OEE (Overall Equipment Effectiveness, hiệu suất thiết bị tổng thể) là tỷ lệ giữa thời gian máy thực sự làm ra sản phẩm đạt ở tốc độ lý tưởng và thời gian máy được lên kế hoạch chạy. Công thức gọn: OEE = Khả dụng × Hiệu suất × Chất lượng. Một máy có OEE 70% nghĩa là trong mỗi 100 phút được kế hoạch, chỉ có tương đương 70 phút tạo ra hàng tốt ở tốc độ thiết kế; 30 phút còn lại mất vào dừng máy, chạy chậm và làm hàng lỗi.
Giá trị của OEE không nằm ở con số tổng mà ở chỗ nó buộc bạn chia tổn thất thành ba nhóm có nguyên nhân khác nhau và người chịu trách nhiệm khác nhau. Bài này trình bày nguồn gốc của chỉ số, một ví dụ tính có kiểm tra chéo, bảng sáu tổn thất lớn, con số 85% “đẳng cấp thế giới” nên hiểu thế nào, và vì sao tăng OEE ở sai máy không làm xưởng ra thêm sản phẩm nào.
OEE ra đời trong hệ thống TPM
OEE gắn với Bảo trì năng suất toàn diện (Total Productive Maintenance, TPM), hệ thống được phát triển ở Nhật trong những năm 1970 và được Viện Bảo trì Nhà máy Nhật Bản (JIPM) phổ biến. Seiichi Nakajima, người thường được coi là cha đẻ của TPM, trình bày khái niệm này cho độc giả phương Tây trong cuốn Introduction to TPM, bản tiếng Anh xuất bản năm 1988. Ý tưởng chính của TPM là xoá ranh giới “người vận hành chạy máy, thợ bảo trì sửa máy”: người vận hành tự làm sạch, kiểm tra, siết chặt, phát hiện bất thường sớm, còn bộ phận bảo trì tập trung vào bảo trì phòng ngừa và cải tiến thiết bị.
Trong khung đó, OEE là thước đo để nhìn thấy những tổn thất mà kế toán không thấy. Báo cáo sản lượng chỉ nói ca này làm được bao nhiêu; OEE nói ca này lẽ ra làm được bao nhiêu và phần chênh lệch đi đâu. Một máy “chạy cả ca” vẫn có thể mất rất nhiều do dừng ngắn vài chục giây mà không ai ghi, do chạy dưới tốc độ thiết kế để tránh kẹt, hoặc do đổ bỏ hàng lỗi lúc khởi động.
Điều nên nhớ là OEE được thiết kế cho một thiết bị hoặc một dây chuyền có nhịp rõ ràng. Áp dụng máy móc vào khâu thủ công, khâu có sản phẩm thay đổi liên tục, hoặc cộng gộp cho cả nhà máy thường tạo ra con số khó diễn giải.
Cách tính OEE từng bước, có kiểm tra chéo
Ví dụ giả định: một máy đóng gói chạy ca 8 giờ (480 phút), có 30 phút nghỉ giữa ca theo kế hoạch. Chu kỳ lý tưởng là 1 phút một sản phẩm. Trong ca, máy hỏng 25 phút và mất 20 phút chuyển đổi mẫu; máy làm ra 340 sản phẩm, trong đó 17 sản phẩm lỗi.
- Thời gian kế hoạch = 480 − 30 = 450 phút. Chỉ trừ những gì thật sự không định chạy (nghỉ ca, không có đơn hàng được thống nhất từ trước).
- Thời gian chạy = 450 − 25 − 20 = 405 phút. Khả dụng = 405 / 450 = 90,0%.
- Hiệu suất = (tổng sản phẩm × chu kỳ lý tưởng) / thời gian chạy = (340 × 1) / 405 ≈ 84,0%. Phần mất ở đây gồm dừng ngắn không ghi lại và chạy chậm hơn thiết kế.
- Chất lượng = sản phẩm đạt / tổng sản phẩm = 323 / 340 = 95,0%.
- OEE = 0,90 × 0,840 × 0,95 ≈ 71,8%.
- Kiểm tra chéo: OEE = (sản phẩm đạt × chu kỳ lý tưởng) / thời gian kế hoạch = 323 / 450 ≈ 71,8%. Hai cách phải ra cùng một số; lệch nhau là có lỗi trong dữ liệu.
