孙捷夫 杨巍

摘要：本文以航空制造领域螺栓零件生产线为研究对象，将约束理论、设备综合利用率和现场改进三个方法进行融合，基于约束理论锁定生产线中的瓶颈设备，通过对瓶颈设备的9个因素量化分析，确定主要原因;通过现场改进方法对主要原因逐项解决，使螺栓零件生产线的瓶颈设备综合利用率由51%提升至78%，满足预期标准，具有较强的实际应用价值。

关键词：约束理论;螺栓零件;瓶颈设备;设备综合利用率;

引言

随着国际市场对航空制造领域的需求越来越多样化、定制化，以顾客为中心的“多品种，小批量”生产模式已成为航空制造领域的主流发展方向，这种生产模式引起的换型节奏加快、产品交期缩短、生产节拍不均衡等问题对传统生产现场带来极大的冲击。在行业内，普遍使用设备综合利用率（Overall Equipment Efficiency，简称OEE）[1]作为衡量生产能力、产品质量、加工效率和管理水平高低的重要指标。通过对设备综合利用率的分析和改善，还可以提升生产现场的整体生产能力，保证生产流程均衡顺畅。目前制造业平均设备综合利用率仅为60%，而行业内设备总利用率平均期望为75%[2]，而对于典型离散型生产模式的航空制造领域的设备综合利用率普遍偏低，因此对航空制造领域的设备综合利用率的研究与改善具有重要的现实意义。

本文以航空制造領域某零件生产厂螺栓零件生产线为研究试点，该生产线的生产模式为典型的“多品种，小批量”，其实际设备综合利用率严重低于行业标准，该生产厂迫切需要通过对设备综合利用率的分析和有针对性的改善，实现整体生产能力的提升。

1.基于约束理论锁定瓶颈设备

约束理论（Theory of Constraints）简称为TOC，约束理论认为，在一个由多阶段构成的系统里，约束资源，即限制了系统运行效率的资源，也称为“瓶颈”，是产出最慢的工序，它决定着整个系统的产出水平。对于实际生产问题，找到生产线的“瓶颈”设备，就是找到生产流程中最薄弱的环节，通过采用相应方法对该设备的利用率进行改进和提升，可有效提升整体生产能力。

本文在原有约束理论的基础上加以完善，以生产节拍作为识别瓶颈因素。在生产流程理论中，生产节拍为加工单件产品所用的时间多少，但传统算法没有考虑到可完成某工序任务具有多台同种设备，也没有考虑到各工种的实际加工能力，引入可用设备数量（台）/可用钳工人数（人）N和产能修正系数Y，生产节拍计算公式如下：

B=X*Y/N

X=X1+X2

其中：B—生产节拍（min/个）

X—额定总工时（min）

X1—额定准备工时（min）

X2—额定加工工时（min）

N—可用设备数量（台）/可用钳工人数（人）

Y—产能修正系数

本文以功能附件典型零件螺栓为代表，该零件的生产流程为：检验—标识—粗车—精车—铣工—钳工—热处理—无损检测—磨工—车工—磨工—包装—入库。依据上文公式，计算螺栓零件生产线典型零件螺栓各工序生产节拍，25工序车工的生产节拍明显高于其他各工序，因此可判定螺栓零件25工序的数控车床为瓶颈设备。

2.对瓶颈设备进行设备综合利用率分析

本文依据国际标准对设备综合利用率的定义，并结合实际生产情况，对设备综合利用率的组成和计算公式进行分解如下：设备综合利用率OEE=设备时间利用率AE×设备性能利用率OE×产品合格率QE

设备时间利用率AE=实际工作时间TS/计划工作时间TJ。反映停工给设备综合利用率OEE带来的损失。

设备性能利用率OE=理论加工周期CT/实际加工周期CR。反映设备的性能发挥情况，包括任何导致设备在低于设计产能状况下工作的因素。

产品合格率QE=一次交检合格产品数量QG/产品总数量QT。反映设备的有效工作情况，主要指由于质量问题导致的生产损失率。

本文通过对瓶颈设备的将9大因素和3大指标对螺栓零件瓶颈设备的设备综合利用率的影响进行统计，绘制瀑布图，螺栓零件生产线平均设备综合利用率OEE仅为51%，与行业标准值75%存在较大差距。

3.改进及效果验证

针对图2所锁定的主要原因进行逐项改进，由于篇幅有限不再说明。经过本文的分析与改进下，对螺栓零件生产线的生产节拍进行计算，相比改进前，整体设备综合利用率由51%，提升至78%，超过行业内标准75%。

4.结论

本文以螺栓零件生产线为研究对象，基于约束理论通过生产节拍计算锁定生产流程中的瓶颈设备，再对设备综合利用率进行量化分析确定主要因素，经过现场改进和技术攻关层层突破，全面提升设备综合利用率，确保生产流程管理科学顺畅。

参考文献

[1]Hansen R C. Overall equipment effectiveness[M].New York：Industrial Press，2002，35-36.

[2] 李葆文.企业OEE计算问题的解决[J].广州大学学报：自然科学版，2008（1）：91-96.