【智能制造】“OEE智能盒子”-智能制造时代企业制造能力的评测与改进工具

(47) 2024-03-15 17:01:01

作者:杨明波   来源:工业4点0俱乐部工业服务研究中心 授权 产业智能官 转载                                                                           

2007年,在上海“工博会”的信息化论坛上,一名外籍教授分享了名为《提升OEE是制造业转型的根本目标》的主体演讲,除了笔者在演讲完毕后与这位教授做过交流外,现场鸦雀无声,这位教授也表达出非常无奈的表情。

十年过去了,”OEE”已成为流行词汇,似乎开始无处不谈,无处不用,伴随制造业数字化与智能化升级进程,发现几乎每一家的OEE计算规则都不一样。本文将从OEE公式原理、计算取值的角度,阐述“OEE智能盒子”与智能制造的关系。


 1. 什么是OEE 

OEE(Overall Equipment Effectiveness)设备综合效率,是表现实际的生产能力相对于理论产能的比率。它由时间开动率,性能开动率以及直通率三个关键要素组成。


 2.OEE适用场合 

OEE主要应用场合是在离散制造业,伴随智能制造升级,越来越多的企业开始实现数字化、自动化和智能化升级,在系统自由度被高度约束的同时,系统的稳定性和可靠性要求越来越高,OEE将称为这些企业重要的衡量指标。

流程制造业,除了石油、基础化工等连续生产企业。一般按照订单和批次生产的企业,也适合用OEE衡量生产效率,如食品、医药、酿造、复合肥等企业。


 3.OEE的公式 

【智能制造】“OEE智能盒子”-智能制造时代企业制造能力的评测与改进工具 (https://mushiming.com/)  第1张

OEE1=时间开动率×性能开动率×直通率

OEE1,是全面的解释了OEE的基本原理,是生产计划、生产管理、质量管理和设备管理水平和能力的综合表现值。

OEE2=(有效生产时间/实际生产时间(备注:有排产订单计划的生产时间)×((标准单件工时×全部生产数量)/有效生产时间)×(合格品数×实际生产时间)

OEE2,揭示了影响生产效率的原因是如何构成的,需要特别提示的是,OEE的计算一定要跟着每一个排产计划才算有效,有生产计划执行才有效率可言。比如:影响时间开动率的因素,往往跟故障排查时间、等待物料时间有关;性能开动率,往往和设备的老化、工程节拍(设备选型错误或设计制造缺陷)、员工操作熟练程度有关;直通率,往往和来料不良,操作不良和设备质量加工参数有关。

0EE3=(标准单件工时×合格品数)/实际生产时间=(合格品数÷标准小时产量)/实际生产时间=真正赚钱时间/实际生产时间

0EE3给出了OEE计算的方式,其关键是要确定每一个产品型号的标准单件工时或标准小时产量。同时也总结了OEE的本质,是真正赚钱时间与实际生产时间的比值,制造业存在价值的根本是持续盈利,方法是合理的利用和规划时间,路径是研究时间去哪儿了,并消除浪费的时间。


 4. 传统OEE的计算与取值方法的弊端 

尽管OEE的计算公式并不复杂,但在实际取值和计算中非常难以操作,这主要体现在:

一、标准单件工时或标准小时产能难以核算。

一个企业的产品型号少则几十种,多则成百上千种。IE工程师一般采用秒表或MOD法来测定标准单件工时,或者用统计方法来估算标准单件工时或标准小时产能,这不仅工作量巨大,误差和错误更是难以避免。即便是测定准确了,也常常因为工艺改进或型号变更,导致无法保持同步。这就导致出现OEE计算没有依据,或OEE值经常出现≥100%的情况。

二、统计工作量巨大或改变OEE取值范围。

依照不同的产线类型,OEE需要统计到每个产品型号、每条产线、甚至单机设备,而最终又要汇总成每个产品订单、每个产线、每个班次、每个班组以及工厂整体的日/周/月的OEE报表中,信息传递和汇总路径非常庞大,任何一个过程的误差和错误都会导致结果失真。就算严格把控,能将这些报表统计出来,也常常因为信息滞后,导致决策优化、异常分析和处理的时机错过,失去统计的意义。

