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              行業交流 設備故障管理

              cnnbsa發表于 2024-01-02 09:02:00 閱讀次數:0
              設備是企業開展生產經營活動的物質基礎,良好的設備技術狀況是實現安全生產、高效生產和保證產品質量的前提。所以,企業必須保證設備處于零故障狀態,引入精益管理的思想,形成精益TPM,保障設備始終處于高速穩定的狀態。

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              一、什么是設備零故障管理
                     設備零故障管理是實現TPM的重要內容。保障設備處于零故障狀態,能夠有效保證生產工作持續進行,從而能實現TPM的目標。
              1.什么是故障
                   解決設備故障之前,首先要了解什么是故障。
                    從結果來看:故障是設備失去原有的功能。
                     從原因來看:故障是人“故意”引起的“障礙”。
                    綜合這兩點,故障就是設備、物品等喪失規定的功能。
                     在工業生產領域,故障的意思是“故障是人故意引起的障礙”,即意味著故障是由人的思考方式和行為的錯誤而引起的。
                    企業出現的故障多數都屬于功能停止性故障與功能下降性故障。功能停止性故障往往是突發性故障,其原因易于查明,原因和結果之間的關系比較明顯,因而也比較易于制定對策。與此相反,在非突發性情況下,造成故障和不良的原因很少只有一個,常常很難明確了解真正的原因,即原因與結果之間的關系不太明顯,因此比較難以制定對策。突發性故障一旦發生,則損失較大,故而企業都會迅速想辦法解決。
                     功能下降性故障屬于隱性慢性故障,是指設備沒有達到其原有功能,但由于每次造成的損失不大,因而常常會被忽視。無論哪一種故障,都會導致生產設備無法正常運轉,影響企業的生產。
                     無論故障的大小,即便是小瑕疵,企業也一定要養成追根問底的習慣,迅速對故障進行排查,徹底了解設備原有的狀態,例如安裝精度、裝配精度、操作環境、使用條件、材質強度等,并把導致出現異常的原因一一列出。只要有可疑之處,就必須將其完整登記在表中,隨后通過TPM活動進行解決。這項工作應當在全員中開展,僅靠一兩位技術人員,是很難解決此類問題的。如果不去探究真正的問題出在哪里,有的企業甚至會減少生產周期時間、降低故障發生率,那么就會使這種故障永遠被潛藏,卻不斷干擾企業正常的生產工作。
                    解決故障,就是解決“人”的問題。當企業內員工的思考方式和行為得以轉變,能夠正確認識“故障并非設備本身的原因”時,就能有效解決設備故障問題,實現設備零故障的管理追求。
                     TPM活動的核心,在于借助科學的管理體系,提高“人”的主觀能動性,從而解決設備的問題。這與傳統管理中“設備管理是孤立的工作”有本質不同。
              2 缺陷轉化為故障
                    設備出現故障,并不是沒有緣由地忽然產生的。事實上,設備在出現故障和劣化前已經有很多跡象表現出來,此即缺陷。缺陷是故障出現的前提;當缺陷積累到一定程度后,故障就會產生。圖1所示為缺陷轉化為故障的過程。

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              注:即使沒有大缺陷,但缺陷還在積累(按照微缺陷→中缺陷→大缺陷的順序)
                         圖1缺陷轉化為故障的過程

                      所謂缺陷,其定義為:引起故障、品質損失等的設備方面的原因。設備出現缺陷,通常會有以下表現。
              ①安全保護不全面或不能正常工作。
              ②安全設施不全或不合格。
              ③系統或設備標志不全、不明確。
              ④滲漏,包括漏油、漏水、漏氣、漏風、漏灰、漏煙、漏煤。
              ⑤儀器、儀表指示顯示不準,整定不符合要求。
              ⑥運行設備和備用設備發生異常。
              ⑦系統與設備的性能或功能與設計不符(已變更并辦理變更手續視為等同于設計狀態),或影響人身和設備安全、經濟運行。
              ⑧其他影響經濟運行及文明生產的異?,F象。
              二、缺陷根據嚴重程度,分為不同的類型。
              1. 大缺陷
                    也稱危急缺陷,指設備的缺陷直接威脅設備和人身安全,隨時都有發生事故的可能,會單獨引起故障,造成品質損失。此類缺陷往往較為明顯,很容易被發現。
              2. 中缺陷
                    也稱一般缺陷,對設備和人身安全威脅不大,但如果兩個或幾個問題點相互作用,就會引起損失。此類缺陷通常有跡可循,只要稍加分析就能發現其中的問題所在。

