六大指标与设备的相关分析（上）

在企业经营过程中，主要的投入是5M(人－Man；机器－Machine；原材料－Material；钱－Money；方法－Method或管理Management)，而用以评估这些投入是否具有成效的指标为：P(生产量)、Q(质量)、C(成本)、P(交期)、S(安全、卫生、环境)、M(工作士气)。表2-1表示这六大指标与5M之间的关系。

从表2-1中，可以了解六大指标项下尚有若干量化的指标，用以衡量企业的人、机、料、方法等投入的绩效。以设备为例，可以使用设备综合效率或故障损失金额，来衡量该企业设备的利用程度，甚至可作为企业推行TPM等改善活动成效的衡量数值，及目标拟定的量化值。

目前，多数业者大都熟悉五力分析在企业经营绩效上的运用，经由财务比率分析来诊断企业经营状况，进而调整企业本身素质和设定管理重点与目标。

反观在工厂管理方面，若问及设备管理部门，多数均不知设备的运转率及制品的生产量是其管理的重点，因为他们认为设备的运转率状况是属于制造部门的管理项目，但如果问制造部门，若不是不清楚，就是拿着报表读取生产量的数据，这种现象岂能称之为管理?

当然，设备运转率会随着生产计划及负荷计划而变动，因此设备技术部门与保养部门，均必须以提高设备的综合效率为管理目标，并非只当作是制造部门的管理项目。

所以，企业在拟定管理目标时，必须有一管理指标，以明确目标及部门间的责任划分。以下单就设备的生产量(P)、质量(Q)、成本(C)、交期(D)、安全(S)、意识(M)等六大指标项目，分别介绍各项的重要衡量指标。

 生产量指标的相关分析

在目前生产成本日高的情况下，对于现有设备使其具有最高效率的运用，以降低制造成本及减少无谓的投资是极值得研究的课题。而PM原本即为向设备综合效率挑战的手法，在设备尚未完全开动的状态下，管理的焦点集中在防止因设备运转所引起的质量不良，及设备能源的节省和维护费用的削减上。尤其在工厂生产手段由人力转换到设备的今天，如何减少设备投资，且能完成生产需求的生产计划，此即为设备的运转计划；换句话说，为了要使突发故障减至最低，或因设备不良所造成的产品质量不良降至最小程度，应该进行计划保养，以使设备综合效率提升。

引入TPM，首先必须面对的课题便是消灭故障。要使设备不发生故障，必须建立有组织、有系统的设备保养制度，进行示范线(Model Line)的选定、MTBF分析手法的教育、设备长时间故障的对策、管理系统的整备；而保养部门则筹划以保养计划为中心的活动效率化；制造部门则负责培育实施PM的人才，并以这些人为核心，使自主保养活动更活跃。

设备并非容易发生故障，但若不对生产过程中每一设备及工程设备群组的可靠性做综合管理，则由于每一设备的寿命有差异，一旦发生故障，会使得工程整体的运转率降低，因此对每部设备的最适整备周期应加以研究，以实现工程中不同寿命的设备群同时计划整备的经济性。

此综合管理，可以作为判定设备寿命的依据，使整备费用减少，并防止因突发故障所引起的停机损失。当然，由于设备的多样化、台数的增加，制定设备停运计划亦日趋困难，也是促成设备实施计划整备的重要原因。

设定计划整备时，必须具有能预测设备重点部位寿命的点检技术；若点检技术无法确定时，则须由过去故障统计的可靠性资料来预测寿命。这些基本资料的收集必须结合生产、保养、维修与设计等部门成一完整体系来完成。

(一)故障、损失。

1.故障定义、分类与损失结构。

所谓故障，即对象(系统、机器、零件等)丧失其规定的机能。而规定的机能，系指对象应达到最高效率的能力。

一般而言，故障可分为突发型故障与劣化型故障两大类。突发型故障可依故障停止时间长短，再细分为致命故障、长时间故障、一般故障、小停止等，只要依据设备故障的实际状况加以考虑并制定对策，即可解决此类故障；

劣化型故障则又可分为机能低下型故障及质量低下型故障，机能低下型是指设备虽可正常运作，但产出量却逐渐下降；

而未知是设备那个部位发生劣化，逐渐使所生产的产品发生质量不良，即形成质量低下型故障。由以上这些故障所造成的损失，有故障损失、小停止和空转损失、调整损失、速度异常损失不良品损失、保养费用损失事故发生损失等，并以表2－2表示。

