TPM的零故障

劉 佳 褚紅娟 王進(jìn)華 張 凱

（南通醋酸纖維有限公司，江蘇 南通 226008）

南通醋酸纖維有限公司（簡(jiǎn)稱南纖公司）設(shè)備種類和數(shù)量繁多，集化工、紡織、熱電等類型設(shè)備于一體，作為典型的流程型制造企業(yè)，生產(chǎn)設(shè)備的可靠運(yùn)行是安全生產(chǎn)、持續(xù)產(chǎn)出的先決條件。公司推進(jìn)TPM（全員生產(chǎn)維護(hù)）的主要目標(biāo)之一是以實(shí)現(xiàn)零故障為愿景，持續(xù)降低設(shè)備故障率，保障設(shè)備本質(zhì)安全。所以，如何實(shí)現(xiàn)零故障，解決“物的不安全狀態(tài)”問(wèn)題，是推進(jìn)TPM的重大課題。

一、故障的根源

所謂故障，是指設(shè)備失去或降低其規(guī)定功能的事件或現(xiàn)象，表現(xiàn)為設(shè)備的某些零件失去原有的精度或性能，使設(shè)備中斷運(yùn)行或技術(shù)性能下降、不能正常運(yùn)行，影響生產(chǎn)。如:①電機(jī)停止工作或傳動(dòng)件斷裂造成設(shè)備直接停機(jī)；②設(shè)備的某部位性能下降如嚴(yán)重泄漏、劇烈振動(dòng)等，對(duì)安全、質(zhì)量、運(yùn)行造成負(fù)面影響，客觀要求進(jìn)行停機(jī)維修。

其實(shí)，通常所說(shuō)的故障是“故障冰山模型”的頂峰，是設(shè)備暴露出的顯性問(wèn)題，而大量的問(wèn)題是隱蔽的、潛在的，尚未形成設(shè)備故障的隱性問(wèn)題，正如冰山隱藏在海面以下的部分，如銹蝕、泄漏、接觸不良、腐蝕等。

“故障冰山模型”中隱藏在海面下的各種小問(wèn)題稱為“劣化”。設(shè)備故障是由“劣化”導(dǎo)致。用一個(gè)Know-Why分析來(lái)說(shuō)明。

灰塵→零件劃痕→積水→電化學(xué)反應(yīng)→銹蝕→松動(dòng)→振動(dòng)→疲勞→微裂紋→裂紋→斷裂→設(shè)備故障

灰塵導(dǎo)致零件劃痕、銹蝕等輕微劣化，逐步導(dǎo)致裂紋、斷裂等嚴(yán)重劣化現(xiàn)象，最終導(dǎo)致了故障的發(fā)生。事實(shí)上，故障的發(fā)生總是從一些不起眼的劣化問(wèn)題開(kāi)始，逐漸轉(zhuǎn)化成中等、嚴(yán)重劣化，最后導(dǎo)致故障的發(fā)生。

二、劣化的類別

劣化分為自然劣化和非自然劣化（見(jiàn)圖1）。

圖1 劣化的分類

自然劣化。是指設(shè)備在正確的保養(yǎng)、正確的工藝條件、正確的操作下，其性能逐漸降低的現(xiàn)象。如:①軸承良好潤(rùn)滑運(yùn)行條件下的累積磨損；②電動(dòng)機(jī)繞組、電容電阻長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下的老化；③化工管道在正常工藝條件下腐蝕變??；④機(jī)架在滿足強(qiáng)度、剛度條件要求下的緩慢變形等。

非自然劣化。是指設(shè)備因環(huán)境差、固有薄弱點(diǎn)、操作或維修不當(dāng)、生產(chǎn)工藝原因等，其性能加速降低的現(xiàn)象。非自然劣化又可分為4類。

（1）設(shè)備的基礎(chǔ)保養(yǎng)不到位而導(dǎo)致的劣化，又稱之為強(qiáng)制劣化。如設(shè)備清潔狀況差、潤(rùn)滑不良、緊固件松動(dòng)等。

（2）設(shè)備固有薄弱點(diǎn)導(dǎo)致的劣化，即設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝的先天缺陷。如設(shè)計(jì)先天缺陷：傳動(dòng)軸軸徑過(guò)小導(dǎo)致強(qiáng)度不足，減速箱聯(lián)軸器選型過(guò)小導(dǎo)致強(qiáng)度不夠；制造先天缺陷：零件材質(zhì)、零件特征未按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工；安裝先天缺陷：泵的安裝未去除管道應(yīng)力，減速機(jī)與電機(jī)的對(duì)中不良。