              3. 微缺陷

                     所謂微缺陷,是指那些缺陷不明顯,對不良、故障等影響小的缺陷。例如,灰塵、污垢、松動等。微缺陷通常對設備、故障及品質不良等損失沒有影響,但將來能夠發展為中缺陷、大缺陷,引起損失。

              三類缺陷中,最需要引起注意的是微缺陷,它們往往不容易被發現,很容易被忽視。如灰塵、污垢、磨損這類并不容易引起重視的缺陷,卻往往容易產生致命問題,導致設備產生巨大問題。微缺陷的數量與種類非常多,它們都是TPM活動特別關注的。

                    灰塵、污垢之類的微缺陷,不容易引起企業的重視。但隨著時間的積累,灰塵等會在設備表面、內部不斷累積,在設備運行過程中對設備產生劃痕;劃痕不斷積累,會導致存水、存污等現象,繼而產生電化反應,從而產生如腐蝕、松動、振動等情況。最終,這類微缺陷轉化為中缺陷、大缺陷,直接引發故障。與其他因素重合后,微缺陷會產生更大的影響。圖2所示為微缺陷引發的不良后果,會導致企業陷入惡性循環。

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                          圖2 微缺陷引發的不良后果

                     微缺陷雖小,不容易被發現,卻是設備出現故障的起點。所以,要想實現設備零故障管理,就必須從微缺陷入手,借助TPM管理模式,提前發現問題、解決問題。

              三、設備故障的主要原因與分析方式

                    導致設備故障的原因有很多,但70%以上都來自潤滑與清掃的不良。這一點已經在工業生產領域得到公認。圖3所示為設備故障的主要原因,從中可看出造成設備故障的原因有很多。

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                       圖3 設備故障的主要原因

              1. 設備故障的主要原因

              (1)一般設備故障。

                     因保全、使用不善而導致設備故障停機造成時間損失和由于生產缺陷導致數量損失。

                    因突發故障造成的突然、顯著的設備故障,通常是明顯并易于糾正的。但出現這些故障是由于頻繁的或慢性的微小故障經常被忽略或遺漏,應當引起員工的重視。

                     由于突發性故障在整個損失中占較大比例,所以許多企業都投入了大量時間努力尋找這種故障產生的原因,以避免這種故障的出現,然而,要消除這些突發性故障是很困難的。所以,企業必須進行提高設備可靠度的研究,改變傳統故障維修中突發故障是不可避免的觀點。

              (2)品種轉換。

                    主要因生產計劃調整、產品更換等導致的停機,給設備帶來損害。此類損失屬于生產計劃調整造成的損失,屬于典型的人工損失。

              (3)待料。

                     因物流供應不暢、誤操作而停頓或機器空閑時發生短暫停頓而產生的停機,給設備帶來故障。例如,有些工件阻塞了滑槽頂端,導致設備停頓;因生產了有缺陷的產品,傳感器報警而關閉了設備。這種停頓有別于故障停機,因為除去阻塞的工件和重新啟動設備即可恢復生產。

              (4)修復不良。

                    因對不良品進行修復而造成設備重復作業,給設備帶來故障。

              (5)治工具使用不當。

                      因治工具不合理或使用、擺放方法不當造成設備運行不協調,給設備帶來故障。

              (6)啟動空轉。

                      因設備從啟動到開始穩定生產之間的空轉而導致設備故障。損失的程度因工序狀態的穩定性,設備、夾具和模具的維護水平,操作技能的熟練程度而異。這項損失較大,而且是潛在的。在實際生產中,企業通常會不加鑒別地認為產生開工損失是不可避免的,因此很少對其加以消除。

              (7)時轉時停。

                     因多處設備出現短促多發的10分鐘以下的故障,導致的生產線時轉時停,導致故障出現。

              (8)速度低下。

                     因各種原因而導致設備實際運轉速度低于設計速度,導致設備出現故障。速度損失對設備效率的發揮產生了較大障礙,企業應當仔細研究,以消除設計速度和實際速度二者之間的差別。設備實際速度低于設計速度或理想速度的原因是多種多樣的,如機械問題、質量缺陷、歷史問題或者設備超負荷等。通常,通過查找設備的潛在缺陷,有助于問題的解決。

              (9)生產不良。

                     設備在加工過程中,制造出不良品而導致設備出現故障。通常,突發性缺陷可以通過將設備重調至正常狀態來消除,這些缺陷包括缺陷數的突然增加或其他明顯的現象。而慢性缺陷的原因難于發現,常被遺漏或忽略。

