نحوه محاسبه زمان تولید ماشین آلات بسته بندی/بابک شیرخانی

  نحوه محاسبه زمان تولید ماشین آلات بسته بندی

چگونه می توان تاثیرات کلی تجهیزات را محاسبه کرد

سردرگمی بسیاری در رابطه با OEE (تاثیرات تجهیزات کاربردی) و اصطلاحات بهره وری و سودمندی وجود دارد. در این مقاله همه ی این موارد را بررسی می کنیم.

در مورد مزایای OEE خیلی ساده می توان گفت که به تولید و مدیریت برای بازبینی و حذف اتلاف تجهیزات کمک می کند.

OEE یک مقوله ی زودگذر نیست. و چندین دهه است که نقش اساسی و بنیادین خود را دارد. واژه های سودمندی(effectiveness) و بهره وری(efficiency) مدت هاست که استفاده می شوند. در ابتدا پیش از آن که درباره ی OEE بحث کنیم باید تعریف روشنی از سودمندی و بهره وری داشته باشیم.

سودمندی اصطلاحی است که به تولید در انتهای فرآیند پردازش مربوط می شود و در واقع منظور از سودمندی میزان تولیدی است که در انتهای عملیات پردازش حاصل شده است.

اگر ماشین یا سیستم شما قابلیت تولید 100 محصول را در ساعت داشته باشد و فقط بتواند 70 تا تولید کند سودمندی آن 70% است اما نمی دانیم بهره وری آن چقدر است. چرا که بستگی به تعداد اپراتورها، انرژی ، مواد و...دارد. نمی دانیم میزان بهره وری برای آن که 70% سودمندی حاصل شود چقدر است.

اگر یک ماشین یا سیستم با یک اپراتور50% سودمند باشد و با دو اپراتور به 65% سوددهی برسد پس سودمندی به بیش از 30% افزایش یافته (65، 30% بیشتر از 50 است) اما بهره وری تا 50% براساس کار سخت تنزل پیدا کرده است!

به این ترتیب می توان کیفیت را براساس تولید قابل سنجش ارزیابی کرد. اگر در کار تولید بطری نوشیدنی هستید و همه ی بطری ها را از محصول پر کرده و لیبل گذاری کنید کیفیت کار شما 100% است. اما اگر نیمی از بطری ها به دلیل خطا در بسته بندی و مواد پر نمی شوند کیفیت کار شما 50% است. در این مثال سودمندی کار شما 100% است. اما میزان بهره وری آن تنها 50% است.

یک مثال ساده

OEE همان طور که از نامش پیداست درباره ی سودمندی است: OEE درباره ی میزان تولید ممکن یک ماشین و تولید واقعی آن است. یک روش ساده و سریع برای محاسبه ی آن وجود دارد: اگر حداکثر سرعت تئوریک را (مثلا 60 محصول در هر دقیقه) در نظر بگیرید در پایان 480 دقیقه شیفت کاری 28800 محصول خواهیم داشت.

1 شیفت = 8ساعت = 480 دقیقه

حداکثر تولید= 60 محصول در دقیقه

28800=60×480

پس لازم است میزان تولید را در پایان عملیات محاسبه نماییم. اگر تنها 14400 محصول خوب تولید شده باشد آیا به این معناست که میزان سودمندی 50% است؟

A-P-QS of OEE

چرا فرمول OEE در تصویر 1 شامل قابلیت دسترسی (A) ، اجرا (P) و کیفیت (Q)می شود؟ این عبارات چه معنایی دارندو چه کاربردی دارند ؟ آن ها به ما کمک می کنند دریابیم 14400 محصول دیگر چه شدند. OEE ما را به فراتر از محاسبه ی سنتی بهره وری می برد و ما را یاری می دهد میزان بهره وری را به بیش از 150% برسانیم.

OEE به سه بخش عمده تقسیم می شود:

OEE= availability, performance, quality

قابلیت دسترسی، عملکرد، کیفیت

هر روزی که OEE 50% را داریم واحدهای دیگر را به طرق مختلف از دست می دهیم و ره خسارت ساختاری، هزینه ی خودش را دارد. اگر 14400 تولید را به دلیل نقص ماشین از دست می دهیم در نصف حداکثر سرعت، کیفیت را از دست می دهیم. این امر کاملا با تولید 28800 محصول در سرعت کامل تفاوت دارد و 14400 تولید ضایع می شود.

