劉佳琪,陳子順

(河北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,天津300130)

TPM(Total Productive Maintenance)是指“全員參與的生產(chǎn)性保全”,其目標(biāo)是以最合理的成本生產(chǎn)出最好的產(chǎn)品,提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。TPM從生產(chǎn)系統(tǒng)的整體出發(fā),構(gòu)筑能避免所有損耗(災(zāi)害、不良、故障等)發(fā)生的機(jī)制,其范圍涉及到開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售及管理在內(nèi)的所有部門,通過(guò)公司從決策層到一線員工全員參與的小組活動(dòng),使其成為零故障、零浪費(fèi)以及零不良的高效率企業(yè),最終實(shí)現(xiàn)零損耗的目標(biāo)。本文的研究范圍僅涉及TPM在生產(chǎn)線設(shè)備管理中的應(yīng)用[1-3]。

1 TPM在企業(yè)設(shè)備管理中的應(yīng)用

設(shè)備的故障率決定著生產(chǎn)線生產(chǎn)效率的水平,因此設(shè)備的故障率將決定產(chǎn)品的制造成本,最終將決定企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。設(shè)備故障率的水平與企業(yè)的設(shè)備管理水平密切相關(guān),具體來(lái)說(shuō)就是與設(shè)備保全的方法有關(guān)。設(shè)備管理水平的低下常以較高的設(shè)備故障率來(lái)顯現(xiàn),其根源主要體現(xiàn)在企業(yè)對(duì)設(shè)備的自主保全和定期保全的保全項(xiàng)目不全面或不正確以及未徹底實(shí)施等方面。因此,企業(yè)在設(shè)定設(shè)備的保全項(xiàng)目時(shí)采用科學(xué)和系統(tǒng)的方法是非常必要的,這也是TPM管理方法的基本要求。

2 企業(yè)目前實(shí)施TPM存在的問題

在許多企業(yè),TPM所推行的設(shè)備點(diǎn)檢體制的常用分析方法主要是:主次圖法、魚刺圖法、MTBF(Mean Time Between Failure)分析法 、M-Q(Machine-Quality)分析法、目視管理、失效模式、影響和危害分析等[1]。通過(guò)這些傳統(tǒng)的方法,可以根據(jù)以往的故障或工程師的經(jīng)驗(yàn)給出潛在故障模式并進(jìn)行分析,進(jìn)而可以將這些故障消滅在萌芽狀態(tài)。但是這種識(shí)別故障模式的方法并不能對(duì)設(shè)備未出現(xiàn)過(guò)的新故障進(jìn)行有效預(yù)防,從而導(dǎo)致設(shè)備繼續(xù)出現(xiàn)故障。這些分析方法都存在共同的問題,即對(duì)設(shè)備故障的分析缺乏全面性和系統(tǒng)性,其結(jié)果只能對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行事后分析,對(duì)設(shè)備故障的消除沒有明顯效果。

據(jù)日本企業(yè)的設(shè)備管理經(jīng)驗(yàn),通過(guò)長(zhǎng)期認(rèn)真點(diǎn)檢,60%的設(shè)備故障能在萌芽狀態(tài)就及時(shí)發(fā)現(xiàn)[4]。然而要達(dá)到TPM“故障為0”的目標(biāo)就必須將設(shè)備的所有潛在故障都消滅在萌芽狀態(tài)。AFD是專門用于失效分析和預(yù)測(cè)的系統(tǒng)方法,是發(fā)明問題解決理論(TRIZ)在失效分析上的具體應(yīng)用。因此,將AFD方法應(yīng)用于TPM之中是企業(yè)深化設(shè)備管理從而大幅降低設(shè)備停機(jī)率的必然趨勢(shì)。

3 預(yù)期失效預(yù)測(cè)(AFD)

AFD預(yù)期失效預(yù)測(cè)方法[5-6]是一種事前分析方法,其應(yīng)用主要包括兩個(gè)方面,其一是對(duì)已經(jīng)發(fā)生的失效問題進(jìn)行原因分析,此時(shí)稱為AFD-1;其二是對(duì)尚未發(fā)生失效的系統(tǒng)進(jìn)行失效預(yù)測(cè),此時(shí)稱為AFD-2。對(duì)于第一種情形,應(yīng)用AFD可以找出產(chǎn)生失效的真正原因,如圖1所示。

