六西格瑪在危險化學(xué)品設(shè)備本質(zhì)安全的應(yīng)用研究

趙志強(qiáng)

唐山港集團(tuán)股份有限公司 河北唐山 063611

隨著科技進(jìn)步與發(fā)展，危險化學(xué)品領(lǐng)域自動化、信息化水平迅速提升，設(shè)備本質(zhì)安全已成為將火災(zāi)、爆炸要素相隔離、防止或降低“可燃物”、“點(diǎn)火源”、“爆炸性混合氣體”發(fā)生可能性的重要基礎(chǔ)。據(jù)近些年?；肥鹿史治?，設(shè)備本質(zhì)安全性能缺陷已成為引起事故發(fā)生的重要原因，提升設(shè)備本質(zhì)安全水平已成為遏制和減少危化品事故發(fā)生的重要手段。本文基于設(shè)備LCM及TPM理論，探索研究六西格瑪方法的實(shí)際應(yīng)用，以設(shè)備所服務(wù)的生產(chǎn)過程為中心，以使用者及安全需求視角界定重點(diǎn)改進(jìn)流程，以標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、技術(shù)要求、風(fēng)險節(jié)點(diǎn)定義流程績效，基于數(shù)據(jù)決策、系統(tǒng)方法解決、改進(jìn)設(shè)備管理實(shí)施中的關(guān)鍵品質(zhì)點(diǎn)，消除管理過程缺陷和無價值的設(shè)備管理作業(yè)，提升設(shè)備本質(zhì)安全水平。

1 基于設(shè)備LCM周期五大維度，定義CTQ及Y（Define）

1.1 設(shè)備 LCM周期五大維度

設(shè)備LCM周期管理可劃分為五大維度：基于PDCA的管理維度、基于7M1E的資源維度、基于壽命周期成本分析（LCC）的經(jīng)濟(jì)維度、基于由表及里從大到小的空間維度以及從需求、規(guī)劃到更新、報(bào)廢的時間維度。

1.2 VOC-CTQ-Y

（1）VOC（Voice of Customer）分析。采用如卡諾需求分析法、調(diào)查表法、缺陷庫排列圖法等對?；吩O(shè)備本質(zhì)安全相關(guān)五大維度的VOC進(jìn)行調(diào)查、分析、評價，確定CTQ。在分析中，關(guān)注以下方面：①設(shè)備管理戰(zhàn)略目標(biāo)，如設(shè)備有效度、效率、安全性、所在場所的爆炸危險性等。②設(shè)備的不良現(xiàn)狀，如設(shè)備故障率、設(shè)計(jì)缺陷率、規(guī)范改進(jìn)下的安全等級水平等。③行業(yè)或企業(yè)歷史典型設(shè)備缺陷或事故根源，如防爆型式選擇與配置、整體型設(shè)備配件有效度、爆炸危險環(huán)境點(diǎn)檢技術(shù)等。④設(shè)備管理關(guān)鍵流程，如設(shè)備適用性、安全性評估、能效可靠度分析、維修策略等。在VOC分析前，可先進(jìn)行親和分析，類比匯總，以減少無價值和重復(fù)性工作。

（2）CTQ（Critical To Quality）確定。基于五大維度，使用排列圖或QFD等工具進(jìn)行CQT篩選，可結(jié)合卡諾矩陣分析法，重點(diǎn)對影響設(shè)備本質(zhì)安全的基本型VOC標(biāo)識，以防止排列圖運(yùn)用中因基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累不足造成關(guān)鍵CTQ遺漏。

（3）Y的定義。根據(jù)確定的CTQ類別與性質(zhì)，定義Y，如針對“爆炸性危險環(huán)境電氣設(shè)備防爆性能不足”VOC，確定的CTQ有“防爆型式選擇不當(dāng)”、“隔爆電氣設(shè)備隔爆能力降低”等，則可定義Y1為“隔爆電氣設(shè)備隔爆性能”，Y2為“防爆型式選擇不當(dāng)”。之后，利用排列圖等工具，統(tǒng)計(jì)Y1、Y2，如統(tǒng)計(jì)同類場所同類隔爆電氣設(shè)備影響隔爆性能的缺陷，發(fā)現(xiàn)“防爆緊固件松動、斷絲、缺失”為主要不良，則定義Y11為“防爆緊固件松動、斷絲、缺失”。

定義Y時，應(yīng)充分考慮危化品設(shè)備的危險特性及所處環(huán)境危險性質(zhì)，借鑒并考慮行業(yè)對設(shè)備的管理要求，定義應(yīng)符合法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及行業(yè)特性。同時，應(yīng)基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，初步分析Y的描述適宜性、重要度，必要時，確定Y的重要度及優(yōu)先級。

