Мониторинг загрузки станков в небольшом цехе: как посчитать OEE и чем снимать данные

Что считать: загрузка и OEE простыми словами

Когда цех говорит «станок загружен на 80 %», за этой цифрой может стоять что угодно: доля смен, в которые станок включали, доля времени с открытой программой или время, когда луч действительно резал. Для расчёта цены часа, которую разбирает статья про нормо-час станка, нужна третья величина, а мерят её реже всего.

Формулы такие, как их приводит OEE.com.

• Плановое время = смена минус перерывы. Часы, когда цех не собирался работать, в расчёт не входят.
• Доступность = время работы ÷ плановое время. Наладка, смена листа, ожидание металла и поломки уменьшают числитель.
• Производительность = (расчётное время цикла × число изготовленных деталей) ÷ время работы. В цехе с разовыми заказами расчётным считают время по управляющей программе: расчёт CAM или таблицы режимов.
• Качество = годные детали ÷ все изготовленные.

Потери при этом делят на шесть видов: две потери доступности (отказ оборудования и наладка), две потери производительности (короткие остановки и сниженная скорость) и две потери качества (брак в установившемся режиме и брак при выходе на режим). Разбивка есть на странице про шесть больших потерь и помогает не спорить, «чья» это потеря, а искать, в каком из шести пунктов она лежит.

Пример расчёта OEE одного станка за смену

Условный волоконный лазер 3 кВт, одна смена. Все цифры в таблице иллюстративные, их нужно заменить своими замерами.

Проверка вторым способом: годная работа 255 × 0,95 = 242 минуты, делим на плановые 420 и получаем те же 57,7 %.

Станок потерял 120 минут из 420 на остановках, то есть 28,6 % планового времени. Эти потери лежат вне самого лазера: металл привезли поздно, файл пришёл с ошибкой, лист меняли вручную. Производительность в 85 % говорит, что оператор снижал подачу на мелких контурах или станок выжидал паузы в продувке. Пять процентов брака на тонких перемычках надо смотреть отдельно, например по требованиям к DXF.

Для сравнения: на OEE.com мировым классом называют 85 % при доступности 90 %, производительности 95 % и качестве 99 %, а большинство производств, как там сказано, ближе к 60 %. Эти цифры вышли из массового автомобильного производства. Мастерскому цеху с разовыми заказами 85 % ставить целью нет смысла, правильнее сравнивать цех с самим собой месяц к месяцу.

Цех из четырёх станков: что показал мониторинг

Возьмём условный цех, где работают один оператор на лазере и один на двух фрезерах, а CO2-станок загружает владелец по мере заказов. Плановое время смены 420 минут, цифры за типичный день.

Средний OEE по цеху получился около 45 %. У каждого станка своя причина, и для каждой своё решение.

• Лазер. Металл раскладывают на паллеты накануне вечером, а файлы проверяют до смены. Ожидание в 45 минут сократилось до 15, и станок отдал обратно 30 минут в смену. За 247 рабочих дней это 124 часа в год. Если по нормо-часу лазера из статьи про себестоимость, 2020 ₽, посчитать эти часы по себестоимости, получится около 250 тысяч рублей, но только при условии, что на эти часы есть заказы.
• CO2-станок. Простои здесь означают нехватку заказов, а не плохую работу цеха. Решает загрузку не оператор, а продажи, подробнее об этом в статье про совмещение маркетплейса и заказов.
• Фрезер 1325. Станок ждёт программу, а программист один и занят ещё и лазером. Здесь помогает выделенное время на подготовку управляющих программ накануне или помощник на 20 часов в месяц, как описано в статье про рост из гаража в цех.
• Фрезер 6090. Один человек обслуживает два станка и пока налаживает один, второй стоит. Это вопрос расстановки работ по сменам, покупать станок или нанимать людей не нужно.

Без замеров такой цех, скорее всего, решил бы покупать второй лазер. Замеры показывают, что на лазере 120 минут из 420 уходит на остановки вне станка, и дешевле начать с организации смены.

Чем снимать данные

Журнал и счётчики стойки

С этого начинают, потому что стоит это ноль рублей, а за неделю показывает главную потерю. Оператор отмечает время начала и конца простоя и выбирает код причины из короткого списка: нет материала, нет программы, наладка, ремонт, обслуживание, нет заказа, перерыв. Хватает шести-семи кодов: длинный список оператор у станка читать не станет.

Датчик тока и счётчик электроэнергии

Станок, который режет, потребляет больше, чем станок, который ждёт, и по этой разнице видно, работает он или стоит. Компания FourJaw (Великобритания), например, строит свою систему на неинвазивных датчиках-клещах, которые надевают на питающий кабель, и заявляет, что подключение не требует вмешательства в ПЛК станка. Самодельный вариант собирается из трёхфазного счётчика с интерфейсом Modbus: счётчик WB-MAP3E от Wiren Board измеряет ток, мощность и энергию и на сайте производителя стоит от 5 500 ₽ (цена на 3 октября 2026 года, в зависимости от исполнения до 14 240 ₽).

Чтобы не обмануться, порог подбирают замером: записывают мощность, когда станок включён, но стоит, и когда он режет, и ставят порог между значениями. Паузы короче 10–20 секунд не считают остановкой, иначе перемещение между контурами превратится в простой. У лазера в простое всё равно потребляют чиллер и вытяжка, поэтому датчик лучше ставить на кабель источника или всей машины и подбирать порог отдельно. Причину простоя датчик не определит, её по-прежнему записывает оператор, кнопкой или в журнале.

Протоколы и готовые системы

MTConnect — открытый протокол для чтения данных со станков. Он построен на XML поверх HTTP и работает только на чтение. Агент для него бесплатен и открыт под лицензией Apache 2.0, но работает только со станками, у которых есть выход на эти протоколы. На недорогих станках с ЧПУ для дерева и CO2 с китайскими стойками такого интерфейса, как правило, нет, там остаются датчик тока и журнал. Для новых станков развивается интерфейс OPC UA: инициатива umati под эгидой VDW и OPC Foundation собирает под него стандартные описания для станков.

Готовые системы вроде FourJaw и Memex MERLIN подключают станки через датчики на кабелях и протоколы FOCAS, OPC и MTConnect, а Memex ещё и через адаптеры для старых машин. Цены на их сайтах не опубликованы, и перед покупкой стоит выяснить, поставляют ли их в Россию и как оплачивать. Российское решение класса MES, 1С Оперативное управление производством, отвечает за планирование и диспетчеризацию, учёт брака и контроль сроков. Подключение станков к нему среди основных функций на странице решения не названо, а цену считают по числу рабочих мест.

С чего начать: порядок на месяц

Затраты на этом пути небольшие. Только счётчики на четыре станка по ценнику выше обойдутся от 22 000 ₽, ещё нужны трансформаторы тока, питание и компьютер или шлюз, который запишет данные. Готовую систему с отчётами и подпиской имеет смысл рассматривать, когда станков становится больше пяти или когда журнал перестают вести.