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Efficienza totale di un impianto (O.E.E. Overall Equipment Effectivess)

Questa grandezza dinamica, espressa in punti percentuali, riassume in sé tre diversi concetti molto importanti dal punto di visto del controllo di produzione: la disponibilità, l'efficienza ed il tasso di qualità di un impianto.

Vediamo la formula, calcolata per un intervallo di tempo t (esempio un turno di lavoro)  :

O.E.E (t) = A(t)  x  UE(t)  x  QR(t)


Dove:

A(t) = Availability,  ovvero la disponibilità dell'impianto

UE(t) = Uptime Efficiency, ovvero l'efficienza di lavorazione

QR(t) = Quality Rate, ovvero il tasso di qualità 

t = rappresenta un generico intervallo di tempo (esempio: un turno di lavoro) in cui viene condotta l'analisi.
(NB:deve essere al netto dei periodi di non produzione come ad esempio i casi eccezionali di mancanza ordini)

Ora analizziamo velocemente le singole variabili:


Availability - Disponibilità - A(t)

Viene calcolata come il rapporto in cui la macchina sta effettivamente lavorando sul pezzo(UP TIME), depurato di tutte le fermate dovute a guasti, setup manutenzioni programmate di cui si può tenere traccia (DOWN TIME) ed il tempo potenziale durante il quale la macchina potrebbe lavorare (cioè la somma di UP TIME e DOWN TIME, idealmente corrispondente all'intervallo di tempo t)


Uptime Efficiency - Efficienza di lavorazione di macchina - UE(t)

Questa variabile rappresenta il rapporto tra la cadenza reale della macchina e quella teorica. Cadenza reale e teorica dovrebbero essere uguali, ma molto spesso le macchine, per diversi motivi (obsolescenza, scarsa manutenzione, modifiche successive) sono più lente di quanto programmato e tendono "ad incepparsi", cioè sono soggette a microfermate della durata di pochi secondi (e quindi non ascrivibili nel DOWN TIME, perché difficilmente misurabili se la macchina è priva di PLC che ne tiene conto) che tuttavia inficiano sull'efficienza.


Proprio perché sarebbe difficile tenere traccia delle microfermate, l'efficienza è una variabile che si calcola deduttivamente, attraverso il rapporto tra il numero di pezzi effettivamente prodotti in un intervallo di tempo di UPTIME ed il numero teorico programmato.

 

Tasso di Qualità - Quality Rate - QR(t)

Con questa grandezza si esprime il rapporto tra pezzi realizzati, conformi alle specifiche di prodotti, e il numero totale di pezzi effettivamente prodotti, in una dato intervallo temporale t.

Esempio numerico

Dati teorici di partenza

  • Supponiamo che un impianto lavori due turni al giorno, ciascuno della durata di 7ore e mezza.  '  = t (nel prosieguo dell'esempio verrà considerato come giorno lavorativo, 
  •                                 indicato semplicemente come giorno nelle formule)
  • Supponiamo che l'impianto produca un solo tipo di prodotto in questo intervallo e che il tempo teorico di produzione sia pari a 30 sec/pezzo
  • Dati reali a consuntivo

NB: ricordiamo che i dati devono essere riferiti all'unità di tempo che si è presa come riferimento (in questo caso due turni da 7,5 ore ).

  • Fermi dovuti a setup, guasti e manutenzioni programmate (DOWN TIME) = 150 minuti
  • Pezzi effettivamente prodotti: 1.450 pezzi
  • Pezzi effettivamente conformi: 1.380 pezzi


Risulta perciò:

UPTIME + DOWNTIME: 2 turni/giorno x 7,5 ore/turno x 3600 sec/ora = 54.000 sec/giorno

DOWNTIME : 150 min/giorno x 60 sec/min = 9.000 sec/giorno

UPTIME: 45.000 sec/giorno


PEZZI DA REALIZZARE TEORICAMENTE :
45.000 sec/giorno/30 sec/pezzo = 1500 pezzi/giorno


AFFIDABILITÀ 


EFFICIENZA     


TASSO DI QUALITÀ  

In conclusione:

O.E.E (t) = A(t) x UE (t) x QR (t) = 0,833 x 0,966 x 0,952 = 0,766

NB :
Il primo prodotto che troviamo nella formula ( A(t) x UE(t) ) può anche essere sostituito con il valore dell'efficienza totale E(t) che viene calcolata nel seguente modo :

E' un calcolo più veloce e "grossolano" del precedente solamente per quanto riguarda le cause che generano inefficienze, cioè non distingue tra efficienza di lavorazione ed efficienza di gestione macchina ma calcola un efficienza che già ingloba tutte le cause. Il risultato in effetti è lo stesso.

Andiamo a vedere nel particolare.
Nel caso precedente i pezzi teorici realizzabili in un turno sono: 54.000 sec /30 sec/pz = 1800 pz
Mentre il numero di pezzi effettivamente realizzati in un turno è: 1450 pz

E(t) = 1450/1800 = 0,805

e se facciamo A(t) x UE(t)  otteniamo lo stesso risultato = 0,805 !!!

La matematica non è un opinione !!!

Alcune considerazioni:

La natura sistemica dell'O.E.E. permette alle aziende di monitorare tre diverse variabili, sulle quali è possibile focalizzarsi di volta in volta, concentrando maggiormente gli sforzi su quello che, tra i tre indici considerati, risulta il più basso.
Un valore obiettivo di tutto rispetto della grandezza O.E.E. si aggira intorno all'intervallo 85-88%. Il Japan Institute of Plant Maintenance (JIPM), l'inventore di questo parametro, ogni anno consegna il TPM awards in cui vengono premiate tra le altre, le aziende che hanno raggiunto un valore dell'O.E.E. piuttosto elevato, pari a 88-90%..

Calcoliamo OEE

turni di lavoro al giorno (turni/giorno)
ore per turno (ore/turno)
tempo di produzione (sec/pz)
DownTime o Fermo macchina (minuti/giorno)
pezzi realizzati in un giorno (pz/giorno)
pezzi effettivamente conformi (pz/giorno)