Ръководите една смяна на участък от линия за окончателен монтаж на автомобили: пет станции последователно с малки буферни ленти между тях. Всяко спиране се разпространява нагоре и надолу по линията, всеки дефект или се поправя на станцията, или върви нататък, а смяната има производствен план за изпълнение.
Какво ще научите
Как OEE разделя загубите на наличност, производителност и качество — и защо тясното място определя продукцията на линията.
Как крайните буфери разделят станциите (блокиране и гладуване) и колко струва този запас във време на преминаване (закон на Литъл).
Защо спирането на линията при дефект може да е по-добро от работата без спиране и защо по-бързото не винаги означава повече продукция.
Симулатор
Време 0 мин
▶Работи
‖Гладна (няма единица)
⧗Блокирана (няма място надолу)
✕В авария
⚑Спиране по андон
▪Единица в буферна лента
Управление
Процент от номиналната скорост. По-бързите цикли увеличават продукцията — и честотата на повредите и дефектите.
Единици, които всяка лента между станциите може да поеме. Повече разделя спиранията, но увеличава незавършеното производство.
Всеки техник ремонтира една станция; първо се обслужва тясното място, втори техник ускорява ремонта.
Операторите спират станцията си, за да отстранят дефекта на място. Това струва време на работа — включително спирания заради отклонения, които се оказват безобидни — но не позволява на дефектите да продължат нататък.
Екип от трима поправя един час единиците, хванати на теста в края на линията, за да могат да бъдат изпратени.
Показатели
OEE
0,0%
критично
Продукция спрямо плана
100,0%
нормално
Изтекли дефекти
0
нормално
Незавършено производство
13
нормално
Наличност
100,0 %
Ефективност
0,0 %
Ниво на качество
100,0 %
Темп спрямо такта
100 %
Производителност
50,0 JPH
Единици пред (+) / зад (−) плана
0
Време на преминаване през линията
16 min
Единици в очакване в ремонтната зона
0
Работни часове на единица
0,00 h
Станции в авария
0
Тясното място е в празен ход (гладно или блокирано)
0,0 %
Тенденция
Кризисни сценарии
Ниво 1 · Защитете тясното място при спиране преди него
План: 50 единици на час за четиричасова половин смяна. Станция 3 е тясното място на линията, а в смяната има само един техник по поддръжката. Поддръжката съобщава, че износена част на станция 2 — точно пред тясното място — трябва да се смени на 35-ата минута: работа от 40 минути за един техник.
Продукция ≥ 101 % от плана в края на половин смяната
Тясното място е в празен ход ≤ 7 % от времето
Средно незавършено производство ≤ 18 единици
Ниво 2 · Отклонение в качеството на станцията за довършителни работи
План: 52 единици на час за четиричасова половин смяна, а десет единици от последната смяна още чакат в ремонтната зона. Двайсет минути след началото на станция 4 се появява проблем с крепежа: около една от всеки осем единици излиза с дефект. Крайният тест в края на линията хваща повечето от тях — но не всички.
Най-много 1 дефект стига до клиента
Продукция ≥ 104 % от плана накрая (ремонтираните единици от натрупаното се броят)
В ремонтната зона остават най-много 3 единици
Средно незавършено производство ≤ 16 единици
Ниво 3 · Скок в търсенето
Линията работи на 80 % от скоростта за план от 47 единици на час. Двайсет минути след началото на половин смяната продажбите вдигат плана на 56 единици на час — тактът пада от около 1,28 на 1,07 минути, а тясното място не смогва при 80 %. Извънреден труд не е разрешен.
Продукция ≥ 102 % от плана след два часа
Продукция ≥ 103 % от плана в края на половин смяната
До клиента изтича най-много 1 дефект
Средно незавършено производство ≤ 20 единици
Основа — моделът зад числата
Всяка зависимост, която симулаторът използва, с нейния източник. Константите, отбелязани като допускания, са илюстративни калибрации.
OEE умножава наличността, производителността и качеството, измерени на тясното място; равно е на идеално време на цикъл × годни единици ÷ планирано време.