而许多企业采取了妥协的方法,改用对OEE影响的等待和故障时间进行统计,将订单时间变更为排班时间。这样的会有两个明显的问题:其一,扭曲了OEE的本质,失去了生产计划调度优化的指导作用;其二,原始数据统计人员,往往是责任部门,因为责任逃避,造成漏填或扯皮现象,使得统计结果失真和不公正现象。

非常遗憾的时,尽管异常统计方法并不是统计OEE本身,但许多MES或工业物联网的解决方案服务商,依然将这些统计视为OEE统计,这是个非常严重的错误。


 5.“OEE智能盒子”-智能制造时代OEE的计算与取值方法 

2017年11月,笔者在长沙啄鸟网络科技有限公司,对其数字运维工业APP-“精益卫士人工智能维修辅助系统”进行战略规划辅导时,第一次提出了“OEE智能盒子”概念,认为未来数字工厂、数字运维及工业互联网发展中,“OEE智能盒子”将扮演至关重要的连接中枢和赋能作用。

【智能制造】“OEE智能盒子”-智能制造时代企业制造能力的评测与改进工具 (https://mushiming.com/)  第2张

与物联网盒子相比,“OEE智能盒子”是虚拟的程序盒子,既支持传统的人工数据录入,也支持从MES数字制造系统、数字运维系统、工业互联网平台相互读取数据,其关键性的颠覆作用,它将实现智能化的标准单件工时取值和调整,并通过OEE自动计算,形成OEE多维度统计报表和智能决策报告。这些基本逻辑包括:

一、OEE相关数据的输入方式。

从OEE3的计算公式中,我们可以看出基于执行计划OEE计算的三个值,订单计划起止时间、合格品数量和标准单件工时(或标准小时产量)。除了标准单件工时(或标准小时产量)以外,订单计划起止时间、合格品数量既可以是人工录入,也可以从MES数字制造系统中自动取值,已获得是谁,在什么产线,什么时间段,生产了什么产品,合格数量是多少,而这些在实际操作中,并不困难。

二、标准单件工时智能取值和调整。

在初期时,标准单件工时(标准小时产能)依然是通过IE测定方法获得,并不要求精准,仅仅是为了获得可以衡量制造能力的效率值出来。而在运行一段时间后(通常以半年或一年为基准),系统将按照一定的规则(需制定规则,如去掉前三个最高的异常值)自动替换原来的标准单件工时(标准小时产能)。这其实需要应用人工智能技术,当系统学习到更多数据样本以后,标准单件工时则可自动形成并引用行业标准。

三、OEE自动统计与智能决策

有了前两步作为支撑,OEE计算难题就能轻松的迎刃而解。便可按照不同的产品型号、不同的班次、不同的产线班组、不同的时间段以及工厂进行OEE的比较,在植入判定规则后,将能实现OEE智能决策,以帮助工厂实现智能制造水平评测和持续改进,建立全员参与、全员考核的智能评价体系。

四、“OEE智能盒子”MES数字制造系统、数字运维系统、工业互联网平台之间的价值赋能

“OEE智能盒子”与MES数字制造系统的价值赋能。

除了OEE智能盒子可以通过MES数字制造系统取值,使成为MES数字制造系统一部分,增加其价值以外。OEE智能盒子还有两个非常重要的价值:其一,生产排程以OEE值作为依据,将能突破传统局限,实现真正意义的智能排产功能;其二,以OEE作为评价准则,通过MES异常采集(如断料、操作异常等),形成对OEE影响要素的补充,为工厂实现OEE智能决策赋能。

参考资料:机械工业出版社《数字化工厂+工业维修服务体系》

“OEE智能盒子”与数字运维系统的价值赋能。

首先我们要清楚OEE并不是设备管理的评价指标,设备管理评价指标系由MTBF和MTTR决定的可用度来评价。“OEE智能盒子”赋能设备管理(数字运维系统)的价值主要包括:其一,由于可用度需要判定停机停产时间,实际操作中难以避免会做假,OEE则可以实现基于数据的防错验证;其二,“OEE智能盒子”作为中间枢纽,一方面抓取数字运维数据为OEE智能决策提供依据,另一方面将设备数据赋能到MES数字制造系统,以便更好实现排产优化和决策。

参考资料:What?再也不怕生产部门拿OEE说事了?!

