图1  在一个OEE生产环境中，质量只是一个被跟踪的指标

KitchenAid公司利用“设备综合效率”来确定各台机床对零部件生产所带来的影响及实际数字。在执行这项任务时，它带来了更接近于理想状态的实际加工工艺。

只需在电脑上用鼠标点击几下，Brian Nakoneczny先生就可以获得一个Whirlpool公司KitchenAid Portables部正在工作的最新的三台加工中心的实际测量值。他之所以能够做到这一点，应归功于该公司坚定不移地执行计算、跟踪任务并最大限度地提高设备综合效率（OEE）。由于这种协调一致的努力（除了完成从上级管理层那里的收购任务之外），制造商已经有能力缩小理想加工与实际加工之间所存在的差距。

图2  在生产像这一台搅拌机那样的KitchenAid标志性立式搅拌机零件时，机床的生产和可用性也是非常重要的因素

通过OEE分析，高级工程师可以很容易地看到主要设备的利用率的三项指标，即可用性、性能和质量，是如何影响KitchenAid公司立式搅拌机关键零件的生产的。当三项指标组合在一起之后，这些独立的因素将会生成一个指示值，表明其如何接近一个特定的加工工艺，从而使其发挥出全部潜力。具体来说，OEE是它们的百分比的乘积：

即：OEE =可用性×性能×质量

凡是能够发挥85%或更高的OEE效率水平的，就被确定为达到了世界级水平。所以在这方面，OEE效率将作为一个基准测量值，与其他制造商进行对比。但是，通过检查后，发现对OEE效率具有贡献的三大因素也有一定的价值，还可以根据此来确定哪些领域需要进一步改进。

图3  这些双主轴立式机床是首批安装的新型机床，配有带记忆功能的OEE跟踪系统

KitchenAid公司是制造商的一个典范，该公司于2007年开始收集一些现有机械设备的OEE数据。初步的计算表明，虽然其质量（即合格产品与所生产的零件总数之比）没有受到真正的影响，但是生产性能（生产一个零件所需的实际周期时间）和可用性（低于非计划停产时间的预定生产运行时间）低于OEE效率。因此，20世纪60年代和70年代的OEE百分比是非常一般的。

图4  对于加工这类零件而言，这些机床所提供的速度和精度可以满足高OEE指标的生产和质量要求。KitchenAid公司的TPM方案可以使计划外的停机时间减少到最低限度，而可以使OEE的第三大指标——机床的可用性达到最高水平

最近该公司在俄亥俄州Greenville工厂新安装的双主轴加工中心，能以很高的OEE效率加工锌搅拌机铸件，满足其质量和性能指标的需要。因此，对于KitchenAid公司而言（对于其他采用先进加工设备的制造商来说大概也是如此），可用性是有待于提高的最棘手的OEE因素。基于这一认识，该公司积极地执行了一项总体生产维护（TPM）计划，以最大限度地减少因意外事件所造成的停产时间。在TPM计划这方面所作的努力，不断地将机床的可用性推进到90%或更高的水平。在某些情况下，这反过来又促进提高了加工工艺的OEE水平，将其从中期推向高潮时的20世纪80年代水平，甚至到低潮时的20世纪90年代水平。同样令人印象深刻的是，他们对一套在几个月前安装的新设备，甚至就在其刚进入车间的那一刻开始，就以最大的努力充分发挥该机械设备的最高可用性。

图5  除了三大独立的OEE指标外，这种软件可报告OEE的各方面内容，让管理人员看到每台机床和每一班次的OEE数值

从RCM到TPM，再到OEE

KitchenAid公司是美国一个标志性的品牌，其历史可追溯到1919年首次引进的立式搅拌机。今天，这类32lb（1lb=0.45kg）重的多功能搅拌机的最新版本，可以在这个国家每个装备良好的厨房中找到。

最初以改进OEE工艺为目标的搅拌机零件采用锌铸件制成，并由其构成搅拌器倾斜头的底部（此部件称作齿轮箱底盖）。每一个铸件要求采用6台机床和平均使用7.5个操作工及经过各个班次的加工操作，才能完成所有必要的加工工艺。由于这些机床需要经过很长的加工历程，因此故障频繁发生，经常影响生产。每年，花费在这些机床上的维护费用接近116000美元。

