

Данный вариант расчета ОЕЕ требует намного меньше данных для расчета. Это упрощает расчет и увеличивает его достоверность. Кроме того, расчет показателя ОЕЕ можно выполнять в реальном времени. 

2. Автоматизация расчета ОЕЕ с использованием системы мониторинга АИС «Диспетчер»

Как говорилось выше, расчет показателя эффективности ОЕЕ с использованием данных, собираемых вручную, сложен и недостоверен. Данные могут быть искажены, как за счет неточного контроля времени изготовления детали (технологических операций), так и вследствие неточности идеальных (расчетных) времен. Причем проверить точность этих данных невозможно.

Для качественного формирования ОЕЕ требуется автоматический контроль времени выполнения технологических операций, что подразумевает использование системы мониторинга.

АИС «Диспетчер», как никакая другая из предлагаемых в настоящее время систем мониторинга, позволяет правильно рассчитать показатель ОЕЕ, и с использованием классического, и на основе альтернативного методов расчета. 

АИС «Диспетчер» позволяет точно проконтролировать машинное и штучно-калькуляционное время выполнения технологических операций для различного оборудования.

В АИС «Диспетчер» используются различные способы подключения к оборудованию для получения информации об его работе: аппаратное, прямое, комбинированное. Дополнительно устанавливаемые на станке датчики (тока, вибрации) позволяют контролировать нагрузку станка и отличать реальную работу от холостого хода. Состояние станка, соответствующее машинному времени, может определяться при помощи формул. В таких формулах могут объединяться как дискретные, так и аналоговые сигналы. На станках с ЧПУ, контролируемых системой «Диспетчер», фиксируются все остановы при отработке управляющей программы, регистрируется соответствие реальной скорости контурной подачи и заданной величины скорости, собираются данные об отклонениях выполняемой на станке УП от эталонной программы, написанной технологом. Следует отметить, что в АИС «Диспетчер» поддерживаются станки с многоканальными системами ЧПУ.

В системе «Диспетчер» организован как автоматический режим сбора информации, так и комплексный режим, совмещающий автоматический и ручной сбор данных, при котором в работу системы включаются операторы станков. Учет времени различных видов простоев оборудования, нерегистрируемых автоматически, учет вспомогательного и подготовительно-заключительного времени выполняется посредством ввода оператором соответствующих причин простоя станков. Для этого используются установленные на станках терминалы или коллективные пульты мониторинга. Оператор перед началом работы регистрируется на станке, например, при помощи RFID пропуска или сканера штрих-кода. Система осуществляет контроль за выполнением оператором возложенных на него обязанностей путем автоматического формирования состояния «Простой станка» по вине конкретного оператора, если тот не вводит вовремя причину простоя. 

Модуль «Контроль производства» предоставляет возможность контролировать как время выполнения каждой технологической операции, так и время, затраченное на изготовление бракованной продукции и на исправление брака. Это позволяет точно рассчитать показатель ОЕЕ по классической формуле для дискретного многономенклатурного производства.

Для каждой технологической операции автоматически фиксируется машинное время и контролируется его отличие от идеального (расчетного). Имеется возможность корректировать расчетное машинное время по факту выполнения технологических операций и тем самым предотвращать ошибки в расчете показателя «Производительность».

В системе выполняется контроль изготовления бракованных деталей для каждой техоперации и регистрируется время на исправление брака. В результате можно точно рассчитать показатель «Качество».  

В настоящее время на многих промышленных предприятиях приняты свои нормативы для расчета ключевых показателей эффективности, включая показатель ОЕЕ. Это связано с типом производства (непрерывное, серийное, дискретное), графиком работы и иными специфическими особенностями. В АИС «Диспетчер» пользователь может задавать формулы для расчета KPI, группируя при этом собираемые данные согласно требованиям, принятым на данном предприятии.

3. Основные показатели, применяемые для оценки эффективности предприятия.

В АИС «Диспетчер» реализован расчет основных КПЭ как согласно ГОСТ Р ИСО 22400-2—2016, так и с учетом опыта работы предприятий, использующих данную систему мониторинга. О контроле основных показателей эффективности с помощью системы мониторинга читайте здесь. 

В таблице 2 приводится перечень основных КПЭ и формулы их расчета. 

Таблица 2

КПЭ Цель (описание) показателя Расчет
Базовый модуль «Мониторинг»
1 Коэффициент загрузки Кз Определяет долю основного (машинного) времени по отношению к фонду работы оборудования.

Кз = Тмаш / Тфонд

2 Коэффициента производственной загрузки Кзп Определяет долю штучно-калькуляционного времени по отношению к фонду работы оборудования. Кзп = (Тмаш + Тпрос.пр) / Тфонд
3 Коэффициенты готовности оборудования Кг Оценивает доступное время для производства продукции. Используется для оценки качества работы сервисных служб. Кг = (Тфонд – Тндв) / Тфонд
4 OEE индекс ОЕЕ-индекс общей эффективности использования оборудования. ОEE = Аэ * Р (Q=1)
5 NEE индекс NEE-индекс чистой эффективности использования оборудования. NEE = Ап * Р (Q=1)
6 Производительность Р Соотношение между чистым и полным временем производства продукции. Р = Тмаш.ч / Тмаш
7 Доступность А Характеризует отношение времен машинного и производственного (времени, когда станок включен). Аэ = Тмаш / Твкл
8 Производственная доступность Ап Характеризует связь штучно-калькуляционного и производственного времени. Ап = Тшк / Твкл
9 Коэффициент потерь оператора Кпо Учитывает потери времени, зависящие от оператора непосредственно. Кпо = Тпрос.нр / Тфонд

 

 

КПЭ

Цель (описание) показателя

Расчет

Модуль «Контроль производства»

1

Показатель ОЕЕ

Учитывает готовность (доступность) оборудования, его эффективность (производительность) и качество продукции, выпускаемой на данном оборудовании

ОЕЕ = A*P*Q

2

Доступность A

Определяется отношением времени обработки деталей (машинное время) к фонду времени работы оборудования.

А = Тмаш / Тфонд

3

Производительность P

Определяется отношением суммарного чистого или идеального (расчетного) машинного времени к фактическому машинному времени

4

Качество Q

Определяется как отношение разности машинного времени и времени на выпуск бракованных деталей и времени исправления брака к машинному времени

5

Показатель NEE

Индекс чистой эффективности использования оборудования учитывающий производственную доступность оборудования, его эффективность (производительность) и качество продукции

NЕЕ = Aп*P*Q

6

Производственная доступность Aп

Определяется отношением производственного (штучно-калькуляционного времени) к фонду времени работы оборудования.

А = Тшк / Тфонд

 

В отчетах, которые формирует АИС «Диспетчер», содержатся не только абсолютные значения КПЭ и их отличия от заданных (номинальных) значений, но и отличия между близкими по смыслу специфическими КПЭ. Именно анализ таких отличий дает наглядную и важную информацию, используемую для решения различных задач по повышению эффективности производства. 

О практическом применении системы мониторинга АИС «Диспетчер» для расчета ключевых показателей эффективности производственных процессов читайте во второй части статьи.

Начать обсуждение


UP-PRO в сетях