對(duì)于第二種情形,通過(guò)AFD可找出最有可能發(fā)生失效的重要潛在失效因素,如圖2所示。

4 將AFD應(yīng)用于TPM的方法

為了有效預(yù)防設(shè)備的故障發(fā)生,作為TPM的重要工作應(yīng)在設(shè)定設(shè)備保全項(xiàng)目時(shí)要充分應(yīng)用AFD-2,即通過(guò)對(duì)設(shè)備功能的分析充分識(shí)別設(shè)備需要檢查的環(huán)節(jié)。將AFD方法應(yīng)用于TPM的過(guò)程如圖3所示。

設(shè)備故障的發(fā)生最終將導(dǎo)致設(shè)備某項(xiàng)功能劣化或者喪失。對(duì)設(shè)備進(jìn)行功能分析的目的是通過(guò)分析設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)和原理以及與設(shè)備功能的關(guān)系來(lái)識(shí)別潛在的失效因素或機(jī)制。在此過(guò)程中,對(duì)設(shè)備進(jìn)行功能分解是必要的,而后再應(yīng)用AFD確定所有重要的潛在失效因素,這樣才能較全面地查找和分析潛在的失效,然后進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn)。

不管是對(duì)于已發(fā)生失效還是失效預(yù)測(cè),已識(shí)別的故障原因或可能的失效因素都應(yīng)進(jìn)行有效的管理,即應(yīng)將其確定下來(lái)進(jìn)而進(jìn)行日?；蚨ㄆ诘臋z查以防止其劣化而發(fā)生相應(yīng)的故障。

基于AFD制定設(shè)備保全項(xiàng)目,首先要對(duì)設(shè)備進(jìn)行自上而下的功能分解,分解到最基本的功能單元為止,或者也可以按照實(shí)際需要將設(shè)備功能分解到某一功能水平,然后應(yīng)用AFD對(duì)分解的功能單元進(jìn)行失效分析或失效預(yù)測(cè)(通過(guò)失效分析查找已知失效的原因,通過(guò)失效預(yù)測(cè)分析得出設(shè)備所有的潛在故障),然后根據(jù)已知故障或潛在故障發(fā)生所需資源或條件來(lái)制定相應(yīng)的點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn),從而將故障消滅在萌芽狀態(tài)。

表1 對(duì)圓柱齒輪減速器進(jìn)行失效分析過(guò)程Tab.1 The process of failure analysis for column gears reducer

5 應(yīng)用實(shí)例

以圓柱齒輪減速器為例。圓柱齒輪減速器的主要功能為輸出一定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。常見的故障如圖4所示。按圖3所示流程圖對(duì)圓柱齒輪減速器進(jìn)行功能分解及失效分析。

功能分解:確定圓柱齒輪減速器的功能:減速功能,輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。

如圖4所示對(duì)圓柱齒輪減速器進(jìn)行功能分析、功能分解并確定其基本功能單元。按照其功能結(jié)構(gòu)可分解為:動(dòng)力輸入功能單元(輸入軸)、減速功能單元(齒輪及軸承)、動(dòng)力輸出功能單元(輸出軸)。

應(yīng)用AFD對(duì)三個(gè)功能元分別進(jìn)行失效分析,具體分析過(guò)程如表1所示。

通過(guò)表1的分析可以得出減速器可能產(chǎn)生的失效及其原因,因此將通過(guò)制定相應(yīng)的保全項(xiàng)目及實(shí)施檢查和維護(hù)來(lái)消除實(shí)效發(fā)生的原因或消除潛在失效發(fā)生所需的條件。

6 結(jié)語(yǔ)

AFD方法為我們提供了一個(gè)全新的問題解決方法。將AFD應(yīng)用于TPM中克服了采用傳統(tǒng)的以經(jīng)驗(yàn)為主的設(shè)定設(shè)備保全項(xiàng)目方法的不足,應(yīng)用AFD方法為正確和系統(tǒng)地設(shè)定設(shè)備保全項(xiàng)目創(chuàng)造了條件,為提高設(shè)備性能和保持低的設(shè)備故障率打好了基礎(chǔ)。

[1] 李葆文.設(shè)備管理新思維新模式[M] .北京:機(jī)械工程出版社,2003.

[2] 徐保強(qiáng),李葆文.TnPM推進(jìn)實(shí)務(wù)和案例分析[M] .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

[3] 劉承元.TPM活動(dòng)[M] .深圳:海天出版社,2002.

[4] 揭露美國(guó)日本先進(jìn)設(shè)備管理真相[EB/OL] http://www.pmec.net/bencandy-6-51395-1.htm.

[5] The anticipatory failure determination fact sheet[J/OL] http:∥www.Triz-journal.com/.

[6] JACK HIPPLE.Predictive failure analysis:how to use triz in“reverse” [J/OL] .TRIZ Journal,Sep,2006.http:∥www.triz-journal.com/.