Cách kiểm tra chéo cũng cho thấy ý nghĩa vật lý của OEE: máy này có 450 phút, nhưng chỉ “mua” được 323 phút giá trị. Khoảng 127 phút còn lại chia thành 45 phút dừng máy, khoảng 65 phút chạy chậm và dừng ngắn, 17 phút làm hàng lỗi. Con số phân rã này mới là thứ đem đi họp, không phải 71,8%.
Sáu tổn thất lớn và chúng rơi vào thành phần nào
Truyền thống TPM chia tổn thất thiết bị thành sáu loại. Mỗi loại thuộc về một thành phần của OEE và thường cần một kiểu biện pháp khác:
| Tổn thất | Thành phần OEE | Ví dụ ở xưởng | Hướng xử lý điển hình |
|---|---|---|---|
| Hỏng hóc thiết bị | Khả dụng | Đứt dây đai, cháy mô tơ, lỗi cảm biến | Bảo trì phòng ngừa, phân tích nguyên nhân gốc, bảo trì tự quản |
| Chuẩn bị và điều chỉnh | Khả dụng | Đổi khuôn, đổi mẫu, chỉnh máy sau khi đổi | SMED: chuyển việc chuẩn bị ra lúc máy còn chạy |
| Dừng ngắn và chạy không tải | Hiệu suất | Kẹt phôi vài chục giây, cảm biến báo sai, chờ vật liệu | Ghi nhận tự động, sửa nguồn kẹt, cấp liệu ổn định |
| Giảm tốc độ | Hiệu suất | Chạy 80% tốc độ thiết kế vì sợ lỗi | Tìm nguyên nhân phải giảm tốc, phục hồi tình trạng máy |
| Lỗi trong quá trình | Chất lượng | Đường hàn hở, sai kích thước, làm lại | Kiểm soát thông số, chống sai lỗi (poka-yoke) |
| Tổn thất khi khởi động | Chất lượng | Hàng bỏ đi trong lúc máy ấm lên sau đổi mẫu | Chuẩn hoá quy trình khởi động, giảm số lần đổi |
Kỹ thuật SMED (Single-Minute Exchange of Die) do Shigeo Shingo hệ thống hoá là ví dụ rõ nhất về việc tấn công đúng một ô trong bảng. Thời gian đổi mẫu giảm thì không chỉ khả dụng tăng: xưởng có thể chạy lô nhỏ hơn, tồn kho giảm, và tổn thất khởi động trên mỗi sản phẩm cũng giảm theo. Đây là lý do nhiều chương trình TPM bắt đầu từ thời gian chuyển đổi.
Con số 85% “đẳng cấp thế giới” nên hiểu thế nào
Tài liệu về OEE thường nêu mốc 85% là “đẳng cấp thế giới”, với cấu phần khoảng 90% khả dụng, 95% hiệu suất và 99,9% chất lượng; nhân lại ra xấp xỉ 85%. Mốc này hay được gán cho Nakajima và truyền thống TPM. Nó hữu ích như một hình dung về mức tổn thất tối thiểu ở dây chuyền sản xuất hàng loạt, nhưng không phải một chuẩn đo được kiểm chứng trên các ngành.
Lý do thứ nhất là cấu trúc ngành. Một dây chuyền đóng chai chạy một mã hàng cả tuần có điều kiện rất khác một xưởng cơ khí đổi mẫu năm lần mỗi ca. Lý do thứ hai là định nghĩa: chỉ cần thay đổi cách tính thời gian kế hoạch hay chu kỳ lý tưởng, OEE của cùng một máy có thể chênh nhau hơn chục điểm phần trăm. Vì vậy, so OEE giữa hai nhà máy, thậm chí giữa hai máy khác loại trong cùng nhà máy, thường là so hai định nghĩa chứ không phải so hai mức hiệu quả.
Cách dùng hợp lý là so một máy với chính nó theo thời gian, với định nghĩa cố định và được viết ra. Mục tiêu nên đặt theo tổn thất cụ thể, chẳng hạn giảm thời gian đổi mẫu từ 40 xuống 15 phút, thay vì “đạt OEE 85%”. Mục tiêu theo tổn thất cho người làm biết phải làm gì; mục tiêu theo con số tổng thường chỉ sinh ra áp lực làm đẹp số.