بهره وری عبارت است از:

ساختن محصول درست – تولید صحیح یا SKU در میزان سرعت مناسب (سرعت اجرا و عملکرد)

تولید به روش صحیح- بدون دوباره کاری، خطا یا اتلاف (کیفیت)

تولید در زمان صحیح- تولید براساس برنامه ریزی و جریان صحیح ماشین، کاهش زمان اتلاف (قابلیت دسترسی)

چگونه می توان فهمید که از جریان صحیح تولید خارج شده ایم؟ و چگونه می توان از وقوع این اتفاق در آینده جلوگیری کرد؟

قابلیت دسترسی

برمی گردیم به مثال بطری، یک شیفت کاری استاندارد 480 دقیقه است. عملیات ما 10+30+10 دقیقه طول می کشد. زمان استراحت میان کاری 2 بار است هر کدام 35 دقیقه که تغییر شیفت انجام می شود و 60دقیقه زمان استراحت ماشین در خلال عملیات است. ماشین در بقیه ی زمان در حال انجام کار است؛ در حالت جریان (running mode)

زمان استراحت = 10 دقیقه صبح + 30 دقیقه ناهار +10 دقیقه بعد از ظهر = 50 دقیقه

تغییر کار : 35×2 دقیقه = 70 دقیقه

زمان استراحت ماشین = 60 دقیقه در هر شیفت کاری

جمع کل= 180 دقیقه زمان بی کاری (از دست رفته)

یعنی ما 180 دقیقه را از دست می دهیم و 300 دقیقه برای کار مفید و موثر برایمان باقی می ماند. حتی اگر بقیه ی زمان را با سرعت کامل بدون هیچ اتلاف کیفیت برای کار مفید در اختیار داشته باشیم هرگز نمی توانیم بیش تر از 62.5 % در طول یک شیفت کاری مفید باشیم. این نسبت را به صورت "قابلیت دسترسی" در نظر می گیریم.

300 دقیقه = 180 دقیقه – 480 دقیقه

قابلیت دسترسی62.5% = 480÷ 300

بگذارید ببینیم چگونه می توانیم از 62.5% زمان باقی مانده مان استفاده کنیم.

اجرا (عملکرد)

فرض کنیم سیستم بسته بندی ما یک چرخه ی زمان یا تکت تایم ایده آل دارد و برای تولید هر بطری یک ثانیه وقت گرفته می شود و در هر دقیقه 60 بطری تولید می شود. (تکت تایم takt time از واژه ی آلمانی taktzeit گرفته شده که به چرخه ی زمان ترجمه شده و هر مرحله را برای خطوط تولید صنعتی تنظیم می کند)

در 300 دقیقه ی باقی مانده سیستم یا ماشین می تواند 18000=60× 300 بطری تولید کند. بنابراین اگر در پایان این شیفت کاری 18000 بطری تولید شود سرعت عملکرد 100% است. اگر تولید در سرعت کمتر باشد زمان چرخه 1.5 ثانیه خواهد بود و می تواند تا حداکثر سرعت 3/2 کاهش بیابد و بنابراین عملکردش 66.7% می شود. خروجی واقعی عملکرد 66.7% ، 12000 بطری خواهد بود.

300 دقیقه @ 1 ثانیه هر بطری =60× 300 بطری = 18000واحد

1.5 ثانیه هر بطری = 1.5 ÷ 1 = 3/2 = 66.7% عملکرد (کارآیی)

66.7% × 18000 بطری = 12000 واحد

عملکرد 66.7% در این مرحله به معنای اتلاف 100= 33.3% × 300 یا میانگین 40=60×3/2 بطری در هر دقیقه است.

اگر در این قسمت همه ی خروجی قابل عرضه باشد میزان تاثیر گذاری چقدر خواهد بود؟

از 480 دقیقه 180 دقیقه زمان عدم اجرای عملیات از دست رفت و 100 دقیقه به دلیل سرعت آهسته ی زمان چرخه تلف شد بنابراین بهره وری تا این جا می شود:

41.7% = 480/ ((100+180) – 480)

کیفیت بهره وری بستگی دارد به مقدار بطری هایی که براساس معیار تولید می شوند. اگر از 12000 بطری 3000 تا خارج از معیار باشند نسبت کیفیت این تولید، 75% است.

