Calcolo indice OEE: formula, esempio e software MES - Heuris

Il software MES spiega nel dettaglio come l'efficienza di un macchinario sia stata calcolata e permette di vedere quanto segue.

• Storico dell'efficienza. L'efficienza di un macchinario cambia nel tempo, per questo il software MES la calcola ad intervalli regolari e ne conserva sempre lo storico. Noterai subito se ci sono miglioramenti o peggioramenti, e potrai capire quali misure adottare sulla base di dati reali.
• Valutazione dell'efficienza divisa per fattori. Tempo, produttività e qualità sono mostrati separatamente, così da individuare con facilità il problema che sta alla base dell'inefficienza del macchinario o del reparto.
• Dettaglio delle inefficienze. Nelle schermate specifiche vedrai i dettagli delle perdite fattore per fattore. Nella schermata del tempo trovi quante pause ci sono state, le motivazioni e come si distribuiscono lungo il turno. In quella della qualità vedi esattamente quando sono stati prodotti i pezzi difettosi e quale difetto presenti ogni singolo pezzo.

La formula è un prodotto di tre rapporti, ciascuno dei quali vale al massimo 100%.

OEE = Disponibilità × Prestazione × Qualità

La natura moltiplicativa è l'aspetto che viene sistematicamente sottovalutato. Tre fattori che valgono singolarmente il 90%, valore che a molti sembrerebbe eccellente, producono un OEE del 72,9%, cioè quasi trenta punti di capacità produttiva che non si trasformano in pezzi buoni. È il motivo per cui un indice unico dice molto più di tre indicatori letti separatamente, e insieme il motivo per cui migliorare un solo fattore non sia comunque sufficiente.

La disponibilità misura il tempo effettivamente lavorato rispetto al tempo totale a disposizione dell'impianto. Si ottiene dividendo il tempo effettivamente lavorato per il tempo di capacità produttiva. Le perdite che la erodono sono ad esempio i guasti, i fermi, i tempi di set-up e di attrezzaggio, la manutenzione, la mancanza di materiale o di operatore, e ogni fermata che sottragga capacità all'impianto.

La prestazione confronta i pezzi realmente lavorati con il numero ideale di pezzi che si sarebbero potuti produrre nel tempo effettivamente lavorato, applicando il tempo ciclo di riferimento. Le perdite tipiche sono gli arresti per piccoli inconvenienti, le cosiddette micro fermate che durano pochi secondi e che nessun operatore registra, e la riduzione della velocità di lavorazione, spesso adottata in modo tacito per contenere gli scarti o per compensare l'usura di un utensile.

La qualità è il rapporto fra i pezzi conformi e i pezzi lavorati. Le perdite si concentrano negli scarti, nelle rilavorazioni, che vanno conteggiate come perdita anche quando il pezzo viene poi recuperato perché hanno comunque consumato capacità, e nei pezzi non conformi prodotti durante l'avviamento, cioè i tempi di start-up, che nelle lavorazioni a caldo o nello stampaggio possono pesare in misura considerevole.

L'esempio che segue si riferisce a un turno singolo di otto ore su un centro di lavoro, con un tempo ciclo di riferimento di due minuti a pezzo.

Il turno ha dunque prodotto 192 pezzi buoni contro i 240 che sarebbero stati teoricamente possibili impegnando l'intero turno di 480 minuti. Sono 48 pezzi che non escono dall'impianto, ossia poco meno di un'ora e quaranta di capacità che il turno ha consumato senza trasformarla in valore, ed è precisamente ciò che misura la colonna dell'OOE con il suo 80,0%. La colonna dell'OEE, escludendo la pausa dal denominatore, ferma il confronto ai 230 pezzi producibili nei 460 minuti pianificati e restituisce quindi un 83,5% che ignora quei venti minuti. Su duecentoventi giorni lavorativi e due turni, la differenza fra le due letture vale alcune centinaia di ore all'anno, una quantità che nessuna azienda considererebbe accettabile se la vedesse scritta in fattura.