（3）技能問(wèn)題導(dǎo)致的劣化。技能問(wèn)題有兩類，一是操作技能不足造成誤操作，導(dǎo)致設(shè)備劣化加劇等；二是專業(yè)維修技能不足，維修質(zhì)量低導(dǎo)致設(shè)備劣化加劇等。

（4）工藝問(wèn)題導(dǎo)致的劣化。工藝問(wèn)題有兩類，一是未能按照設(shè)備設(shè)計(jì)的運(yùn)行條件進(jìn)行使用，如超負(fù)荷運(yùn)行等；二是工藝失效，是指工藝原因?qū)е略O(shè)備不能正常發(fā)揮其性能的事件或現(xiàn)象，如物料堵塞、內(nèi)部黏貼、結(jié)垢、水電氣汽波動(dòng)、原輔材料變化等。

三、減少故障的5個(gè)對(duì)策（圖2）

圖2 減少故障的5個(gè)對(duì)策

（1）保證設(shè)備運(yùn)行條件。結(jié)合工藝要求，在設(shè)計(jì)規(guī)定的環(huán)境里用正確的方法進(jìn)行操作。

（2）持續(xù)的技能提升。這里的技能包括操作和維修技能。正確、可靠地操作和維護(hù)設(shè)備，并利用一點(diǎn)課、小組活動(dòng)、活動(dòng)板等工具對(duì)設(shè)備的操作和維護(hù)技能進(jìn)行不斷的分析、實(shí)踐、總結(jié)，制定正確操作和維修的SOP，規(guī)范作業(yè)程序和方法，為設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)保駕護(hù)航。

（3）消除強(qiáng)制劣化。即通過(guò)強(qiáng)化清潔、潤(rùn)滑、緊固、自主點(diǎn)檢等基礎(chǔ)保養(yǎng)工作，持續(xù)地解決污染源和困難部位，消除設(shè)備的強(qiáng)制劣化。這主要需要生產(chǎn)部門開(kāi)展自主維護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（4）改善薄弱點(diǎn)。消除設(shè)計(jì)、制造、安裝過(guò)程中的先天缺陷。設(shè)備的薄弱點(diǎn)不可避免，關(guān)鍵是要及時(shí)發(fā)現(xiàn)薄弱點(diǎn)，找到根本原因并予以改善，提高設(shè)備可靠性，同時(shí)做到舉一反三，將相關(guān)的改善記錄反饋到工程設(shè)計(jì)，將新的改善設(shè)計(jì)推廣運(yùn)用，避免新的項(xiàng)目仍有此類問(wèn)題發(fā)生，做到維護(hù)預(yù)防。

（5）預(yù)防設(shè)備的自然劣化。這里的預(yù)防包括兩方面，一是提早發(fā)現(xiàn)設(shè)備的劣化現(xiàn)象，即通過(guò)自主點(diǎn)檢、專業(yè)點(diǎn)檢（簡(jiǎn)易診斷）、精密點(diǎn)檢（精密診斷）跟蹤、分析設(shè)備的劣化現(xiàn)象；二是根據(jù)設(shè)備劣化分析的結(jié)果，合理的制定維護(hù)策略，從而實(shí)現(xiàn)劣化復(fù)原、恢復(fù)設(shè)備性能。

要做到上述5個(gè)對(duì)策的有效落實(shí)，需要操作部門和維修部門共同合作，通過(guò)TPM的常態(tài)化開(kāi)展，全員技能的持續(xù)提升，從根源預(yù)防設(shè)備的故障發(fā)生，降低設(shè)備故障率。

其中以上的3、4、5點(diǎn)屬于設(shè)備維護(hù)（維修）范疇，如何通過(guò)具體的維護(hù)形式實(shí)現(xiàn)零故障有5種策略。

四、實(shí)現(xiàn)零故障的5種維修策略

（1）自主維護(hù)。自主維護(hù)(AM，Autonomous Maintenance)，是指以生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)操作人員為主，通過(guò)強(qiáng)化清潔（C）、潤(rùn)滑（L）、緊固（T）、點(diǎn)檢（I）等保養(yǎng)環(huán)節(jié)，保持設(shè)備的基本條件，從而避免設(shè)備強(qiáng)制劣化。

自主維護(hù)包含兩個(gè)重點(diǎn)工作，一是按照設(shè)備基準(zhǔn)書的要求，落實(shí)日常的CLTI，在專業(yè)維護(hù)的支持下不斷提高自主維護(hù)比率，并根據(jù)實(shí)際執(zhí)行情況不斷完善CLTI，對(duì)TPM基準(zhǔn)書進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新；二是結(jié)合日常的CLTI，辨識(shí)設(shè)備的污染源和困難部位，會(huì)同維修進(jìn)行whywhy分析，制定方案，徹底消除強(qiáng)制劣化的現(xiàn)象。