75% = 12000 / (3000 – 12000) یا به عبارتی 60 بطری در هر دقیقه = 50 دقیقه در کیفیت از دست رفته

180 دقیقه را بابت عدم انجام عملیات از دست می دهیم از 300 دقیقه ی باقی مانده 100 دقیقه بابت سرعت پایین عملیات از دست می رود و از 200 دقیقه ی باقی مانده 50 دقیقه بابت ضایعات تلف می شود.

در نتیجه خط تولید 150 دقیقه برای جریان کامل تولید در اختیار دارد.

ما به صورت نظری 28800 = 60×480 بطری تولید می کنیم. در پایان 9000 تا قابل عرضه هستند. بنابراین میزان بهره وری کلی تجهیزات 31.25% است.

OEE 31.25% = 28800÷ 9000

31.25% = (75%) کیفیت × (66.7%) کارآیی× (62.5%) قابلیت دسترسی

زمان برابر است با پول

OEE زمان خالص براساس زمان معکوس (converted) است اما 1 تکت تایم برابر است با 1 بطری. بیشتر اپراتورها به جای آن که بگویند در زمان takt 1.5 ثانیه کار می کنم می گویند: امروز 40 محصول در دقیقه تولید کردم. که همان معنا را می رساند. 15 دقیقه توقف به معنای از دست دادن 200 بطری بالقوه است که در آن زمان امکان داشت تولید شود.

OEE به اپراتورها، مهندسین و دپارتمان های لجستیک و به هر شخص دیگری که مشمول عملیات تولید است این آگاهی از بهره وری را می بخشد . در واقع همه ی کسانی را که در امر تولید نقش دارند به سوی کارآیی و بهره وری بیشتر هدایت می کند.

OEE به روش مستقیم

OEE و روش اصلی اش چندین دهه است که در صنایع دیگر استفاده می شوند و به تازگی وارد حوزه ی بسته بندی شده اند. گرچه مفاهیم آن ساده اند اما تعاریف، مشخصات و کاربردشان به طور قابل ملاحظه ای متنوع است. برای پیش گیری از استفاده از آن به عنوان معیار و ابزار عملکردی داخلی و میان کارخانه ها، باید آن را به صورت انفرادی برای هر کارخانه در نظر گرفت.

هدف ارائه ی تعریف عمومی و فرمت صفحه گستر مستقیمی از روش OEE است که آن را به صورت واضح و روشن توضیح دهد.

تعریف عملی OEE

OEE بهره وری کلی در فرآیند تولید است. بهره وری از همه ی فعالیت های مرتبط در مدت عملیاتی تعریف شده است؛ همه ی فعالیت هایی که در امر تولید محاسبه می شوند اعم از پرسنل و ورودی ها که در تولید و فعالیت های وابسته به یکدیگر نقش دارند. و فرآیند تولید از آغاز تا انجام را در بر می گیرد تا میزان هدر رفت را کاهش دهد.

OEE به عنوان راهکاری برای بررسی هزینه ها در زمان عملیات شناخته می شود که عملکرد و سرعت واقعی تولید(سنجش واقعی مدرج و سنجش توقف) را در بر می گیرد و تقسیم می شود به سرعت نرمال یا وضعیت جایگزین و سپس ضرب در کیفیت یا خروجی تولید کیفیت می شود که از مجموع همه ی ورودی ها به دست آمده است.( از اجزای مصرف شده ، تلف شده، دوباره کاری، خراب یا محاسبه نشده در خلال فرآیند تولید)

کیفیت کسر منهای 1 اتلاف است (اتلاف و دوباره کاری). دوباره کاری معمولا در مبحث کیفیت بررسی می شود چرا که تفکیک آن از اتلاف دشوار است. کیفیت مربوط به اجزای معیوب خط تولید نیست اما در خط تولیدی که باید بررسی شود قرار می گیرد. زمان و اصطکاک هایی مانند انتقال و جایگزینی در فرآیند تولید پیوسته سبب تولید، تدارک و ایجاد مواد معیوب و ناقص می شوند.