                      以上9類設備故障的主要原因,既有微缺陷積累造成的,也有生產規劃偏差造成的,還有人工操作不當造成的。企業要結合TPM活動,進行有針對性的調整,才能杜絕設備故障頻發。

              2. 設備故障的分析方式

                    設備故障的分析方式很復雜,涉及的內容與技術非常廣泛,對每種設備故障進行分析都需要有相應的知識與經驗。目前,設備故障的分析方式主要有3種。

              (1)故障診斷分析方式。

                    故障診斷分析方式主要借助各類診斷儀器,對運行中的設備進行監測和診斷,從中找到故障的原因,同時分析未來可能出現的趨勢。這種診斷分析方式需要將設備停運,然后對故障設備解體進行檢查和檢測,驗證故障結論并與診斷分析結果對比。其方法包括腐蝕監測、振動監測、溫度監測、聲音監測、潤滑監測等。

              (2)綜合統計方式。

                    綜合統計方式是最常見的設備故障分析方式,是對工廠設備總體發生故障的概率進行分析。這種方式的特點是能夠分析設備發生故障的概率,如按故障發生的現象或原因分類的故障概率,某類大量使用的設備所發生故障的不同類型的概率。針對發生概率高的設備故障,企業應制定技術或管理措施,找出減少該種設備故障的方法,加以實施。

              (3)典型失效分析方式。

                      對于某些重要設備發生缺陷和失效,或者經常發生的失效模式,需要采用典型失效的分析方式,利用技術分析的手段和借助專業分析儀器找到問題所在。典型失效分析方式會采取以下兩種模式展開。

              ①破壞環境分析:對設備工作環境中的介質、溫度、壓力、有害物質、腐蝕產物或大氣質量等進行分析。

              ②模擬分析:模擬失效構件的工作條件,以驗證失效分析的結論。

              四、實現零故障的方法

                     TPM的管理目標是實現設備零故障。TPM是對設備的維護管理,企業在設備上的高支出似乎是理所應當的,沒有人會想辦法從設備上節約成本。實施TPM管理能夠有效延長設備的使用壽命,間接縮減成本。

              想要實現零故障,就需要注意以下內容。

              1. 建立零故障的基本思考方式

                     首先,我們要意識到:設備的故障是人為的。想要實現設備零故障,就必須改變人的思考方式和行動,從“設備會發生故障”的思考方式轉化為“設備不發生故障”的思考方式,最終形成“設備可以達到零故障”的思考方式。

                    設備零故障并非不可達到,只要找到合理的方法與技巧,即可實現這一追求。圖4所示為設備零故障的4個基礎條件,這是實現設備零故障的前提。

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                       圖4 設備零故障的4個基礎條件

                    日常工作中注意進行清掃、注油、加固螺絲,遵守作業指示書、基準書的相應要求,注意復原劣化,并不斷提高操作、保全的技能,設備零故障就可以順利實現。這要求企業必須開展專業的TPM活動培訓與推廣,圖5所示是為了滿足設備零故障的4個基礎條件開展的工作,開展這些工作會有效建立全員TPM意識。

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              圖5 為了滿足設備零故障的4個基礎條件開展的工作

                    在日常工作中,要想實現設備零故障,就需要實施流程式生產設備的保全對策,運用“機會保全”,最大限度地減少保全成本。尤其是在生產淡季、節假日、停產期進行保全,更能保障設備的健康與安全度。

                    實施流程式生產設備的保全對策,主要應從以下3個方向入手。

                     首先,將狀態檢測與人工巡回點檢進行有機結合,做好預防保全:對于適用于振動監測、紅外監測或油液分析診斷的流程式生產設備,要積極引進這些先進手段和技術,及時預測隱患,將故障消滅在潛在狀態。

                    其次,進行“總成”替換,降低全線的停機臺時,即某些流程式生產設備在實施在線維修時,往往因位置不便、工況惡劣或維修難度較大而導致維修時間過長。這時可采取整體快速拆、裝“總成”(即相對獨立地構成設備局部的部件),進行線下維修,可大大減少全線停機的時間。