Những cách làm OEE đẹp mà xưởng không khá hơn
Khi OEE được gắn vào đánh giá thành tích, những thủ thuật sau xuất hiện gần như chắc chắn. Biết trước để viết định nghĩa chặn chúng:
- Đặt chu kỳ lý tưởng chậm: lấy tốc độ đang chạy thay vì tốc độ thiết kế hoặc tốc độ tốt nhất từng đạt. Hiệu suất lập tức gần 100% và tổn thất giảm tốc biến mất khỏi báo cáo.
- Trừ thời gian đổi mẫu khỏi thời gian kế hoạch: coi chuyển đổi là “kế hoạch” chứ không phải tổn thất. Khả dụng tăng vọt, động lực làm SMED mất.
- Tính hàng sửa lại là hàng đạt: sản phẩm phải làm lại nhưng cuối cùng qua kiểm tra được ghi là đạt ngay lần đầu, che mất chi phí làm lại.
- Mở rộng khái niệm “không có đơn hàng”: mọi lúc máy chờ vật tư hay chờ người đều được xếp vào nhóm không kế hoạch.
- Lấy trung bình cộng OEE nhiều máy: máy nhỏ ít quan trọng kéo con số chung lên. Nếu buộc phải gộp, cần gộp theo thời gian hoặc tính trên điểm nghẽn.
- Không ghi dừng ngắn: chỉ ghi các lần dừng trên năm hay mười phút; hàng trăm lần dừng vài chục giây bị đẩy vào “hiệu suất” mà không ai biết nguyên nhân.
Một hệ đo trung thực thường làm OEE ban đầu giảm. Ban lãnh đạo nên được báo trước điều này, nếu không dự án sẽ bị coi là thất bại ngay tháng đầu tiên chỉ vì nó bắt đầu nói thật.
OEE, TEEP và câu hỏi tăng ở máy nào
OEE chỉ đo trong thời gian kế hoạch. Muốn biết thiết bị được khai thác đến đâu so với toàn bộ thời gian lịch (24 giờ, 7 ngày), dùng TEEP = OEE × hệ số sử dụng, trong đó hệ số sử dụng là thời gian kế hoạch chia thời gian lịch. Ví dụ trên, máy chạy một ca mỗi ngày, năm ngày một tuần: hệ số sử dụng là 450 × 5 / (1.440 × 7) ≈ 22%, TEEP chỉ khoảng 16%. TEEP thấp không xấu nếu thị trường không cần nhiều hơn; nhưng trước khi mua máy mới, TEEP cho biết máy cũ còn bao nhiêu dư địa bằng cách chạy thêm ca.
Quan trọng hơn, OEE chỉ đáng đầu tư cải thiện ở điểm nghẽn. Giả sử dây chuyền có ba máy nối tiếp, công suất thực lần lượt 70, 50 và 65 sản phẩm mỗi giờ. Sản lượng cả dây chuyền là 50, quyết định bởi máy thứ hai. Tăng OEE máy thứ nhất từ 60% lên 80% chỉ làm hàng chờ trước máy thứ hai dày thêm; dây chuyền vẫn ra 50 sản phẩm. Tăng OEE máy thứ hai thêm mười điểm thì sản lượng cả dây chuyền tăng gần như tương ứng, cho tới khi điểm nghẽn chuyển sang máy khác.
Đây là chỗ OEE gặp Lý thuyết ràng buộc của Goldratt. Nhiều nhà máy theo dõi OEE cho mọi máy và thưởng cho mọi tổ tăng OEE, kết quả là tồn kho bán thành phẩm phình ra mà sản lượng giao không đổi. Bảng OEE nên có một dòng in đậm cho máy đang là điểm nghẽn, và đó là nơi dồn kỹ sư, phụ tùng, người vận hành giỏi nhất.
Bắt đầu đo OEE ở một xưởng vừa và nhỏ
Không cần phần mềm để bắt đầu. Một tờ ghi chép thiết kế tốt và kỷ luật ghi đủ trong bốn tuần đã cho nhiều thông tin hơn mọi bảng điều khiển đắt tiền chưa được dùng:
- Chọn một máy, ưu tiên máy nghi là điểm nghẽn (nơi hàng chờ trước nó dày nhất, nơi hay phải tăng ca).