图6  也可提供各种数据，这样管理人员就可以获取有关工厂操作运行的详细信息，例如像维护情况、人员情况和计划内的停产时间等

Nakoneczny先生和车间内的其他人员确信，采用一台双主轴加工中心就可以完成加工这一特殊铸件所需要的一切操作工艺。除了可大幅减少调试装卡的次数之外，这台替换机床的设计具有非常明显的优点：它可一次性地同时加工两个铸件。在考虑到几个供候选的供应商以后，KitchenAid公司决定从Chiron公司购置两台DZ-15型双主轴机床，以满足其日益增长的生产需求。这两台机床具有两面开放工作的特点，采用液压驱动的夹具装置，可同时允许op10和op20工作。两台机床只需一名操作人员管理。

大约在机床发货前三个月，该公司通过举行其第一次RCM会议，为其综合性的TPM计划奠定了工作基础。 RCM是“reliability-centered maintenance”（以可靠性为中心的维护）的缩写。该公司成立的RCM小组包括Nakoneczny先生、一名TPM计划领导人、一名机床操作人员、一名维修人员和一名来自Chiron公司的代表。该小组开了一个星期的会议来分析机床上每一个易损件，并分类列出清单，如像气动件、液压件、润滑系统、工装夹具系统以及机械和电气系统。然后该小组分别确定每一个元件的期望使用寿命和成本费用以及Chiron公司的供货可能性。根据这些信息，该小组决定是否需要在其消耗品库存中预存某个零件的更换件，或将某一零件确定为非库存项目，说明该项目可以很快地从机床的原始设备制造商订购。

图7  条码扫描有助于维持准确的库存数量，还可以确定哪些员工从库存处领取了零备件

在举行RCM会议期间，也制订了预防性维护实践计划，以确保机床在上线联机前的每一项维护事宜能够落实。例如，该小组确定了定期测试主轴电机和轴承的时间表。通过采集每个月主轴分贝的读数，它就能够将这些读数绘制成图表，看它们是否有向上限发展的趋势。这将能够表明电机是否将会很快发生故障。通过采取这种超前的积极方法，维护人员可以预先订购一台新的电机，而不是采用库存的办法，并按照时间表，在周末或机床计划停止运行生产的那一天更换电机。

在RCM会议结束时，该公司将为那些机床组成一个TPM小组，其中包括原有的RCM小组成员，并增加机床操作人员。在机床安装后不久，就要开始进行机床的调试、运行生产、OEE数据的采集和计算等工作。

OEE数据的确定

质量可通过最简单的OEE方法来确定。将合格零件的数量除以所生产的零件总数就可以求出其百分比。

对于每一台机床所加工的零件，操作人员可以采用手工测量仪进行抽检，并将检测数据记录在机床上悬挂的工作表中。此外，质量部门每天将派人到各台机床上收集样品，以便于三坐标测量机对其进行测量。

图8  现在，KitchenAid公司采用每天在机床附近的工具站更新预调刀具的方法，以减少更换刀具时所需的停机时间

为了确定其可用性，KitchenAid公司首先确立了机床的总体有效工作时间。为便于计算，先将计划内的停产时间（用于机床维护、操作员的午餐和工间休息时间等）从机床总体的有效时间中扣除，这要根据公司在某一个特定时期内的工作班次确定（一般每天采用两班工作制，每星期工作5天，但有时候也采用每星期7天和每天连续24h的工作方式）。计划外的时间损失（如刀具断裂和不可预见的维护等）也应该从总体有效时间中扣除，以确保生产操作时间。将生产操作时间除以总体有效时间就可求得OEE可用性百分比。

性能，基本上是跟踪生产速度的，它建立在机床及其操作人员工作效率的基础之上。将运行的零件总数（包括合格的零件和次品）除以周期时间和操作时间的乘积，就是这个OEE指标。如果机床的周期时间要比预期的更长，或如果操作人员所使用的时间超过了零件装卸所规定的时间，那么该性能指标就会受到影响。