                    最終,進行“同步檢修”,降低全線的停機臺時,即在某一局部進行停機檢修時,也對全線進行檢修,既處理以前因無法停機而暫存的隱患,也檢查是否有新隱患產生。

              2. 故障解析和問題處置

                    排查設備存在的微缺陷、分析問題存在的可能性,進行故障分析與問題處置,并不斷進行數據積累,這是實現設備零故障必須做的工作。
              (1)現象的明確化。發現設備出現問題,維修員工必須親臨發生問題的場所,查看發生問題的實物,了解當時的生產實況,包括有無前兆等,并做詳細的記錄。
              (2)臨時處置。維修員工必須在現場進行快速前期處理。如果是零部件破損,則給予更換,這樣設備就可以重新啟動了。臨時處置可以使生產快速恢復正常。
              (3)追查原因。除了進行現場處理,維修員工還應當把握現場的實際情況,并結合檢查清單的方法進行追查,既要注意不要遺漏關鍵項目(廣度),又要保證能夠深入發掘真正的原因(深度)。原因復雜時,還可以考慮采用PM(事物原理原則的方法)分析技術。
              (4)對策。維修員工在查到真正原因后,就要及時采取相應的恢復、改善措施。不能拖延,否則容易忘記而造成其他影響。如果出于技術、資金、時間等方面的困難,一時難以完全落實,也要制定詳細的計劃來保證。
                     同時,對于類似的設備、結構,相關人員也要進行排查和處置,這叫作水平展開,保證同類問題不會再次發生。
              (5)反省和標準化。TPM小組應當根據匯總數據,思考有什么好方法可以預知故障的發生,從而做好事前控制。另外要確認有無日常點檢項目,標準是否適合要求等。同時,研究如何讓劣化的異常征兆能夠看得見(預知保全)也非常重要。
              (6)針對困難部位的對策。部分設備存在困難部位,它是清掃、點檢、加油不易進行或進行起來十分費時的部位。這些部位存在清掃與維護困難的現象,應采取更加有針對性的方式進行保全。
                     例如,設備核心部件太靠近地面,致使排水及加油器的點檢困難,可以將其移動至容易點檢的位置;對于三角皮帶的點檢,將其設置為透明窗口,這樣每次不需要卸下覆蓋,就能從外邊予以檢查;其他如將雜亂的配線進行整理、舍棄在地上直接配線等,均有助于清掃工作的進行。
              (7)斷絕發生源。如果設備已經出現故障,操作員必須對發生源進行斷絕,避免問題進一步擴大。所謂斷絕發生源,就是掌握污垢、泄漏(油、空氣、原料)的發生源,并加以改善。
                     例如,油壓配管接縫部的泄漏,或加入過多潤滑油所引起的油垢,操作員應調整油量來斷絕泄漏、油垢等的發生源,快速針對出現污垢的部位進行現場處理。
              3. 實現零故障的具體方法
                   要實現零故障,我們可以從以下內容著手。
              (1)完備基本條件。
              ①制定設備清掃及油污源頭防止的對策。
              ②制定鎖緊螺絲以及防止螺絲松脫的對策。
              ③列出加油部位及加油方式的改善對策。
              ④清掃、加油基準的制定。
              (2)遵守使用條件。
              ①設定設計能力與負荷的界限值。
              ②制定超負荷運轉的對策。
              ③使設備操作方法標準化。
              ④設定并改善組件及配件的使用條件。
              ⑤設定并改善施工基準,包括安裝、配管、配線基準。
              ⑥回轉折動部的防塵、防水。
              ⑦完善環境條件,例如溫度、濕度、振動幅度、沖擊力度等。
              (3)使劣化恢復正常的要領。
              ①劣化的發現與預知。這項工作包含以下內容。
                    共通組件的五感點檢與劣化部件的發掘。
                    設備固有項目的五感點檢與劣化部件的發掘。
                     日常點檢基準的制定。
                     故障部件分析與使用壽命推定。
                     更改界限值基準的制定。
                      點檢、檢查、更換基準的制定。
                      檢查異常征兆的捕捉法。檢查劣化預知參數的測定方法。
              ②修理方法的制定。修理方法的制定包含以下內容。
                     分解、裝配、測定、更換方法的基準化。
                     使用配件的共通化。
                    工具、器具的改善專用化。
                    從結構面考慮容易實現的改善。
                   TPM設定備品的保管基準。
              (4)改善設計上的弱點。
                     為了延長使用壽命而提高強度的對策,會對結構、材質、形狀、尺寸精度、安裝精度、安裝強度、耐磨耗性、耐腐蝕性、表面粗糙程度、容量等進行改善,包括3點內容。
              ①動作應力的減輕對策。
              ②避免超過應力的設計。
              ③對設備進行日常維護保證TPM設備零故障的目標。
              (5)防止人為失誤。
              ①防止操作失誤。首先,要做好防止操作的失誤,主要包括以下內容。