- Viết định nghĩa trên một trang: thời gian kế hoạch gồm gì, chu kỳ lý tưởng lấy từ đâu (thông số nhà sản xuất hoặc tốc độ tốt nhất đã chứng minh), hàng đạt là gì. Ký tên và giữ nguyên trong ít nhất ba tháng.
- Lập bảng mã nguyên nhân dừng máy, tối đa mười hai mã, kèm một ô “khác” để phát hiện mã còn thiếu.
- Người vận hành ghi mọi lần dừng trên một ngưỡng (ví dụ hai phút) vào tờ ghi chép theo ca; dừng ngắn hơn ước tính qua phép trừ.
- Cuối tuần, tổng hợp theo biểu đồ Pareto: ba nguyên nhân lớn nhất thường chiếm hơn nửa tổn thất.
- Chọn một nguyên nhân, xử lý bằng một vòng PDCA, đo lại. Sau khi thói quen ghi đã vững mới nghĩ tới cảm biến đếm và phần mềm.
Thứ tự này quan trọng: số hoá một quy trình ghi chép chưa ai tin chỉ tạo ra dữ liệu sai nhanh hơn. Khi người vận hành đã thấy dữ liệu của họ dẫn tới sửa chữa thật, họ sẽ tự ghi đầy đủ hơn.
Câu hỏi thường gặp
Chu kỳ lý tưởng nên lấy theo thông số nhà sản xuất hay theo thực tế?
Thông số nhà sản xuất là trần lý thuyết, đôi khi không đạt được với vật liệu thực. Tốc độ tốt nhất từng duy trì ổn định trong một khoảng thời gian đủ dài là lựa chọn thực tế hơn. Điều cấm kỵ là lấy tốc độ trung bình đang chạy, vì như vậy tổn thất giảm tốc bị xoá khỏi phép đo.
OEE có dùng được cho khâu lắp ráp thủ công không?
Có thể dùng biến thể, nhưng ý nghĩa yếu hơn vì không có thiết bị quyết định nhịp. Với khâu thủ công, các chỉ số như sản phẩm đạt trên giờ công so với thời gian chuẩn, tỷ lệ đạt ngay lần đầu và thời gian chờ việc thường dễ hiểu và dễ hành động hơn. Một số nơi dùng OEE cho cả trạm làm việc có người, khi đó cần thống nhất rõ chu kỳ chuẩn.
Thời gian bảo trì phòng ngừa có tính vào tổn thất khả dụng không?
Tuỳ định nghĩa, và đó là lý do phải viết ra. Nhiều nơi coi bảo trì định kỳ có lịch là thời gian không kế hoạch để không làm nản việc bảo trì. Cách chặt hơn tính nó là tổn thất để khuyến khích rút ngắn thời gian bảo trì. Chọn cách nào cũng được, miễn nhất quán.
OEE và năng suất lao động liên quan với nhau thế nào?
OEE đo hiệu quả khai thác thiết bị, còn năng suất lao động đo đầu ra trên giờ công. Ở dây chuyền mà một người trông một máy, tăng OEE gần như tăng thẳng năng suất lao động. Ở nơi một người trông nhiều máy, OEE có thể tăng nhưng số giờ công cũng tăng vì cần thêm người xử lý sự cố, nên phải đo cả hai.
Có nên công khai OEE từng máy trên bảng ở xưởng không?
Công khai giúp người vận hành thấy kết quả việc mình làm, nhưng chỉ có tác dụng khi đi kèm phân rã tổn thất và hành động đang làm. Một con số trần treo trên bảng dễ biến thành bảng xếp hạng, khiến tổ yếu giấu dừng máy. Nên hiển thị xu hướng, ba nguyên nhân lớn nhất và việc đang xử lý.
Ngoài OEE còn chỉ số nào cho thiết bị nên theo dõi?
Hai chỉ số bổ sung phổ biến là MTBF, thời gian trung bình giữa hai lần hỏng, và MTTR, thời gian trung bình để sửa. MTBF tăng cho thấy bảo trì phòng ngừa có hiệu quả; MTTR giảm cho thấy chẩn đoán và phụ tùng sẵn sàng tốt hơn. Hai chỉ số này giải thích vì sao thành phần khả dụng thay đổi.