حوزه ی آنالیز

OEE گرچه می تواند بر پایه ی تولید و یا شیفت کاری انجام شود؛ معمولا ادغام تولید یک هفته یا یک ماه طول می کشد زیرا ممکن است واحدهای کوچک تر دیتای آماری برای تصمیم گیری نداشته باشند. گرایشات و مقایسه های ویژه می توانند در طول یک ماه در همان تولید و خانواده ی محصولات با همان اندازه ها و فرمول های داده شده، اِعمال شوند.

کمتر از 10080 دقیقه (یک هفته) در زمان عملیات برای تصمیم گیری اهمیتی ندارد اما ممکن است برای هم تراز سازی کافی باشد و تضمین کند که نتایج پیش بینی شده حاصل می شوند.

برخی کمپانی ها در گذشته PM، پاکسازی، آموزش و تغییر روششان را پنهان می کردند. و آن ها را تحت عنوان زمان تولید برنامه ریزی نشده یا زمان ویژه قرار می دادند. این امر در حقیقت بخشی از طبیعت فرآیند تولید است.

زمان برنامه ریزی تولید، زمانی است که محصولات تعریف شده باید تولید شوند. اما این فرآیند بستگی به فعالیت ها و موقعیت هایی دارد که باید ملاحظه و اجرا شوند (مانند تعطیلات) تا تضمین کنند برنامه صحیح و معقول است.

ساعات یا زمان تقویم شامل مجموع فعالیت های عملی اجرایی یا بالقوه ای است که باید در طول یک هفته(10080 دقیقه) یا یک ماه(43800 دقیقه) یا مدت معین انجام شوند.

همچنین زمان تقویم برای دوباره کاری یا ضایعات هم در نظر گرفته می شود. اگر هر عملیاتی تغییر یابد مقدار OEE صفر در نظر گرفته می شود. فراخوان کاربری(practical recall) به اتلاف و هدر رفت کلی می پردازد.

هر گونه ملاحظات کاری و برنامه ریزی در ارتباط با OEE سنجیده می شوند. می توان OEE را با نسبت های دیگری هم مانند قابلیت برنامه ریزی در زمان های کار گسترش داد و نقش آن ها را به عنوان نسبت ها یا هزینه های عملیات بررسی کرد. OEE با اکثریت صنایع به شیوه ی ساده اما قدرتمندی تناسب دارد.

ارقام بالای OEE نشان دهنده ی کار تولیدی بهینه ی بالا هستند. OEEنقشه ی راه بینش، ویژگی ها و مشخصات همه ی فعالیت های دیگر است مانند پیشرفت مداوم، سود کم، six- sigma و اطلاعات محاسبه ی سطح بالاتر. و دریچه ی درستی برای مشاهده ی هزینه ی کیفیت فراهم می کند.

OEE و هزینه ی کیفیت

هزینه ی کیفیت به معنی هزینه ی تولید و خدمات کیفیت نیست بلکه به معنای هزینه ی خلق نکردن تولید و خدمات کیفیت است. (برای اطلاعات بیشتر به ASQ – انجمن آمریکایی کیفیت مراجعه شود)

هر زمان کاری هدر می رود نتیجه ی آن در هزینه ی کیفیت مشخص خواهد شد. وقتی درباره ی اتلاف و هدر رفت صحبت می کنیم می توانیم به تعریفات متعددی از انواع اتلاف ها نظر افکنیم مانند : اتلاف انتظار، تولید زیاد، ابتکار، انتقال، حرکت، آسیب های ورودی، تولید محصولات معیوب، مراحل کاری غیر لازم ، تاخیر و درنگ.

OEE تصویر واضح و قدرتمندی از توانایی تولید کیفیت یا چگونگی تعامل دسترسی (زمان)، کیفیت (تولید خوب) و عملکرد(سرعت) ارائه می دهد. اتلاف در کسری از زمان اتفاق می افتد که فرآیند تولید تحت کنترل است. این اتلاف مربوط به زمان اتلاف در عملیات و ضایعات و دوباره کاری ایجاد شده در خلال عملیات است.

محاسبه ی بهره وری تجهیزات: راهنمای عملی

حالت عملی (operative mode) فقط زمان تولید برنامه ریزی شده را در بر نمی گیرد بلکه شامل طبیعت فرآیند تولید و فعالیت های پشتیبان آن هم می شود. که به یکدیگر وابسته و مرتبط هستند و لازم است طبق برنامه انجام شوند تا تولید تنظیم شده انجام پذیرد. و تولید براساس تغییر شیوه، پاکسازی و مطابق با اصول بهداشتی باشد.