在三大OEE因素的各个方面，KitchenAid公司都力争达到90%的可用性、95%的性能和99%甚至100%的产品质量。这些数值远远超过了85%的世界级的OEE水平。然而，为了产生一个能真正反映实际工艺水平的OEE数值，所有相关的人员都应尽心尽责地收集和记录准确的信息。否则，所计算的OEE数值无法体现真正的价值。

将全部OEE数据输入到跟踪软件之中，以便于管理人员可以很容易地审查和分析这些数据。例如，他们可以在换班和机床工作的时间观察OEE数值。这使其有可能找出对OEE造成不利影响的各个突出问题。

另一个称作Maximo的软件（与SAP接口连接）包含RCM会议期间收集的所有信息，包括机床的文件、图纸、更换件的细节和培训指南等。该软件还保存着一个消耗品电子清单（按照RCM会议期间的分类）使管理人员能够准确地确定某一段时间内的维修费用（包括零件和人工）。条码扫描可帮助有效地采集数据。为了获取一个替换用零件，操作人员将一个条形码标签带到一台指定的特殊机器上，并在存货框内进行扫描。该软件可显示出零件的编号及其在存货框中的位置。然后，工作人员扫描零件储存的条形码以及他或她的身份证，这样系统就可以跟踪究竟是谁领取了这个零件。

促进其他变化

由于KitchenAid公司为其两台DZ-15型机床制订了OEE初步方案，于是它又为其一台更大的Chiron公司双主轴机床制订了第二套相似的方案，而这台机床用于生产另一种不同搅拌机的零件（见色块）。同时它也为其现有的一系列机床（共计24台）举行了RCM会议，其目标是尽可能将计划外的停产时间降低到最低限度，而使OEE效率达到最高水平。

这一限制机床停产时间的探索，使KitchenAid公司发生了其他变化。例如，它现在开始使用经过预调的刀具。以前更换折断刀具的步骤是需要操作员从库存处提取一把新的刀具，用一把量尺测量其大致的正确高度，然后退出机床中的旧刀具，并在控制系统中对新刀具的偏置值进行必要的调节。现在，在机床附近的刀具站中储存了一些经过预调的新刀具，以备需要时安装到机床上使用。工作人员需要每天检查每一机床附近的刀具站，并在刀具站内添加新的预调刀具。刀具的组装是在库存处进行的，采用Regofix公司的对刀仪对刀具进行预调。采用预调刀具具有另一个优点，它可保证刀具精确的高度和重复精度。这对于双主轴机床来说是特别重要的，因为它依靠单一的Z轴来驱动这两根主轴。

最后，由于OEE的价值绝大部分取决于从车间内收集的信息，因此KitchenAid公司计划如何来进一步简化数据的输入。它将在每一个加工站安装触屏式电脑终端机，这样操作人员就可以将信息直接输入到系统之中。采用这种方式以后，另一名工作人员将不必输入由操作人员记录在他们工作数据表上的信息了。这必将加快和简化数据的输入，同时又可使发生误差的风险降低到最低限度，因为这类误差可能会反过来影响机床真正的OEE效率。

2号OEE项目

KitchenAid公司推出的第二个新机床OEE项目是这样工作的：它可以更有效地生产附加于底盖上的圆形齿轮箱外壳，这一底盖就是在这台双主轴DZ-15型机床上生产的。完成这一部件的加工，以前需要5台加工设备。对于12~14年的陈旧加工设备而言，维修也成为一个头疼的问题。为了加工这一特殊的外壳，KitchenAid公司从Chiron公司购置了一台较大的双主轴加工中心—一台DZ-18型机床，其耳轴式工作台一次可夹持4个工件。这台机床的OEE效率常常在20世纪80年代中期到高期的水平，其维护成本大大低于其所替代的机床。

与其让这台机床对所要求的外壳进行14道攻螺纹操作，还不如采用一台专用机床同时对那些孔径进行攻螺纹操作，于是该公司在Chiron公司机床的对面安装了一台专用机床。这两台机床均由一名操作员看管。一旦当加工和攻螺纹操作完成以后，操作员将完成加工后的外壳放到传送带上，将它们传送到一个清洗站，然后采用由Stahl公司提供的机器人抛光机进行抛光，清除铸件的飞边和分型线，以准备下一道的粉末喷涂。