（2）改善維修。改善維護(hù)是針對(duì)設(shè)備薄弱點(diǎn)的維修策略。

改善維護(hù)是通過(guò)辨識(shí)、分析出設(shè)備的薄弱點(diǎn)，利用維修技術(shù)消除薄弱點(diǎn)的維護(hù)手段，從而降低設(shè)備的故障率，提高設(shè)備的可靠性及維修性，提高設(shè)備的利用率。對(duì)設(shè)備的薄弱點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)糾正、調(diào)整安裝、提高制造質(zhì)量等都屬于改善維護(hù)。

改善維修貴在舉一反三，將相關(guān)的改善記錄反饋到工程設(shè)計(jì)，將新的改善設(shè)計(jì)推廣運(yùn)用，避免下次新的項(xiàng)目仍有此類問(wèn)題發(fā)生，做到維護(hù)預(yù)防(Maintenance Prevention)。嚴(yán)格來(lái)講，維護(hù)預(yù)防并不是一種具體的維護(hù)方式，而是一種設(shè)備維修管理的方法，具體是指在計(jì)劃、設(shè)計(jì)或建設(shè)新設(shè)備，新生產(chǎn)線時(shí)，根據(jù)歷史維護(hù)信息（原先選型、設(shè)計(jì)不合理的零部件或部位）或新技術(shù)，實(shí)施提高可靠性、可維護(hù)性、經(jīng)濟(jì)性、可操作性、安全性等的設(shè)計(jì)，盡可能的減少維護(hù)，以達(dá)到降低維護(hù)費(fèi)用或減少OEE各項(xiàng)損失的目的。

（3）預(yù)防維修。預(yù)防維護(hù)是建立在生產(chǎn)自主點(diǎn)檢和專業(yè)維修人員的專業(yè)點(diǎn)檢（簡(jiǎn)易診斷）基礎(chǔ)上的維修手段。一般，設(shè)備可分為8大系統(tǒng)：工藝系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)和傳遞系統(tǒng)、變速系統(tǒng)、電氣儀表控制系統(tǒng)。對(duì)這8大系統(tǒng)的具體部位進(jìn)行定期的點(diǎn)檢，看是否有異常，在設(shè)備出現(xiàn)明顯劣化現(xiàn)象時(shí)，維修對(duì)相關(guān)部位進(jìn)行簡(jiǎn)易診斷后，決定對(duì)設(shè)備進(jìn)行修理從而恢復(fù)設(shè)備性能，這是預(yù)防維護(hù)的實(shí)施方式。

預(yù)防維修的優(yōu)點(diǎn)是可以減少非計(jì)劃的故障停機(jī)損失，減少因故障引起的批量質(zhì)量損失，減少安全事故，避免潛在故障再發(fā)展為功能故障過(guò)程中產(chǎn)生的多米諾骨牌式連鎖損壞，因而可以降低維修備件費(fèi)用。預(yù)防維修可以使設(shè)備檢修從技術(shù)和備件上更有準(zhǔn)備，從而大大減少設(shè)備停機(jī)待修和檢修時(shí)間。

（4）定期維修。定期維護(hù)，即按照一定的周期，對(duì)設(shè)備部位進(jìn)行維修，如減速箱定期換油、更換油封，風(fēng)機(jī)定期更換皮帶等。設(shè)備的部件如傳動(dòng)帶、軸承、電機(jī)、電路板等在自然劣化條件下（傳動(dòng)帶磨損、軸承磨損、電機(jī)軸承磨損、繞組老化、電路板元器件老化等），一般有相對(duì)穩(wěn)定的壽命周期，維修根據(jù)其壽命周期制定定期檢修計(jì)劃，從而實(shí)施定期維護(hù)。

（5）預(yù)測(cè)維修。預(yù)測(cè)維護(hù)是建立在精密點(diǎn)檢（精密診斷）基礎(chǔ)上的維修手段，在對(duì)設(shè)備上各維護(hù)部位的劣化狀況充分掌握的基礎(chǔ)上，選擇某些關(guān)鍵部位（如發(fā)生故障后對(duì)安全、環(huán)保、產(chǎn)量、質(zhì)量等有重大影響的部位等），用具體的劣化參數(shù)（振動(dòng)、溫度、水分等）描述部位的劣化程度，研究并確定實(shí)施維修的參數(shù)臨界點(diǎn)（如軸承振動(dòng)達(dá)到某數(shù)值必須進(jìn)行更換，減速箱溫升達(dá)到某數(shù)值必須對(duì)齒輪部件進(jìn)行更換，液壓油品的水分達(dá)到某數(shù)值必須對(duì)液壓系統(tǒng)的液壓油進(jìn)行更換等），開(kāi)發(fā)或購(gòu)買相應(yīng)的狀態(tài)檢測(cè)儀器如測(cè)振儀、測(cè)溫儀、油品檢測(cè)儀等定期地對(duì)設(shè)備關(guān)鍵部位進(jìn)行檢測(cè)，記錄其劣化發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)關(guān)鍵部位實(shí)施狀態(tài)檢測(cè)，經(jīng)研究分析后在故障發(fā)生前實(shí)施預(yù)測(cè)性維護(hù)。

