IT V PRŮMYSLU III: MES SYSTÉMY, 11.5.2016 Automatizované systémy sledování a vyhodnocení efektivity výroby (OEE) Ing. Pavel Říha Process Automation Solutions An ATS Company
Otázky z praxe Pracuje náš výrobní proces opravdu efektivně? Která výrobní linka/stroj pracuje efektivně a která ne? Kde jsou úzká hrdla ve výrobě? Jaké jsou nejčastější příčiny ztrát? Můžeme snížit ztráty a zvýšit efektivitu? Jak? Kdy je optimální čas provést údržbu stroje? Jaký výrobek způsobuje největší výrobní problémy a proč? Vyrábíme kvalitně? Pokud ne, tak proč ne? Jaká směna pracuje nejefektivněji? Pracuje naše údržba efektivně? Který pracovník resp. skupina údržby ano a který ne? Proč?
OEE-DTM systémy Systémy OEE-DTM (Overall Equipment Efficiency DownTime Management) jsou určeny pro kontinuální sledování výrobních procesů (zařízení, linek, strojů, apod.), detekci a záznam jednotlivých událostí a stavů a identifikaci vzniku a příčin případných prostojů a dalších ztrát. Účel OEE-DTM systémů: sledování výkonnosti a efektivity výroby v reálném čase identifikaci neefektivních procesů, odhalení úzkých hrdel výroby přesné určení skutečné příčiny prostojů či snížení výkonnosti, optimalizace rutinních prostojů minimalizaci neplánovaných odstávek a výpadků odhalení skryté kapacity výroby optimalizaci preventivní údržby i údržby po poruše okamžitý a snadný přístup k aktuálním i historickým informacím o využití výrobního zařízení
OEE-DTM a Process Automation Solutions Zkušený, proškolený integrátor řešení: GE Digital OEE Wonderware Performance Software SimaticIT OEE PMSOEE (modul systému PMS) Výsledek výzkumně-vývojového projektu Informační systém monitoringu efektivity a výkonnosti výrobních zařízení OEE-DTM za přispění dotace Ministerstva průmyslu a obchodu v rámci programu TIP pro podporu výzkumu a vývoje (2010 2011). Spoluřešitelé a garanti správnosti metodiky: Technická Fakulta České zemědělské univerzity (katedra jakosti a spolehlivosti strojů) Česká společnost pro údržbu
Teoretický úvod Process Automation Solutions An ATS Company April 2015 Doc. Vers.: 2
Quality Performance Availability Ztráty výkonnosti a efektivity Calendar Time Loading Time Non production time Operating Time Downtimes - general factory vacation - public holidays Flawless Production Maximal Possible Production Real Production Real Production Quality Loss - rejects Speed Loss - speed reduction - small stops Planned: - maintenance - setup/changeover - production startup - cleaning Non Planned - failures - reparation after failure - material shortage - operator shortage - delay of planned downtime - weekends - general maintenance - no 3 rd shift
Klíčové ukazatele výkonnosti a efektivity Availability A Poměr času, kdy zařízení pracuje (vyrábí) vůči celkovému času, kdy bylo plánováno aby pracovalo Failure rate F Poměr času, kdy je zařízení v poruše vůči celkovému času, kdy bylo plánováno aby pracovalo. Performance W Poměr reálné rychlosti zařízení k rychlosti ideální. Quality Q Podíl kvalitních výrobků vůči všem vyrobeným. A [%] = Operating Time / Loading Time F [%] = Failure Time / Loading Time W [%] = Ideal Cycle Time / Real Cycle Time = (Total Pieces Ideal Pieces) / Operating Time Q [%] = Good Pieces / Total Pieces OEE [%] (Overall Equipment Effectiveness) OEE = A * W * Q NEE [%] (Net Equipment Effectiveness) NEE = F * W * Q TEEP [%] (Total Effective Equipment Performance) OEE vztažené k celkovému kalendářnímu času TEEP = OEE x (Loading Time / Calendar Time) MTTF (Mean Time To Failure) střední doba do vzniku poruchy MTTR (Mean Time To Repair) střední doba mezi vznikem poruchy a navrácením systému do provozuschopného stavu, tj. času pro odstranění poruchy MTBF (Mean Time Between Failures) střední doba mezi výskyty poruch v systému