مفهوم زمان تلف شده (down time) در قابلیت دسترسی

down time ماشین را به زبان ساده می توان به دو بخش تقسیم کرد: رویدادها ی برنامه ریزی شده و برنامه ریزی نشده ی زمان تلف شده. رویدادهای برنامه ریزی شده را می توان به عنوان رویدادهایی تعریف کرد که در آن ها هیچ خروجی قابل فروشی عرضه نمی شود. مثلا تعطیلات از جمله رویدادهایی هستند که به مدیریت، دولت یا هر دو تحمیل می شوند. برخی می گویند می توان

تعطیلات را در نظر نگرفت چرا که تصمیمات مدیریتی در آن زمان اجرا نمی شوند. همچنین برخی می گویند می توان رویدادهای برنامه ریزی شده را به چندین طبقه تقسیم کرد. اما مهم ترین قسمت ها، ماشین آلات و واحدهای OPS هستند. واحد OPS را هم می توان به مجموعه های ماشین های اولیه و ثانویه ، مناطق، نقص ها و ...تقسیم کرد.

ماشین های اولیه (PM) واحدهای OPS هستند که شامل تجهیزات سرمایه گذاری می باشند که مستقیما در بسته بندی نقش ندارند مانندunscramblers ، شستشو دهنده ها، فیلرها، کلاهک گذاران، لیبل گذارادن، کارتنِرها ، ماشین های بسته بندی جعبه ای، پلاتیزِرها و...

ماشین های ثانویه(SM) واحد OPS کوچکتر هستند که بسته را انتقال می دهند، تغییراتی در آن اعمال می کنند، ارتباط می دهند، بازرسی، کدگذاری و مارک گذاری انجام می دهند مانند مبدل ها، ترکیب کنندگان، تقسیم کننده ها(وقتی از OP واحد اولیه جدا می شود)، کدگذاران(لیزر، جوهر افشان، چاپ و...)، سنجش گران وزن، اشعه ی ایکس، بازبینی گاما، پرکننده ی مستقل، بازرسین کلاهک یا لیبل، واحدها ی جدا سازی (مستقل از واحد اصلی OP و...)

بیشتر کمپانی ها به ویژه آن ها که توانایی کمی در شناسایی زمان اتلاف یا خسارت برنامه ریزی نشده دارند باید از آنالیز وسیع OEE و سنجش توده (lumped)یا تراکم(aggregate) استفاده کنند تا روش های سنجش دیتا را ارتقا ببخشند. همه ی زمان ها باید براساس دقایق سنجیده شوند نه ساعات. و برای دقت بیشتر از ارقام اعشاری استفاده می شود.

می توان واحد OPS را به عنوان VE (تقویت ارزش)، VA (تولید ارزش یا ارزش افزوده) و NVA (عدم افزایش ارزش مثل conveyor که به تولید از نقطه ی A به B بدون تحریک هر گونه نقص) به حساب آورد ؛ تکنیک قدرتمندی که در تولید وارد بسته بندی می شود.

OEE به طور کلی به فرآیند تولید یا بسته بندی وابسته است اما لازم نیست که این گونه باشد. عملیات ساخت، توزیع و ...می توانند هر کدام به صورت جداگانه بررسی شوند اما مرزهای آن ها و روش استاندارد در همه ی خطوط و کارخانه ها باید کاملا مشخص باشد. چرا که اگر مرزها متفاوت باشد در هنگام استفاده ار ارزش های OEE در کمپانی ها نیاز به کار بیشتری است.

در حقیقت OEE مسیر گسترده ای از اتوماتیو تا الکترونیک را شامل می شود. این تکنیک قدرتمند را می توان با منابع وسیع قابل دسترسی که در اختیار دارد و شیوه شناسی کاربردی اش برای کوچک ترین عملیات از جمع آوری دستی دیتا گرفته تا بزرگ ترین سازمان دهی ها با ابزار نرم افزار پیشرفته و سیستم های جمع آوری دیتای اتومات به کار گرفت. OEE یکی از کاربردهای اصلی برای تصدیق و هم تراز سازی سرمایه برای اجرای Pack ML را در اختیار دارد.