預(yù)測(cè)維護(hù)不僅是為了保障零故障的實(shí)現(xiàn)，更是通過(guò)追求維護(hù)部位的極限壽命，來(lái)提高設(shè)備維護(hù)效率并降低維護(hù)成本。

五、設(shè)備運(yùn)行周期的“零故障”

根據(jù)故障浴盆曲線原理，設(shè)備一生的故障率是變化的，存在著初始故障期、偶發(fā)故障期和耗損故障期3個(gè)階段，其形狀如浴盆的形狀。要實(shí)現(xiàn)零故障目標(biāo)，應(yīng)根據(jù)設(shè)備運(yùn)行周期故障的特點(diǎn)，制定合理的維護(hù)策略，從而盡量降低設(shè)備的故障率，保證設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行（見(jiàn)表1）。

表1 設(shè)備運(yùn)行周期的維護(hù)策略

初始故障期。初始故障期的設(shè)備故障率較高，新設(shè)備上線投產(chǎn)會(huì)有一段磨合期，一是設(shè)備本身如機(jī)械配合部位、電子元件的初始老化等的磨合；二是對(duì)新設(shè)備的操作和維護(hù)也有一定時(shí)間的磨合期。而且早期也有可能發(fā)現(xiàn)一些設(shè)計(jì)、制造、安裝的缺陷，需要盡早進(jìn)行調(diào)整、糾正。

偶發(fā)故障期。設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，故障率下降后一般會(huì)趨于穩(wěn)定，設(shè)備經(jīng)歷磨合期后進(jìn)入偶發(fā)故障期，這期間是設(shè)備運(yùn)行的最佳階段，此階段的故障以周期性的故障居多，如電子元器件周期性的老化、軸承周期性的磨損劣化等（這里的周期性非數(shù)學(xué)嚴(yán)格意義上的周期，指的是有此規(guī)律）。此階段設(shè)備維護(hù)工作應(yīng)該強(qiáng)化設(shè)備的自主維護(hù)（清潔、潤(rùn)滑、緊固），定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)檢（生產(chǎn)和維修），提早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，實(shí)施預(yù)防維護(hù)；在對(duì)設(shè)備實(shí)施預(yù)防維護(hù)的同時(shí)，研究設(shè)備個(gè)別部位的劣化周期，實(shí)施定期維護(hù)；對(duì)關(guān)鍵重點(diǎn)部位（發(fā)生故障后會(huì)引起設(shè)備事故等）實(shí)施預(yù)測(cè)維護(hù)。另外，對(duì)此階段暴露出來(lái)的設(shè)計(jì)、制造、安裝缺陷仍要實(shí)施糾正。

損耗故障期。設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，開(kāi)始出現(xiàn)明顯老化、劣化現(xiàn)象，如機(jī)架變形、總成出現(xiàn)裂紋、電氣元件不穩(wěn)定等現(xiàn)象。此階段應(yīng)該針對(duì)劣化嚴(yán)重的部位制定大修計(jì)劃，在故障發(fā)生前實(shí)施改善維護(hù)，重新恢復(fù)或提升設(shè)備性能。

六、結(jié)語(yǔ)

南纖公司近年來(lái)推進(jìn)TPM，通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。

TPM的零故障進(jìn)程是一項(xiàng)實(shí)實(shí)在在從各個(gè)方面進(jìn)行預(yù)防的工作，要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的零故障，必須不斷地從故障根源即“冰山模型”下面找出問(wèn)題、分析問(wèn)題、制定對(duì)策、實(shí)施解決，伴隨著生產(chǎn)和維修各方面維護(hù)活動(dòng)的有效落實(shí)，是一個(gè)循序漸進(jìn)、不斷積累、持續(xù)提高的過(guò)程。

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[2]李葆文.設(shè)備管理新思維新模式[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2014.10.

[3]UDineshKumar.劉慶華、宋寧哲譯.可靠性、維修與后勤保障——壽命周期方法[M].電子工業(yè)出版社，2010.12.