OEE Overall Equipment Effectiveness Klíčový ukazatel efektivity činnosti výrobních zařízení OEE = Availability x Performance x Quality x 100 [%] Hodnota pro světové špičky 85% Běžné firmy 40 60% Denní odchylky mohou činit až 10% Identifikace, analýza a minimalizace prostojů OEE factor World Class Availability 90.0% Performance 95.0% Quality 99.9% Total OEE 85.0% Cílem je maximalizovat absolutní hodnotu OEE a minimalizovat odchylky
Analýzy výkonnosti a efektivity OEE a další ukazatele (A, W, Q) zodpovídají otázky typu: Máme dobrou/špatnou efektivitu výroby Která linka / stroj je lepší než jiná Největší ztráty máme např. ve výkonnosti Neodpovídají na otázky PROČ? stanovení příčiny (a tedy i rady, co konkrétního je třeba zlepšit). Pokročilé analýzy: Downtime Management Performance Analysis Quality Management Detailní vyhodnocení událostí dle vzniku, příčiny, časových vazeb, produktu, směny.
Sledování mezičasů údržby Běžná porucha: příchod operátora diagnostika poruchy odstranění poruchy nájezd stroje TTR Komplexní porucha: příchod operátora diagnostika poruchy pokus o odstranění poruchy příchod specialisty opakovaná diagnostika poruchy odstranění poruchy nájezd stroje TTR
Základní postup implementace 1) Step-by-step:. Řešení začít na pilotním stroji / lince, která vykazuje největší příznaky úzkého hrdla efektivity. Řešení postupně rozšiřovat na další linky / stroje.. 2) Six Sigma principy:. Definice požadavku, výběr procesu/stroje Sběr dat získání podkladů Analýza dat získání informací, stanovení doporučení Provedení nápravných opatření Sledování, zda opatření splnila účel.
Benefity zavedení automatizovaného sledování a vyhodnocení OEE 1) Zvýšení OEE (průměrně o 10 15%), tj. zvýšení kvalitní produkce bez nutnosti investic či jiných průvodních nákladů, z toho: Kvalita: cca 1% (ale i až 40% u výrob s počáteční vysokou zmetkovitostí) Výkonnost: cca 2-5% (ale i až 25% u výrob s počátečním nevyladěným strojním parkem) Pohotovost: (technická dostupnost zařízení) až o 10 40%, zejména: snížení počtu a délky trvání neplánovaných odstávek (poruchy) snížení času potřebného k přestavení a nájezdu výroby při změně produkce snížení času potřebného k sanitaci a čištění zařízení snížení času na preventivní a operativní údržbu minimalizace ztrátových časů vzniklých nedostatkem materiálu či nespolehlivostí obsluhy (zpoždění dodávky materiálu, opožděné zapnutí linky po začátku směny, apod.) 2) Optimalizace údržby: Podpora proaktivní údržby na základě skutečného stavu zařízení Zvýšení efektivity údržby po poruše zkrácení mezičasů až o 20%
Je zvyšování OEE vždy pozitivní jev? Zkrácení času do uvedení stroje do provozu Zvýšení počtu operátorů / údržbářů zvýšení nákladů (mzdy,...) Minimalizace prostojů způsobených nedostatkem surovin Navýšení množství surovin ve výrobních prostorách navýšení skladových zásob, logistické problémy Zvyšování rychlosti stroje Zvýšení zmetkovitosti finanční ztráty Navýšení celkové produkce Navýšení skladových zásob nedostatečný odbyt -- Vždy je nutno zvažovat i vedlejší náklady provázející zvyšování OEE --.
