OEE (z ang. Overall Equipment Effectiveness) – czyli całkowita efektywność sprzętu – to wskaźnik, który został pierwszy raz opisany przez Seiichi Nakajima w 1982 w książce „TPM tenkai” jako element metodologii TPM (ang. Total Productive Maintenance). Jego poziom wskazuje obszary do potencjalnego udoskonalania, ograniczania nieplanowanych postojów, poprawy wydajności maszyn oraz poprawy jakości produktu. Wskaźnik OEE daje również możliwość porównywania maszyn w obrębie zakładu oraz maszyn i obszarów w obrębie koncernu.

Tab. 1.
Zobrazowanie dostępności, wykorzystania i jakości oraz wzór na OEE.

Opis OEE
    Wskaźnik OEE zawiera w sobie odpowiedź na trzy najważniejsze pytania dotyczące całkowitej efektywności maszyny:
• Czy maszyna pracowała?
• Jak szybko maszyna pracowała?
• Ile wyprodukowała dobrego produktu?
    OEE jest wypadkową trzech czynników. Wzór opisujący OEE oraz zobrazowanie trzech składników tego wskaźnika: dostępność, wykorzystanie oraz jakość, zostały przedstawione w tab. 1. Zawarto w niej również przykładowe wartości, aby przedstawić metodę obliczeń.
    W odniesieniu do przykładowych wartości w tab. 1. poniżej przedstawiono wyliczenie poszczególnych składników oraz wskaźnika OEE. W odniesieniu do „gąszczu” definicji czasów i ilości danych obliczanie wskaźnika OEE można uprościć. Wartości E i F są równe. Wartość D równa jest iloczynowi C i maksymalnej prędkości teoretycznej. Zatem można zapisać:

    Znając całkowity czas produkcji, czyli czas całkowity pomniejszony o czasy postojów planowanych, oraz znając ilość wytworzonego dobrego produktu, można wyznaczyć wskaźnik OEE.

Akwizycja danych i liczenie
    Gromadzenie danych może odbywać się ręcznie z wykorzystaniem odpowiednio przygotowanych formularzy papierowych. Jest to najtańszy sposób wdrożenia OEE, lecz obarczony błędem ludzkim. Sposób ten również ogranicza bieżące możliwości kontroli wskaźnika oraz bieżącej kontroli mikroprzestojów, których część zawsze będzie umykała ze względu na brak adnotacji lub ograniczenia samego formularza. Oczywiście mikroprzestoje są uwzględniane we składniku „wykorzystanie” – zgodnie z pierwotną definicją. Powoduje to jednak, że postoje nieplanowane zawierają się wówczas w dwóch składnikach – dostępności i wykorzystaniu – co dla niektórych może być mało przejrzyste.
    Zaletą takiego gromadzenia danych jest możliwość przetestowanie bez ryzyka, jeśli chodzi o nakłady finansowe, najważniejszych celów do osiągnięcia przez korzystanie ze wskaźnika OEE. Można także sprawdzić kwalifikację poszczególnych akcji do czynności planowanych, nieplanowanych itp.
    W drodze pomiędzy formularzem papierowym a automatycznym systemem są arkusze kalkulacyjne oraz programy komputerowe z ręcznym wprowadzaniem danych. Zaletą takiego rozwiązania jest łatwość w bieżącej kontroli oraz szybszy dostęp do danych przez kierownictwo. Słabym punktem systemu może być operator, który priorytetowo traktuje uruchomienie linii po awarii lub postoju, może tym samym niezbyt dokładnie określać wprowadzane dane.
    Automatyczne gromadzenie danych zależy od możliwości technicznych maszyny, jak i od samego procesu. Większość nowych linii produkcyjnych wyznacza i gromadzi podstawowe dane, takie jak: ilość wytworzonego produktu, ilość odrzutów, czas pracy, czas awarii itp. Dostępność danych w maszynie sprawia, że łatwo je pobrać, używając np. standardu OPC do dedykowanej aplikacji do analizy. Dane również mogą być pobierane z systemu realizacji produkcji. Przykładowymi aplikacjami do analizy są DT Analyst firmy Wonderware, Ampla firmy Schneider Electric oraz Factory Talk Metrics firmy Rockwell Automation.