“OEE智能盒子”与工业互联网平台价值赋能。

一方面工业互联网平台需要更多维度数据,以便于支持深度的数据分析应用。另一方面,工业互联网平台应用于生产效率的提升,最终是通过OEE效率提升来验证和评价。

参考资料:警告!工业互联网平台企业应明确产业化边界,不能偏离主航道。


 6. 小结 

智能制造与工业4.0所强调的规模化定制能力,实际是对于多品种、少批量、短交期订单市场的满足能力。OEE作为生产效率的衡量指标,是工业制造业内部生产控制、质量和设备等运营管理水平的综合体现,代表了制造系统的稳定、高效和可靠性能力。故通过“OEE智能盒子”提高OEE效率,是智能制造时代工厂制造能力有效的评测与改进工具,在人工智能、大数据分析与工业融合背景下,将会产生颠覆性的变革。 

    

 延伸阅读 

人工智能与工业融合:没有你,对我很重要……

 人工智能与智能制造结合的三个方向……


制造业升级转型,从西门子数字化工厂说起

关注质量和效率是制造业转型的关键,只有效率提升,才能有效的降低成本。


2017设备管理总结报告范例(含2018年计划)

围绕制造效率提升,提高可用度是设备管理的关键……


当人工智能AI向制造业表白时,老板和设备经理再也按耐不住了……

数字运维时代,设备管理应以提高效率为中心,围绕可用度提升持续展开,人工智能与数字运维结合,将加速知识积累和效率提升……


 参考文献 

杨明波,刘华,郭显昌.数字化工厂+工业维修服务体系[M]. 北京:机械工业出版社,2017.

【智能制造】“OEE智能盒子”-智能制造时代企业制造能力的评测与改进工具 (https://mushiming.com/)  第3张

工业和信息化部党组书记、部长苗圩  亲自推荐


第一本提出数字化运维、赋能工业制造业转型,立足工业服务生态、工业互联网发展方向应用书籍。

 【智能制造】“OEE智能盒子”-智能制造时代企业制造能力的评测与改进工具 (https://mushiming.com/)  第4张

人工智能赛博物理操作系统

AI-CPS OS

人工智能赛博物理操作系统新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS:云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能)分支用来的今天,企业领导者必须了解如何将“技术”全面渗入整个公司、产品等“商业”场景中,利用AI-CPS OS形成数字化+智能化力量,实现行业的重新布局、企业的重新构建和自我的焕然新生。


AI-CPS OS的真正价值并不来自构成技术或功能,而是要以一种传递独特竞争优势的方式将自动化+信息化、智造+产品+服务数据+分析一体化,这种整合方式能够释放新的业务和运营模式。如果不能实现跨功能的更大规模融合,没有颠覆现状的意愿,这些将不可能实现。


领导者无法依靠某种单一战略方法来应对多维度的数字化变革。面对新一代技术+商业操作系统AI-CPS OS颠覆性的数字化+智能化力量,领导者必须在行业、企业与个人这三个层面都保持领先地位:

  1. 重新行业布局:你的世界观要怎样改变才算足够?你必须对行业典范进行怎样的反思?

  2. 重新构建企业:你的企业需要做出什么样的变化?你准备如何重新定义你的公司?

  3. 重新打造自己:你需要成为怎样的人?要重塑自己并在数字化+智能化时代保有领先地位,你必须如何去做?

AI-CPS OS是数字化智能化创新平台,设计思路是将大数据、物联网、区块链和人工智能等无缝整合在云端,可以帮助企业将创新成果融入自身业务体系,实现各个前沿技术在云端的优势协同。AI-CPS OS形成的字化+智能化力量与行业、企业及个人三个层面的交叉,形成了领导力模式,使数字化融入到领导者所在企业与领导方式的核心位置:

  1. 精细种力量能够使人在更加真实、细致的层面观察与感知现实世界和数字化世界正在发生的一切,进而理解和更加精细地进行产品个性化控制、微观业务场景事件和结果控制。

  2. 智能:模型随着时间(数据)的变化而变化,整个系统就具备了智能(自学习)的能力。

  3. 高效:企业需要建立实时或者准实时的数据采集传输、模型预测和响应决策能力,这样智能就从批量性、阶段性的行为变成一个可以实时触达的行为。

  4. 不确定性:数字化变更颠覆和改变了领导者曾经仰仗的思维方式、结构和实践经验,其结果就是形成了复合不确定性这种颠覆性力量。主要的不确定性蕴含于三个领域:技术、文化、制度。

  5. 边界模糊:数字世界与现实世界的不断融合成CPS不仅让人们所知行业的核心产品、经济学定理和可能性都产生了变化,还模糊了不同行业间的界限。这种效应正在向生态系统、企业、客户、产品快速蔓延。

AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量通过三个方式激发经济增长:

  1. 创造虚拟劳动力,承担需要适应性和敏捷性的复杂任务,即“智能自动化”,以区别于传统的自动化解决方案;

  2. 对现有劳动力和实物资产进行有利的补充和提升,提高资本效率

  3. 人工智能的普及,将推动多行业的相关创新,开辟崭新的经济增长空间


给决策制定者和商业领袖的建议:

  1. 超越自动化,开启新创新模式:利用具有自主学习和自我控制能力的动态机器智能,为企业创造新商机;

  2. 迎接新一代信息技术,迎接人工智能:无缝整合人类智慧与机器智能,重新

    评估未来的知识和技能类型;

  3. 制定道德规范:切实为人工智能生态系统制定道德准则,并在智能机器的开

    发过程中确定更加明晰的标准和最佳实践;

  4. 重视再分配效应:对人工智能可能带来的冲击做好准备,制定战略帮助面临

    较高失业风险的人群;

  5. 开发数字化+智能化企业所需新能力:员工团队需要积极掌握判断、沟通及想象力和创造力等人类所特有的重要能力。对于中国企业来说,创造兼具包容性和多样性的文化也非常重要。


子曰:“君子和而不同,小人同而不和。”  《论语·子路》云计算、大数据、物联网、区块链和 人工智能,像君子一般融合,一起体现科技就是生产力。


如果说上一次哥伦布地理大发现,拓展的是人类的物理空间。那么这一次地理大发现,拓展的就是人们的数字空间。在数学空间,建立新的商业文明,从而发现新的创富模式,为人类社会带来新的财富空间。云计算,大数据、物联网和区块链,是进入这个数字空间的船,而人工智能就是那船上的帆,哥伦布之帆!


新一代技术+商业的人工智能赛博物理操作系统AI-CPS OS作为新一轮产业变革的核心驱动力,将进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量,并创造新的强大引擎。重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节,形成从宏观到微观各领域的智能化新需求,催生新技术、新产品、新产业、新业态、新模式。引发经济结构重大变革,深刻改变人类生产生活方式和思维模式,实现社会生产力的整体跃升。





产业智能官  AI-CPS



用“人工智能赛博物理操作系统新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS:云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能)在场景中构建状态感知-实时分析-自主决策-精准执行-学习提升的认知计算和机器智能;实现产业转型升级、DT驱动业务、价值创新创造的产业互联生态链





【智能制造】“OEE智能盒子”-智能制造时代企业制造能力的评测与改进工具 (https://mushiming.com/)  第5张

【智能制造】“OEE智能盒子”-智能制造时代企业制造能力的评测与改进工具 (https://mushiming.com/)  第6张


长按上方二维码关注微信公众号: AI-CPS,更多信息回复:


新技术“云计算”、“大数据”、“物联网”、“区块链”、“人工智能新产业:智能制造”、“智能农业”、“智能金融”、“智能零售”、“智能城市、“智能驾驶”新模式:“财富空间、“数据科学家”、“赛博物理”、“供应链金融”


官方网站:AI-CPS.NET


本文系“产业智能官”(公众号ID:AI-CPS)收集整理,转载请注明出处!



版权声明产业智能官(公众号ID:AI-CPS推荐的文章,除非确实无法确认,我们都会注明作者和来源。部分文章推送时未能与原作者取得联系。若涉及版权问题,烦请原作者联系我们,与您共同协商解决。联系、投稿邮箱:erp_vip@hotmail.com




THE END

发表回复