OEE = A × P × Q; A = (T_plan − T_stop)/T_plan, P = CT_ideal · N_bn / (T_plan − T_stop), Q = N_first-pass / N_out; OEE = CT_ideal · N_good / T_plan when N_bn = N_out[1][2]Произведението е равно на идеално време на цикъл × годни единици ÷ планирано време само докато продукцията на тясното място е равна на продукцията на линията; единиците, които са още между станция 3 и края на линията, правят малка разлика.
Станцията предава единицата си нататък само ако в следващия буфер има място (иначе е блокирана) и започва само ако в предишния буфер има единица (иначе е гладна).
station i: cycle = c_i / v; moves on iff buffer_i < K (else blocked); starts iff buffer_{i−1} > 0 (else starved)[3][4]
Линията никога не може да върви по-бързо от най-бавната си станция; тактовото време е наличното време, разделено на търсенето.
r_line ≤ r_b = v / max_i c_i; takt = available time / demand = 60 / plan [min/unit][5][7]
Натоварване от скоростта: загубите, породени от скоростта, растат неограничено, когато линията се приближава до границата на оборудването и операторите (105 % от номиналната скорост).
σ_n(v) = ((1.05 − 0.85) / (1.05 − v))^n (σ = 1 at 85 %; σ_1: 2× at 95 %, 4× at 100 %; σ_2: 4× at 95 %, 16× at 100 %)Допускане: времената на цикъл, времената на повреди и ремонти, честотите на дефекти и фалшиви спирания, законът за натоварване от скоростта и размерите на екипите са илюстративни стойности, а не данни от реален завод.
Станциите се повреждат само докато работят, и то по-често, колкото по-близо до границата работи линията; времето за ремонт се скъсява, когато се включи втори техник.
P(fail in Δt) = 1 − exp(−λ_i · t_work), λ_i = σ_1(v) / MTBF_i; repair work ~ Erlang-3(mean MTTR_i), done at rate 1 + 0.6·(n−1), n ≤ 2[4][1]Допускане: времената на цикъл, времената на повреди и ремонти, честотите на дефекти и фалшиви спирания, законът за натоварване от скоростта и размерите на екипите са илюстративни стойности, а не данни от реален завод.
Дефектите растат още по-стръмно със скоростта от повредите. С андон повечето дефекти се хващат и отстраняват на станцията, срещу цената на кратки спирания (някои от тях фалшиви тревоги); иначе крайният тест в края на линията хваща част от тях, а останалите излизат.
p_i = p0_i · σ_2(v) (+0.12 excursion at S4); andon: detect 90 %, stop 1.5 min, fix; false stops 0.3 % · σ_2(v) per unit and station; end-of-line test catches 70 %[7][1]Допускане: времената на цикъл, времената на повреди и ремонти, честотите на дефекти и фалшиви спирания, законът за натоварване от скоростта и размерите на екипите са илюстративни стойности, а не данни от реален завод.
Закон на Литъл: средното време през линията е равно на незавършеното производство, разделено на производителността.
Други експлоатационни константи, използвани от модела.
cycle c = 0.62/0.64/0.90/0.75/0.72 min at rated speed (S3 = bottleneck) · MTBF 120/100/200/110/150 min of work, MTTR 4/4/3/4/3 min at 85 % speed · S2 part replacement 40 technician-min · p0 = 0.15/0.15/0.2/0.2/0.05 % per unit · excursion contained after 3 andon pulls or 15 units caught at test · rework 4 min/unit, team of 3 for 1 h per call · 40 line operators · moving averages over 30 minДопускане: времената на цикъл, времената на повреди и ремонти, честотите на дефекти и фалшиви спирания, законът за натоварване от скоростта и размерите на екипите са илюстративни стойности, а не данни от реален завод.
Случайност: генератор mulberry32 със seed; използвани разпределения — равномерно, експоненциално (обратна CDF), нормално (Box–Muller), на Поасон (Knuth). Seed се показва и може да се споделя.
Източници
S. Nakajima — Introduction to TPM: Total Productive Maintenance (OEE = availability × performance × quality; six big losses) — Productivity Press, 1988
J. A. Buzacott, J. G. Shanthikumar — Stochastic Models of Manufacturing Systems (flow lines with finite buffers, blocking, starvation) — Prentice Hall, 1993