2.可靠度与故障对策。

减少故障、损失可以从人和设备两方面共同努力。根据墨菲法则(Morphy Rule)，机器设备可靠度和监督者的人数及重要性成反比，亦即通过设备可靠度的提升，可以减少监督人员的配置。所谓可靠度，指设备、机器、系统本来具有的条件，即在规定期间内适当达到要求机能的机率。

通常机器设备的可靠度可分为五大类：

(1)设计可靠度——指材质、结构、强度等。
(2)制造可靠度——指零件加工、装配的精密度等。
(3)安装可靠度——指设备安装、配线配管的配置、试车调整等。
(4)运转操作可靠度——指操作条件、负载条件等。
(5)维护可靠度——指与维护质量、精密度等有关的可靠度。

为了维持这些可靠度，须针对设备基本条件加以整备及培训机器设备使用的方法，并对设备及保养的流程做解析，如此才能维持制造良品的设备条件，使设备发挥生产最高效率。表2－3中，归纳故障对策的五大重点。读者可依其内容自行检视。

3.重点设备判定与故障损失衡量。

设备故障的时间长短会因生产特性、设备种类及大小而不同，机械组装工业的设备突发故障大多在1小时左右，若能详细分析故障内容，且有计划地实施保养，实际上花费在保养上的时间可能只是突发故障处理时间的一半。

根据保养人员的午餐时差，可实行午休保养。若有必要，因出勤时差而实施傍晚3小时计划保养，如此可防止因保养人员过分劳累，无法充分保养，并避免设备因连续运转，导致连续运转故障。

以午休时差进行午间小整备保养，或生产部门以自主保养的方式，全员参加日常保养，要使故障减半或减低1/5,1/10并非难事；不过，大部分公司的人事制度稍嫌僵化，以致时差出勤的状况较难实现，这就是为何TPM须由全员参加的原因。

即使是行政部门，其效率与弹性化，仍是实施TPM相当重要的课题。目前大多数的工厂还是不愿意停止重点设备运行来进行保养，非得等设备停摆才抢修，这是巫待突破的观念。

为了使PM活动更有效率及成果，必须在现今工厂所处的生产环境及有限人员、费用中，定出重点设备或生产线。一般重点设备，是指在生产面、质量面或保养效果上有较高要求者；所谓生产面，指故障多的设备、因故障而造成生产减少的设备、多种少量生产的设备或接近最终工序的设备、生产时间有问题的设备、常因故障而导致生产延误的设备等；而质量面，则为影响质量大的设备、质量变动大的设备等。另外，对于保养费用的多少亦有评价的必要。

表2-4是重点设备判定使用的表例，表内各区分、项目可依生产形态、工厂类别不同而有所变更，千万不可原表照搬，以免造成每部机器设备都是重点设备，或是连一部机器设备都不是重点设备的后果。另外，故障停机或不良状况损失的衡量标准，也会因景气状况而不同。

例如某设备每月生产A产品13,000个，不良率0，制造成本如表2-5，产品单价1,000元(台币)。该设备每月运转130小时，生产速度为100个/小时，某月该设备故障时间共计8小时，试问停机损失若干?

有关此类的损失，应采用“因故障而引发的利润损失与未发生该故障时的利润的差额”来分析。

若该设备处在有充分余裕的状态下，虽发生故障，但可利用多余时间来补足生产量，因此所花费的仅为修理费用，其故障损失为零。

若该设备处在饱和生产状态下，则故障引起的损失为生产量的减少(800个)，但同时也省下800个材料费及变动费[800×(300＋50)]，真正损失为：(1000-350)×800=520,000(元)

类似此类的分析，在制作重点设备判定表时，应充分考虑，并定期修订，以符合现状需求。当然，由于设备故障、产量减少，所引发销售减少的机会成人也不容忽视。

(二)设备综合效率(OEE)

设备综合效率系用来评估设备效率状况，以及测知设备运转损失，研究其对策的一种有效程式，由日本能率协会顾问公司所开发，简称为OEE。

1.设备综合效率定义。

设备的综合效率基本构成如表2-6。从这个构成要件，我们可以判断设备是否充分发挥其性能。基本上，综合效率愈接近100%愈好，但受到各种因素影响，若设备的综合率能维持在85%以上，已经算不错了，当然这又会因业别、生产形态的不同而有所差异。以下我们就针对构成设备综合效率的项目加以说明，表2-7为设备综合效率的结构分析图。

