基于TOC理论的OEE的应用

摘 要：在介绍OEE与TOC理论的基础上，将两者的优缺点互补，引入IEE概念进行瓶颈诊断，开展了TPM活动以提高系统整体效率，同时提出一宏观与微观相结合的企业数据收集与处理模型。结合目前国内半导体厂实时性差的特点，介绍了一晶圆制造过程实时系统工作流程。

关键词：设备综合效率,约束理论,设备固有效率

中图分类号：C37; C931.6 文献标识码：A 文章编号：1003-353X(2005)08-0004-04

1 引言

半导体制造投资巨大，尤其是设备成本极其昂贵，因此，有效利用设备一直是企业关注的焦点。由于OEE（整体设备效率）考虑了设备所有的运行情况，计算方便准确，且更加适合柔性生产设备，弥补了传统计算效率方法的不足，因而得到了广泛的应用。但由于OEE针对的是单台设备，缺乏系统性，因此本文引入TOC理论，在对OEE与 TOC进行简要介绍的基础上，提出一基于TOC理论的OEE应用模型，将定性与定量相结合 ，以期弥补OEE的不足，提高其应用的效率。

2 OEE简介

2.1 OEE概念及计算<1>

OEE由三个基本元素构成：可用效率（AE）、性能效率（PE）、合格品率（RQ）。

2.2 OEE的分类<2>

2.1中介绍的是标准OEE的计算。另外，根据计算与分析的需要，OEE又可分为：产品OEE、需求OEE及群设备OEE。

（1）产品OEE（OEEp）：是在产品可获得情况下，对设备效率衡量的一种方法，它是在标准OEE中去除设备可运行但缺料加工的情况。

OEEd从设备开动时间内去除了计划闲置时间

2.3 OEE实质

OEE实质就是生产周期内理论加工时间和负荷时间的百分比，它可以从标准OEE的计算公式中推导出来

即实际产量与负荷时间内理论产量的比值。

2.4 利用OEE进行损失分析

利用OEE可以进行主要设备损失分析。首先，通过OEE模型各子项的分析，可以很容易地找出影响设备效率的原因，然后有针对性地解决问题，达到提高设备效率的目的。OEE根据其三类元素将设备效率的主要损失归为六大类。

如果 OEE仅仅被用作内部效率指标，则它对生产系统的贡献是微薄的。因此，OEE需要与系统化观点结合，才能实现生产系统的整体改善。

3 TOC理论<3>

TOC理论认为，对于任何一个由多阶段构成的系统来讲，如果其中一个阶段的产生取决于前面一个或几个阶段产出的话，那么，那个产出率的环节决定着整个的产出水平。换句话说，一个链条的强度是由它薄弱的环节来决定的。

在企业的整个经营业务流程中，任何一个阻碍企业去更大程度增加有效产出或减少库存和运行费的环节，就是一个“约束”， 通常也称作“瓶颈”。TOC的管理思想就是首先抓瓶颈，使严重的制约因素凸现出来，从而从技术上消除了“避重就轻”、“一刀切”等管理弊病发生的可能。由此，短期的效果是“抓大放小”，长期的效果是大问题、小问题都没忽略，从而使企业整体生产水平和管理水平日益提高。

3.2 TOC理论优缺点

优点：在生产系统中集中主要精力保证瓶颈设备的正常工作，同时保证持续改善。

缺点：在实际应用中，TOC更多地强调生产计划与控制，而局限了TOC在持续改善方面的优势。另外，TOC的一些重要步骤仍以定性方法为基础，缺乏定量化的分析方法，降低了可操作性。

4 基于TOC的OEE应用

从以上对OEE与TOC的优缺点的讨论，可见这两者之间可以取长补短、相互结合以提高系统的总体效率。具体而言，TOC为OEE提供系统化的观点，使OEE成为面向流程的绩效指标；OEE为TOC提供定量化的分析方法，增强TOC的改善能力。基于TOC的OEE方法兼顾两者优点，符合生产系统改善的系统化和定量化要求。实施改善的具体步骤

4.1 基于TOC的OEE方法于晶圆代工中的应用

要成功进行OEE管理，必须要有两个层面的模型：微观层与宏观层。

4.1.1 微观层模型

微观层模型需要收集的数据与所做的工作包

由于OEE计算包括理论产出，而这一计算要求现场数据的性。为了达到这一目的，必须对每个工艺菜单进行测量，在此基础上才能进行 OEE计算并展开进一步分析与改善，否则会造成计划与实际现场情况不符，使改善工作无章可循。因此上述工作中时间研究对OEE的计算起着至关重要的作用，是OEE应用的基础。

4.1.2 宏观层模型

宏观部分主要是将每个工作站中的数据进行整合、统计处理，并与计划相结合，进行瓶颈识别与产能分析。两者结合的工厂模型所示。

前文已知OEE=AE×PE×Q

IHw- 设备因缺料而闲置的时间，

IHh- 设备因缺人而闲置的时间。

现不考虑缺人而闲置的状况，记：固有操作效

从上述的公式推导中可知，IEE≧OEE（此处OEE指企业根据历史数据定出的计划OEE值），当IEE的值越接近OEE值，则该设备就越有可能成为瓶颈机台，因此，可以通过比较两者的值进行瓶颈识别。因此，企业可以在微层通过对设备维护信息、设备宕机信息、设备生产、空闲时间及工艺信息的及时收集计算出各设备的OEE及IEE的值，对两者的偏差超出企业所订上限的定为瓶颈，再从
宏观角度开展各类改善活动，如TPM。半导体行业是一自动化程度较高的行业，各企业几乎都有自己的MIS系统及MES系统，但对国内企业而言，企业内部部门与部门之间的联系、车间层与管理层之间的信息互动还存在很大的缺陷，重要的一点就在于系统的实时性较差，部门间的系统相互独立，使管理人员无法及时获得FAB现场的信息。就这一点，提出了一晶圆制造过程实时系统的工作流程，以供参考。

5 结束语

本文通过介绍OEE与TOC理论的特点，将两者结合起来提出一基于TOC理论的OEE应用模型，使企业能及时监测到瓶颈机台，将关注点放于重点机台，减少了分析的数据量，提高了企业的整体效率。