Wady czy zalety?
    Rozwiązanie, pomimo kosztów, ma niewątpliwe zalety, jak ograniczenie udziału operatora w gromadzeniu danych, bieżąca kontrola wskaźnika, możliwości dokładniejszej analizy mikroprzestojów. Należy jednak pamiętać, że trudnością może być różnorodność i niedostosowanie systemów sterowania w maszynach, w szczególności w starszych, przez co integracja z systemem może być kłopotliwa. Szereg danych może być niedostępny w systemie sterowania, jak: start, stop, ilość produkowanych i odrzucanych produktów. Budując system na starszych maszynach, należy uwzględnić modyfikację systemu sterującego. Można również posiłkować się wartościami parametrów pośrednich (np. ilość obrotów tabletkarki). Niestety nawet drobne zmiany w warstwie sterownika lub wizualizacji maszyny w celu wydobycia danych sprawiają, że maszyna musi być walidowana ponownie, co generuje dodatkowe nakłady pracy i koszty.
    Wskaźnik jest najbardziej przydatny do analizy pracy maszyn wytwarzających duże liczby sztuk, pracujących w sposób ciągły, tj. tabletkarki, kapsułkarki, linie pakujące. W fazach granulacji, suszenia oraz kalibracji zastosowanie automatycznego gromadzenia danych na potrzeby wskaźnika OEE jest ograniczone ze względu na dużą ilość czynności wykonywanych ręcznie. Minimalizację nieplanowanych postojów, awarii i ograniczanie strat w tej fazie można osiągać przy pomocy innych wskaźników wymagających gromadzenia mniejszej ilości danych wyjściowych.
    W tabletkarkach ręczne gromadzenie danych, takich jak: czas pracy, postoje planowane, ilość wytworzonego produktu itp., nie nastręcza większych problemów, część z tych danych pojawia się także w raporcie serii. Większość nowych tabletkarek gromadzi dane takie, jak ilość wytworzonych sztuk, czas pracy itp. Typowym problemem w kapsułkarkach i tabletkarkach może być przyjmowanie prędkości zwalidowanej dla określonego produktu, jako maksymalnej teoretycznej prędkości maszyny używanej do wyznaczania wskaźnika OEE. Produkcja określonego asortymentu technologicznie może być trudniejsza, co wpływa na zwalidowaną prędkość maszyny. Możliwe także, że walidacja nowego produktu przebiega już na dłużej eksploatowanej maszynie, wyznaczona zwalidowana maksymalna prędkość może już uwzględniać istniejące zużycie maszyny wpływające na jej prędkość. Bardziej właściwe wydaje się przyjmowanie maksymalnej teoretycznej prędkości maszyny do obliczeń wskaźnika. Oczywiście trudniejsze produkty potencjalnie będą wpływały na obniżanie OEE, jednak będzie możliwe porównywanie wskaźników pomiędzy maszynami. Częstą praktyką jest obniżenie maksymalnej teoretycznej prędkości o stały procent gwarantujący stabilną pracę maszyn, korekta taka wpływa na wartość OEE, ale nie na możliwości analizy. 
    W obrębie pakowania głównym zagadnieniem jest określenie maksymalnej prędkości danej linii na danym produkcie. W typowej linii składającej się z maszyny blistrującej, kartoniarki, wagi kontrolnej i pudlarki, prędkość maszyny blistrującej jest wypadkową ilości cykli oraz rozmiaru blistra (ilości blistrów w cyklu). Prędkość w ilości cykli na minutę kartoniarki jest zwykle taka sama lub większa niż maszyny blistrującej. Ze względu na większą ilość blistrów w kartoniku prędkość linii jest ograniczona przez maksymalną ilość cykli maszyny blistrującej, a kartoniarka nie pracuje ze swoją maksymalną prędkością teoretyczną. W liniach pakujących również zachodzi podobny problem co w tabletkarkach i kapsułkarkach, jeśli chodzi o przyjmowanie niższej zwalidowanej maksymalnej prędkości jako prędkości do obliczeń wskaźnika OEE. Z uwagi na charakter pracy linii pakujących szereg czynności możliwych do usprawnienia, posiłkowanie się wskaźnikiem OEE oraz jego składnikami, może być bardzo użyteczne.

Rys. 1.
Przykładowy uproszczony proces produkcyjny

Porównanie maszyn a problemy
    Wartość OEE jest zależna od pozyskiwania danych. Sens ma tylko porównywanie wartości OEE, jak i poszczególnych składników OEE, w których uwzględniono tak samo przypisywane dane, uzyskane w podobny sposób.
    Pierwotna definicja OEE wskazuje na zaliczanie przezbrojeń i planowanych czyszczeń, jako strat dostępności. Przezbrojenia i planowane czyszczenia są konieczne ze względu na produkcję, czynności te harmonogramowane w organizacji produkcji mogą zostać przez niektórych uznane za czynność planowaną, zatem niezaliczoną do strat dostępności. Duża ilość przezbrojeń zmniejsza dostępność, a tym samym wskaźnik OEE. Ilość przezbrojeń jest jednak zależna od ilości różnych rodzajów produktów, planowania produkcji oraz zamówień.
    Pierwotna definicja OEE wskazuje na zakwalifikowanie sytuacji braku obsady, przy jednoczesnych planach produkcyjnych na maszynę, jako stratę pomniejszającą dostępność. Takie podejście wiąże OEE z organizacją pracy w danym obszarze.
    Porównując wskaźniki OEE pomiędzy maszynami w jednym zakładzie, a przede wszystkim pomiędzy zakładami, należy wykazać się dociekliwością. Jeśli firma zamierza uznać OEE za istotny współczynnik do wyznaczania celów lub porównania, z całą pewnością powinien być opracowany standard precyzujący sposób liczenia, przyjmowania prędkości maksymalnych oraz klasyfikacji akcji do postojów. Dokonując porównań wskaźnika należy mieć na uwadze planowanie produkcji w odniesieniu do całej drogi produktu, przykładowo zakład ograniczający zapasy magazynowe będzie często przezbrajał linie w odpowiedzi na zapotrzebowanie rynku, obniżając tym samym dostępność linii.

Autor: Piotr Sikora, Teva Operations Poland Sp. z o.o.

Artykuł został opublikowany w magazynie "Przemysł Farmaceutyczny" nr 5/2012