Lo stesso turno, con gli stessi 192 pezzi buoni, restituisce dunque 83,5% oppure 80,0% a seconda di dove si collochi la pausa operatori. Il divario di 3,5 punti nasce da una sola voce da venti minuti su un turno solo; su un impianto con manutenzione programmata, cambi turno e riunioni di reparto lo scostamento fra le due convenzioni supera senza difficoltà i dieci punti, ed è questa la ragione per cui confrontare l'indice di due stabilimenti senza prima verificare quale tempo sia stato posto al denominatore produce classifiche prive di qualunque significato.

Su questo punto esistono convenzioni diverse, ed è qui che due aziende possono dichiarare indici molto lontani fra loro pur lavorando allo stesso modo. La prassi più diffusa esclude a monte le fermate pianificate, cioè pause, manutenzione programmata e riunioni, restringendo il denominatore al solo tempo pianificato di produzione. Con quella convenzione, nell'esempio precedente i venti minuti di pausa uscirebbero dal calcolo e l'indice salirebbe di alcuni punti.

Ciò non significa che le fermate pianificate vadano ignorate. Heuris le classifica con causali dedicate, cosicché l'imprenditore possa in ogni momento distinguere la quota di indice persa per scelta da quella persa per evento subito, e decidere consapevolmente dove intervenire. La scelta del calcolo (o dei calcoli) è facoltativa e parametrabile nel software Heuris lasciando al cliente la massima libertà di decisione.

L'indice OEE nasce negli anni sessanta all'interno della Toyota Motor Corporation, viene poi codificato da Seiichi Nakajima e diffuso nel mondo dal Plant Maintenance Committee della Japan Management Association. In Italia è stato divulgato dall' Associazione italiana di manutenzione e fa parte dell'impianto della Total Productive Maintenance. In quella codifica le cause di inefficienza sono ricondotte a sei famiglie, due per ciascun fattore, ovvero guasti e set-up per la disponibilità, micro fermate e riduzione di velocità per la prestazione, difetti di processo e perdite di avviamento per la qualità.

Il riferimento classico della letteratura TPM colloca la soglia di eccellenza attorno all'85%, come prodotto di una disponibilità del 90%, di una prestazione del 95% e di una qualità del 99%. Va però detto con chiarezza che si tratta di un traguardo pensato per la produzione di serie a ciclo continuo, e che applicarlo senza adattamenti a una lavorazione a commessa con cambi frequenti conduce a conclusioni prive di senso.

Nella manifattura italiana di piccola e media dimensione, dove la varietà di codici è alta e i lotti sono corti, un valore stabilmente sopra il 75% rappresenta già un risultato di solido. Più del valore assoluto conta comunque la sua tendenza nel tempo e la coerenza del metodo di calcolo, perché un indice misurato sempre allo stesso modo, anche se severo, è infinitamente più utile di un indice generoso che cambia convenzione ogni trimestre.

Molte aziende calcolano l'indice con un foglio di calcolo alimentato dai rapportini di fine turno, e ottengono un numero che ha l'apparenza del dato ma la sostanza della stima. Le ragioni sono tre e ricorrono con impressionante regolarità. La prima è che le micro fermate non vengono registrate, perché nessun operatore annota un'interruzione di quaranta secondi mentre sta lavorando. La seconda è che la compilazione avviene una tantum nella giornata o solo a fine turno, a memoria, quando gli eventi delle prime ore si sono già confusi. La terza è che i tempi ciclo di riferimento sono spesso quelli caricati anni prima a gestionale, mai riconciliati con la realtà della macchina di oggi.

L'effetto combinato di queste tre distorsioni ha una direzione sola, ossia verso l'alto. Un indice raccolto a mano tende sistematicamente a descrivere una fabbrica migliore di quella che realmente è, e la decisione presa su quel numero eredita per intero l'errore.

Il passaggio dal foglio di calcolo a una rilevazione strutturata apre però una scelta preliminare, ossia quale tipo di sistema adottare, tema affrontato nel confronto fra MES e MOM.

Heuris calcola l'indice ad intervalli regolari e lo aggrega su tre livelli, cioè il singolo macchinario, il gruppo produttivo e il reparto, mantenendo per ciascuno lo storico completo. Ogni valore resta scomponibile fino all'evento elementare che lo ha generato, sicché da un OEE di reparto insoddisfacente si arriva in due passaggi alla macchina, al turno e alla causa che ne è responsabile.