要分析设备综合效率为何不高，可由现场记录的设备停运转时间表来分析。

通常交期异常是使设备停运转的时间占最多，工序变换占第二位；因此，应朝交期异常及工序转换方面着手改善，广泛考虑相关原因，追根究底地改善。

2.设备综合效率运算式。

设备综合效率的运算式解析如下：


 

负荷时间=日历工作时间一计划停机时间一设备外部因素停机时间

开动时间=负荷时间一故障停机时间一设备调整初始化时间

其中：

时间运转率＝负荷时间与设备扣除停机后实际运转时间的比率。

性能运转率＝速度运转率及实际运转率的乘积。

良品率＝实际制成的良品数量与加工数量之比，其中不良品数包括不良废品及返修品。

负荷时间＝每天或每月设备必须运转的总时间，

即由设备的可操作时间中，扣除生产计划的休息时间、保养时间、日常管理必要的晨会时间或其他休息时间等。

运转时间＝负荷时间扣除故障、准备、刀具更换及其他停机时间。

投入数量＝良品数与不良品数的合计。

C.T.=Cycle time,为周期时间。

在此举一个实例来说明设备综合效率的运算方法。

3.设备综合效率练习

Y公司生产机车，员工约2000人，有6个主力工厂，其中K厂主要负责引擎盖的成型，以供应M厂的加工需求。
K厂内有员工30人，除正常斑外，更须采取小夜班及假日加班方式来完成M厂的需求量，但长久下来，造成员工体力不堪负荷，因而人员的流动性相对增加。为了减低成本，若不有效解决这个问题，势必影响该厂的经营素质。
K厂的陈厂长听说TPM对于设备效率化收益颇大，因此打算在K厂引进TPM，以便改善这种困境。

K厂的干部对于该厂的问题有下列看法：

陈厂长：“本厂生产的瓶颈在于800吨一号机，以目前M厂的需求，每周须加四天的小夜班外，尚须假日加班，才能按时交货。K厂上班时间每天是505分钟，其中包括用餐及休息合计1小时，而在实际勤务的445分钟内，还包括晨会及检查、清扫等20分钟，因此生产线实际开动的负荷时间为425分钟。

且800吨一号机的理论周期时间为0.8分钟，因此在正常开动时间内，每天应该有531个产出，但实际上却只有310个，经实际测得周期时间为1.1分钟，而每天变换工序及故障停机时间平均约70分钟，其他尚有各种极短时间的设备停止运转。每天约10次以上。”

品管课张课长：“还好，800吨一号机的制品质量水准都能维持在不良率2%，否则纵使全力生产，也只是徒费成本而已。”
根据以上资料，请回答下列问题：
(1)K厂的800吨一号机其设备综合率为多少?
(2)为了提高设备综合效率，应朝那些方面改善较具成效?
(3)如果M厂每日需求量为490个，设备综合效率至少应提升至多少，才不必实施加班?

【设备综合效率的计划参考解答】

假设：
A：一班的实勤时间＝505
B：一班的计划休止时间＝80
C：一班的负荷时间＝A－B＝(505－80)＝425
D：一班的停止损失时间＝70
E：一班的运转时间＝C-D=355
G：一班的生产量＝310
H：良品率＝98%
I：理论周期时间＝0.8
J：实际周期时间＝1.1

即：
F：实加工时间＝JG=1.1×310=341
T：时间运转率＝E/C×100%＝355/425×100%＝83.5%
M：速度运转率＝I/J×100%＝0.8/1.1×100%＝72.7%
N：纯运转率＝F/E×100%＝341/355×100%＝96.05%
L：＝性能运转率＝M×N×100＝72.7%×96.05%×100＝69.8%
设备综合效率＝T×L×H×100＝83.5%×69.8%×98%×100＝57.1%

4.运用与分析

经计算出设备综合效率后，即可依其计算值加以解析，以寻找出提高设备综合效率最具成效的方法。有关问题(2)及问题(3)，请读者自行思考回答。不过由本例可知，若能提高设备性能运转率(即L)，对设备综合效率的提高收益颇大，而提高设备性能运转率，意味着避免设备故障，即追求设备零故障。