描述Y的不良現(xiàn)象時，盡量定量描述，只能定性描述的，應(yīng)輔以實(shí)例圖等方式以供后續(xù)設(shè)計(jì)及研究。

確定Y的基準(zhǔn)與目標(biāo)時，應(yīng)充分考慮不同時期管理重點(diǎn)、設(shè)備安全特性，如對溫度有要求的設(shè)備在不同度季節(jié)的基準(zhǔn)與目標(biāo)應(yīng)單獨(dú)考慮等。

2 基于流程能力與FMEA分析，設(shè)計(jì)Y的測量系統(tǒng)（Measure）

2.1 設(shè)備本質(zhì)安全流程能力分析

（1）設(shè)備本質(zhì)安全流程能力與設(shè)備故障曲線的關(guān)系[1]。

圖1 設(shè)備本質(zhì)安全流程能力與故障曲線關(guān)系

設(shè)備自然壽命決定于有形磨損，通過正確使用、合理維護(hù)、定期保養(yǎng)、科學(xué)維修可延長自然壽命；技術(shù)壽命決定于無形磨損，產(chǎn)品質(zhì)量和精度要求越高，科技進(jìn)步越快，技術(shù)壽命越短；經(jīng)濟(jì)壽命決定于設(shè)備年折舊和年維持費(fèi)用等因素。

根據(jù)故障特點(diǎn)，設(shè)備本質(zhì)安全流程特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：

（1）前期管理充分考慮維護(hù)預(yù)防和無維護(hù)設(shè)計(jì)，在設(shè)備投資規(guī)劃期在設(shè)計(jì)可靠性、維修性、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及安全方面達(dá)到最高水平，減少從設(shè)計(jì)到穩(wěn)定運(yùn)行的時間和費(fèi)用。

（2）后期管理充分考慮維修策略設(shè)計(jì)，采取風(fēng)險矩陣方式評價設(shè)備故障風(fēng)險，基于設(shè)備在大修期或壽命期發(fā)生故障的可能性、維修對生產(chǎn)、安全、環(huán)境、成本的影響程度列矩陣分析，取最大風(fēng)險評價值，以判定高、中、低風(fēng)險。

不同管理時期，不同設(shè)備按照重要度及優(yōu)先級策劃實(shí)施計(jì)劃后，應(yīng)基于設(shè)備運(yùn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析，尋求穩(wěn)定水平及變異（缺陷、故障）項(xiàng)目及類別，通過MSA測量系統(tǒng)對變異項(xiàng)目測量分析，并使用C&E因果矩陣對潛在因素分析、篩選。

2.2 設(shè)備本質(zhì)安全FMEA分析

（1）梳理LMC周期管理流程，如關(guān)鍵設(shè)備采購安裝、TPM、更新改造、風(fēng)險評估等。

（2）列出流程關(guān)鍵輸入，如采購的關(guān)鍵輸入有供貨能力及水平分析、設(shè)備安全及適用性評估等。

（3）列出潛在失效模式，如自主保全基準(zhǔn)不準(zhǔn)確、點(diǎn)檢維護(hù)保養(yǎng)周期設(shè)計(jì)不合理等。

（4）評估潛在失效模式影響，針對不同維度確定影響度，如對生產(chǎn)效率、安全環(huán)境、職業(yè)健康的影響等，并經(jīng)矩陣分析后取值。

（5）評估失效影響嚴(yán)重度，可結(jié)合設(shè)備環(huán)境及任務(wù)確定失效模式影響后果嚴(yán)重度的衡量標(biāo)準(zhǔn)（SEV），也可針對不同維度分別確定，矩陣分析后取值。

（6）找出失效的潛在原因，充分考慮7M1E因素，即Man（工作人員、相關(guān)方）、Machine（設(shè)備附屬安全裝置、配件、上下游設(shè)備）、Material（設(shè)備制品材料、作業(yè)?；肺锪闲再|(zhì)）、Method（操作規(guī)程、技術(shù)要求、維修工具）、Management（管理理念、機(jī)制、制度）、Measure（設(shè)備CTQ測量方法、標(biāo)準(zhǔn)）、Market（服務(wù)現(xiàn)場爆炸環(huán)境分析）、Environment（設(shè)備運(yùn)行環(huán)境）。

（7）評估原因發(fā)生頻度，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)及現(xiàn)狀要求確定發(fā)生頻度的衡量標(biāo)準(zhǔn)（OCC）。

（8）記錄當(dāng)前預(yù)防失效原因的控制方法，包括已采取、計(jì)劃采取的方法，充分考慮技術(shù)、管理、培訓(xùn)、防護(hù)、應(yīng)急流程等。

（9）評估失效或原因的可檢出度，先確定可檢出度的衡量標(biāo)準(zhǔn)（DET），包括設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)、設(shè)備工藝參數(shù)集控平臺等。