Informační systémy sledování výkonnosti a efektivity procesů výroby Process Automation Solutions An ATS Company April 2015 Doc. Vers.: 2
Přehled funkcí Sběr a archivace dat ze strojů souvisejících se stavem a provozem strojů Vyhodnocení a archivace událostí strojů, automatická detekce a přiřazení příčin formou tzv. reason tree, možnost manuální kategorizace a specifikace událostí operátorem Sledování aktuálního stavu zařízení Vedení elektronického provozního deníku zařízení Automatizované výpočty OEE, jeho složek a dalších ukazatelů Downtime management zpracování a vyhodnocení odstávek Performance analysis zpracování a vyhodnocení výkonnosti zařízení (optimalizace taktu) Quality management zpracování a vyhodnocení zmetkovitosti Záznam a vyhodnocení činnosti údržby Bilancování, statistické zpracování OEE-DTM dat, reporting Zpracování všech informací v kontextu výrobní zakázky Propojení s okolními systémy (ERP, MES, CMMS/EAM)
Typická topologie klienti management: - analýzy - reporting,... server systému: - historizace - OEE engine klienti výroba: - monitoring - specifikace prostojů - poznámky sběr dat: - chod/stoj - délka taktu - dobré/vadné výrobky - alarmy a chybové stavy - další veličiny
Architektura Operator Client Report Server ERP Connector (ISA.S95, ODI) Engine Configuration Application Data Historian SQL RDB Process control other data sources
Konfigurace (1) Hlavní funkce: Definice výrobního času Kategorizace příčin ztrát, definice hierarchických stromů příčin (reason-trees) Nevýrobní čas, plánované odstávky Definice časů směn Rozvrhování pracovních skupin Model výrobního procesu Zabezpečení Administrace systému
Konfigurace (2) Hlavní funkce: Definice výrobního času Kategorizace příčin ztrát, definice hierarchických stromů příčin (reason-trees) Definice kategorií příčin Analýza a definice konkrétních příčin ztrát Sestavení do hierarchických stromů Model výrobního procesu Zabezpečení Administrace systému
Konfigurace (3) Hlavní funkce: Definice výrobního času Kategorizace příčin ztrát, definice hierarchických stromů příčin (reason-trees) Hierarchické modelování procesů Vazby položek modelu na reason-tree Vazby položek modelu a jednotlivých událostí na procesní hodnoty Model výrobního procesu Zabezpečení Administrace systému
Konfigurace (4) Hlavní funkce: Definice výrobního času Kategorizace příčin ztrát, definice hierarchických stromů příčin (reason-trees) Správa uživatelů Správa bezpečnostních skupin Přiřazení oprávnění Audit Trail Model výrobního procesu Zabezpečení Administrace systému
Konfigurace (5) Hlavní funkce: Definice výrobního času Kategorizace příčin ztrát, definice hierarchických stromů příčin (reason-trees) Předvolby Číselníky Všeobecná administrace Model výrobního procesu Zabezpečení Administrace systému
Analýzy a reporting Operátorský klient ( Real-time aplikace) Manažerský klient ( Off-line aplikace) Funkce: vizualizace aktuálního stavu linky / stroje individuální on-line analýzy záznamy mezičasů údržby supervizní řízení definice zakázek, management událostí (manuální vstupy,...) Funkce: off-line analýzy a reporting komplexní analýzy podle: linky / zařízení typu události / příčiny produktu času / směny sumární / detailní kombinace textových, tabulkových i grafických výstupů
Operátorský klient (1) Vizualizace OEE a jeho faktorů
Operátorský klient (2) Downtime Management
Operátorský klient (3) Event Logbook
Operátorský klient (4) Trendy
Operátorský klient (5) Timeline časová souslednost dějů
Operátorský klient (6) Příjem zakázek z ERP Detekce zakázky/produktu z ŘS stroje Manuální definice Produkty a zakázky
Manažerský klient (1) Ukázky výstupů analýz
Manažerský klient (2) Ukázky výstupů analýz
Speciální klientská zařízení příklady Sumární OEE informace na velkoplošném displeji ve výrobních prostorách Průmyslová uživatelská konzole pro záznam mezičasů údržby
Děkuji za pozornost... Ing. Pavel Říha Process Automation Solutions s.r.o. pavel.riha@pa-ats.com www.pa-ats.com/cz Process Automation Solutions An ATS Company