(三)零故障与保养工程

在防止设备故障方面，可分成三个方向来进行：(1)人员技术的提升；(2)设备的改善；(3)营运的系统化。对于故障防止的详细实施方法，将在第四章第八步骤及第九步骤中再加说明。而设备零故障的实施方向整理如表2－8。

由设备零故障的具体实施方向，可知保养工作是一种投资，是为了实现设备零故障、降低不良率而必须投下的成本。在所有工业中，保养工程(Maintenance Engineering)可说是最基本的工作，也是生产管理的主要活动之一。为使保养工作的投资最具效益，一般采用保养记录或最低保养成本模式分析等方式。

保养记录的处理及其活用方法，可作为管理活动及设备技术者的能力水准评价，因为保养记录及其利用状况是管理设备的基本，也是工厂领导最想看到的。

有的工厂相当早即开始采用PM系统，将保养记录及整备修理以传票形式作为保养卡，整齐地收在保养单位的档案内。但详细翻阅记录内容后，发现都是记录一些不重要的情报，即使长期记录，也不可能利用此卡作为管理或技术性活动的参考资料。保养技术者在实施管理或技术活动时，若不能依据事实的正确数据或情报，则与以经验为基础的熟练工来做判断并无任何差异，实不能称为保养工程(Maintenance Engineering)。保养技术活动必须以图面或技术资料为媒体，当设备发生故障时，会依故障的现象、原因、结果加以分析，并明确找出其因果关系，且因果关系的归纳要根据科学手法及事实的资料来进行。

随着设备投资的比例增加，设备保养业务的重要性也日益重要，因此，保养相关业务，必须在有限的人员下，作最有效率的处理。为提升设备生产效率，须使因设备引起的突发故障减至零，即通过各种角度作技术分析，切实执行计划性的保养作业(检查、注油、定期整备等)、延长设备寿命、突发故障作业处理时间的降低，这种活动称为提升设备可靠性的设备研究。

另外，若无法经济性的实施设备零故障保养作业时，应尽可能朝提高设备效率性能着手，此称为设备保养性的研究；例如分析缩短修理时间的零件交换方式，及修理整备方式的改善等，选定改善设备信赖性的研究题目，正确把握保养作业，使改善问题明显化，并作出改善着眼点一览表，使改善事项更能明确的执行。

改善的基本信息就是保养记录，改善目的是为减少经常因设备所引起的突发故障作业处理及故障发生后的作业处理。此外，保养记录尚可应用在以设备为单位所发生的各种保养作业特性分析，如突发故障修理、计划整备、改良保养、计划点检、换油、调整、扫除等，这些保养记录的基本信息可称为MTBF(Mean Time Between Failures的简称)分析，即设备或零件的平均故障间隔时间，也就是说，这种分析能帮助我们制定保养的周期，有助于提高设备效率性能及达到设备零故障。

(四)平均故障间隔与平均修复时间

1.MTBF (Mean Time Between Failure，平均故障间隔)。

(1)定义：指设备两次故障间隔时间的平均值。

(2)目的：根据其平均值，判断下次设备可能的故障时间，在该日期前，预先做点检或更换，如此，可避免生产中故障引起的停工损失，属于计划保养中的预防保养。

MTBF＝负荷时间/总故障件数
MTRF尚可作为预估某一期间的故障机率，以作为判断保养或更换零件的参考依据，例如：
某设备的A零件，故障率为0.02次/时，则其MTBF为1/0.02=50小时，若欲了解未来4小时的故障机率，可用1-e－rt来计算(r是故障率，t是时间)，所以未来4小时故障的机率=1-e-0.02×4=1-0.9231=0.0769=7.69%

2.MTTR (Mean Time To Repair，平均修复时间)

(1)定义：设备每次故障后至修复正常运作所需时间的平均值。

(2)目的：评估修理技术能力及修理机动性是否良好，是衡量保养部门绩效的一项参考指标。

MTTR=故障停止总时间/总故障件数
假设某公司近两年的故障总时间及故障件数平均资料如下试计算MTTR，并略作说明。

由以上MTrR的数值演变状况，可以约略了解保养能力或保养的支持能力已有提升。

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