              操作失誤的原因分析。
              操作盤的設計改善。
              連鎖(Interlock)的附加。
              制定防呆(Fool-proofing)對策。
              進行目視化管理。
              操作、調整方法的基準化。
              ②防止修理失誤。其次,要做好防止修理的失誤,主要包括以下內容。
              修理失誤的原因分析。
              對容易出錯的形狀及安裝方法加以改善。
              制定備品的保管方法。
              道具、工具的改善。
              制定故障追蹤的步驟化、容易化對策(進行目視化管理)。
              (6)保養技能。
              ①點檢、檢查(測定)診斷、修理、完備。
              ②故障追蹤。
              ③故障解釋。
              (7)運轉技能。
              ①運轉、操作、點檢、加油。
              ②前置作業、調整、異常征兆的發現。
              4. 局部改善
              設備出現故障的原因有很多,且既會出現規律性故障,也會出現無規律的突發故障。所以,在做好預防保全的基礎上,TPM還會進行局部改善工作,進一步加強對故障的管理。所謂局部改善,是指對現有設備局部地進行改進設計和改造零部件,以改善設備的技術狀態,更好地滿足生產需要。
              局部改善主要通過以下兩種方法進行。
              (1)群眾性局部改善。群眾性局部改善會與操作員的自主保全相結合,由一線操作員組成TPM小組,針對設備的一般缺陷列出課題、分析研究,提出合理化建議。然后,操作員自行動手逐個解決如漏油、點檢不便、不安全、工具與零件存放不便等缺陷。工廠把實現合理化建議的情況作為評估各單位TPM開展效果的重要指標。這種小組形式的TPM活動,是企業開展TPM活動的重要方法。
              (2)專業性局部改善。對于設計漏洞較多的設備和生產的重點設備等,應進行專業性局部改善。由設備管理部門、維修部門、生產現場人員組成設計小組,針對問題花大力氣進行改進設計、消除缺陷,達到要求的技術水平。
              5. TPM設備零故障的4個層面
              針對潛在缺陷,企業已經進行了針對性對策的制定,但這些工作需要開展較長的時間才能取得效果,短期內難以奏效。所以,企業要將其分成4個層面(階段),順次地按計劃實施,這樣將較為有效。
              (1)4個層面的內容。
              ①減少故障間隔的變異。
              ②延長固有使用壽命。
              ③定期復原劣化。
              ④預知使用壽命。
              (2)4個層面的概括。
              ①減少故障間隔的變異。
              復原擱置的劣化。
              處理顯在缺陷。
              強制劣化的排除。
              完備基本條件。
              使用條件的明確及遵守。
              ②延長固有使用壽命。
              設計上的弱點改善。
              強度、精度的弱點改善。
              選定條件適當的配件。
              超負荷的弱點改善。
              突發故障的排除。
              提高運轉、保養的技能。
              制定操作失誤的對策。
              制定修理失誤的對策。
              外觀劣化的復原。
              ③定期復原劣化。
              定期劣化的復原。
              使用壽命的推定。
              制定定期點檢及檢查基準。
              定期更改基準。
              保養性的改善。
              對于內部劣化問題,要把握異常征兆并進行有針對性的處理,最終實現發現劣化、復原劣化。
              ④預知使用壽命。
              通過設備診斷技術預知使用壽命。
              破壞性故障的技術解釋。
              破斷面的解釋。
              材料疲勞的解釋。
              齒輪表面的解釋等。
              使用壽命延長對策。
              從使用壽命的推定轉向定期的復原。
                      企業實施TPM管理對設備進行維護,能夠降低設備的故障率、延長其使用壽命、降低維修費用,從而能節省成本、提高企業的整體經濟效益。
                     還有一點需要注意。再精密的設備也會隨著時間的流逝產生消耗,逐漸出現老損,直至被淘汰,這是客觀事實。企業想要實現零故障,就必須做好機械設備的更新、報廢工作。機械設備的更新、報廢工作是機械設備全過程管理的重要組成部分。機械設備在將要達到報廢年限時,能耗高、故障率高、維修費用多、停修時間長、影響施工進度和質量、安全性能低,并會對安全生產帶來威脅,另外一些運輸機械還會產生審驗費、養路費、保險費等多種開支,所以對這些機械設備應適時報廢、減少開支,淘汰已經無法勝任工作的設備。

               
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