（10）計(jì)算風(fēng)險系數(shù)RPN，RPN=SEV*OCC*DET，據(jù)風(fēng)險系數(shù)確定重要變量。

基于CTQ的FMEA分析，篩選造成Y缺陷的關(guān)鍵潛在因子，并基于5W3H思維分析法進(jìn)行后續(xù)分析改善，即明確改進(jìn)原因（Why）、內(nèi)容目標(biāo)（What）、責(zé)任人員（Who）、措施執(zhí)行時間、標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)督節(jié)點(diǎn)（When）、實(shí)施時機(jī)、場所（Where）、措施效率指標(biāo)（How）、效果水平、預(yù)期程度、成本（How much）、實(shí)施效果、顧客感受預(yù)測（How do you feel）。

2.3 Y測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于設(shè)備本質(zhì)安全流程能力及FMEA分析，建立、完善設(shè)備管理平臺，設(shè)計(jì)Y的測量系統(tǒng)，對重要變量記錄、統(tǒng)計(jì)、分析、診斷，充分考慮：

（1）Y的再確定：對同一設(shè)備不同操作者進(jìn)行級別穩(wěn)定性再確定，確保Y的再現(xiàn)性，對同一設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行級別穩(wěn)定性再確定，確保Y的重復(fù)性。

（2）設(shè)備統(tǒng)計(jì)信息：包括設(shè)備靜態(tài)與動態(tài)信息。靜態(tài)信息包括設(shè)備名稱、規(guī)格、運(yùn)行參數(shù)等；動態(tài)信息包括運(yùn)行臺時、狀態(tài)信息、診斷報(bào)警、故障類型及描述等。

（3）設(shè)備診斷分析：包括故障率分析、維保指標(biāo)分析、經(jīng)濟(jì)價值分析、故障分析等。

3 基于數(shù)據(jù)事實(shí)的關(guān)鍵因子分析（Analyze）

通過Y的測量系統(tǒng)，獲取影響CTQ的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對每個CTQ進(jìn)行Y-X變量分析，形成Y能力分析圖表或回歸曲線，識別Y的波動來源，篩選波動潛在根源，并設(shè)計(jì)潛在根源測量系統(tǒng)，從而發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵因子及其與Y的關(guān)系，明確關(guān)鍵因子的控制能力。

（1）明確設(shè)備測量數(shù)據(jù)的收集計(jì)劃

（2）對關(guān)鍵因子進(jìn)行分析，采用如卡方檢驗(yàn)、方差檢驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）、測量系統(tǒng)分析（MSA）、Cp/Cpk控制分析等方法。

（3）根據(jù)分析結(jié)果，制定詳細(xì)改進(jìn)計(jì)劃，方法同第二階段。

4 基于Triz創(chuàng)新思維法，促進(jìn)CTQ優(yōu)化改進(jìn)（Improve）

4.1 CTQ優(yōu)化改進(jìn)

通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)或統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)等工具，統(tǒng)計(jì)六西格瑪改善前后CTQ的改進(jìn)效果，列明改善相關(guān)內(nèi)容，并對改善情匯總、分析。

4.2 Triz創(chuàng)新思維九宮格法應(yīng)用

應(yīng)用Triz創(chuàng)新思維法繪制CTQ改善九宮格，對本設(shè)備、相關(guān)其他工藝流程設(shè)備、附屬裝置配件的當(dāng)前、歷史、未來運(yùn)行狀態(tài)系統(tǒng)思考，以改進(jìn)影響CTQ的關(guān)鍵因子。

5 基于TPM，實(shí)現(xiàn)設(shè)備本質(zhì)安全SOP標(biāo)準(zhǔn)化（Control）

5.1 基于TPM的設(shè)備本質(zhì)安全控制計(jì)劃

運(yùn)用TPM核心思想，充分發(fā)揮自主保全七步法、支援自主保全訓(xùn)練、全面生產(chǎn)設(shè)備管理（TPEM）、全面規(guī)劃化生產(chǎn)維護(hù)（TnPM）、SOON預(yù)防維修體系等理念及方法，將六西格瑪改進(jìn)活動中形成的優(yōu)化或完善措施與之有效整合實(shí)施。

如，六西格瑪思維下的自主保全7步法：S0關(guān)注CTQ的5S基礎(chǔ)；S1基于測量分析與診斷技術(shù)的初期清掃；S2 基于關(guān)鍵因子分析的污染源及對策；S3-5基于CTQ優(yōu)化完善的點(diǎn)檢基準(zhǔn)；S6-7基于SOP標(biāo)準(zhǔn)化的自主管理。

5.2 設(shè)備本質(zhì)安全SOP標(biāo)準(zhǔn)化

通過一定時期動態(tài)控制，積累并形成設(shè)備本質(zhì)安全SOP（Standard Operating Procedure）。

（1）基于LCM，制定關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化流程

（2）基于CTQ常見缺陷因子，建立移動端二維碼點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)

（3）基于CTQ關(guān)鍵缺陷因子，建立設(shè)備快修標(biāo)準(zhǔn)指南

圖2 隔爆緊固件SOP快修手冊示例