L'indice, del resto, è utile quanto lo sono le azioni che ne discendono. Per questo Heuris affianca al calcolo la classificazione delle causali di fermo, il confronto fra tempo ciclo reale e tempo ciclo di riferimento e la tracciatura del difetto sul singolo pezzo, elementi che trasformano una percentuale in un elenco ordinato di interventi possibili. Quando poi la fabbrica dispone di dati di campo affidabili, gli stessi numeri alimentano la schedulazione a capacità finita, perchè una pianificazione costruita su tempi veri è l'unica che regga l'urto del reparto. Il livello al quale l'indice viene calcolato dipende peraltro dall'architettura del sistema, giacchè un MES presidia l'esecuzione di reparto mentre un MOM abbraccia l'intero perimetro delle operations, distinzione che abbiamo trattato nella pagina dedicata ai sistemi MES e MOM.

Un calcolo attendibile dell'OEE presuppone che il dato nasca dove nasce il fenomeno, cioè in reparto e nel momento in cui l'evento accade. Heuris acquisisce i dati direttamente dai macchinari attraverso i protocolli di campo, ovvero SCADA, OPC-UA, PLC e MODBUS, e li integra con le dichiarazioni degli operatori raccolte da panel touch o da tablet, riservate a ciò che la macchina non può sapere, come la causale di una fermata o la natura di un difetto.

Dove esiste già un gestionale, Heuris non lo sostituisce ma vi si affianca, prelevando gli ordini di produzione e restituendo i consuntivi, secondo la logica descritta nella pagina dedicata all' integrazione con l'ERP. Il funzionamento di dettaglio della rilevazione, insieme alle resistenze organizzative che ne accompagnano l'introduzione, è trattato nella pagina sulla raccolta dati.

Che cosa significa OEE

OEE è l'acronimo di Overall Equipment Effectiveness, ovvero efficacia complessiva dell'impianto. Misura la quota di tempo in cui un impianto produce pezzi conformi alla velocità prevista, combinando disponibilità, prestazione e qualità in un unico valore percentuale.

Come si calcola l'indice OEE

Si moltiplicano fra loro tre rapporti, ossia il tempo effettivamente lavorato diviso il tempo di capacità produttiva, i pezzi prodotti diviso i pezzi teoricamente producibili in quel tempo, e i pezzi conformi diviso i pezzi prodotti. Il risultato è una percentuale compresa fra zero e cento.

Un OEE dell'85% è un buon risultato

L'85% è la soglia di eccellenza indicata dalla letteratura TPM per la produzione di serie. Nella manifattura italiana di piccola e media dimensione, con lotti corti e cambi frequenti, un valore stabile sopra il 75% costituisce già un risultato solido.

Le pause e la manutenzione programmata vanno incluse nel calcolo

Dipende dalla convenzione adottata. Heuris calcola l'indice sul tempo totale e considera perdita di valore anche i fermi pianificati, perché escluderli rischia di mascherare un eccesso di manutenzione preventiva e di consentire che le inefficienze vengano riclassificate come fermate programmate.

Qual è la differenza fra OEE e TEEP

L'OEE rapporta la produzione buona al tempo di capacità produttiva dell'impianto, mentre il TEEP la rapporta al tempo di calendario, cioè alle 24 ore di tutti i giorni dell'anno. Il TEEP serve a capire quanta capacità potenziale resti inutilizzata prima di decidere un nuovo investimento.

Si può calcolare l'OEE senza un software MES

Si può, con fogli di calcolo alimentati dai rapportini, ma il risultato tende sistematicamente a sovrastimare l'efficienza, perché le micro fermate sfuggono alla registrazione manuale, la compilazione a fine turno avviene a memoria e i tempi ciclo di riferimento sono spesso obsoleti.

Quali dati servono per calcolare l'OEE

Servono il tempo disponibile del turno, i tempi e le causali di fermo, il tempo ciclo di riferimento dell'articolo in lavorazione, il numero di pezzi prodotti e il numero di pezzi non conformi fra scarti e rilavorazioni.

Su quali livelli Heuris calcola l'indice OEE

Su tre livelli, ovvero singolo macchinario, gruppo produttivo e reparto, ciascuno con storico completo e con la possibilità di risalire dall'indice aggregato all'evento elementare che lo ha determinato.