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    行业交流 设备故障管理

    cnnbsa发表于 2024-01-02 09:02:00 阅读次数:0
    设备是企业开展生产经营活动的物质基础,良好的设备技术状况是实现安全生产、高效生产和保证产品质量的前提。所以,企业必须保证设备处于零故障状态,引入精益管理的思想,形成精益TPM,保障设备始终处于高速稳定的状态。

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    一、什么是设备零故障管理
           设备零故障管理是实现TPM的重要内容。保障设备处于零故障状态,能够有效保证生产工作持续进行,从而能实现TPM的目标。
    1.什么是故障
         解决设备故障之前,首先要了解什么是故障。
          从结果来看:故障是设备失去原有的功能。
           从原因来看:故障是人“故意”引起的“障碍”。
          综合这两点,故障就是设备、物品等丧失规定的功能。
           在工业生产领域,故障的意思是“故障是人故意引起的障碍”,即意味着故障是由人的思考方式和行为的错误而引起的。
          企业出现的故障多数都属于功能停止性故障与功能下降性故障。功能停止性故障往往是突发性故障,其原因易于查明,原因和结果之间的关系比较明显,因而也比较易于制定对策。与此相反,在非突发性情况下,造成故障和不良的原因很少只有一个,常常很难明确了解真正的原因,即原因与结果之间的关系不太明显,因此比较难以制定对策。突发性故障一旦发生,则损失较大,故而企业都会迅速想办法解决。
           功能下降性故障属于隐性慢性故障,是指设备没有达到其原有功能,但由于每次造成的损失不大,因而常?;岜缓鍪?。无论哪一种故障,都会导致生产设备无法正常运转,影响企业的生产。
           无论故障的大小,即便是小瑕疵,企业也一定要养成追根问底的习惯,迅速对故障进行排查,彻底了解设备原有的状态,例如安装精度、装配精度、操作环境、使用条件、材质强度等,并把导致出现异常的原因一一列出。只要有可疑之处,就必须将其完整登记在表中,随后通过TPM活动进行解决。这项工作应当在全员中开展,仅靠一两位技术人员,是很难解决此类问题的。如果不去探究真正的问题出在哪里,有的企业甚至会减少生产周期时间、降低故障发生率,那么就会使这种故障永远被潜藏,却不断干扰企业正常的生产工作。
          解决故障,就是解决“人”的问题。当企业内员工的思考方式和行为得以转变,能够正确认识“故障并非设备本身的原因”时,就能有效解决设备故障问题,实现设备零故障的管理追求。
           TPM活动的核心,在于借助科学的管理体系,提高“人”的主观能动性,从而解决设备的问题。这与传统管理中“设备管理是孤立的工作”有本质不同。
    2 缺陷转化为故障
          设备出现故障,并不是没有缘由地忽然产生的。事实上,设备在出现故障和劣化前已经有很多迹象表现出来,此即缺陷。缺陷是故障出现的前提;当缺陷积累到一定程度后,故障就会产生。图1所示为缺陷转化为故障的过程。

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    注:即使没有大缺陷,但缺陷还在积累(按照微缺陷→中缺陷→大缺陷的顺序)
               图1缺陷转化为故障的过程

            所谓缺陷,其定义为:引起故障、品质损失等的设备方面的原因。设备出现缺陷,通?;嵊幸韵卤硐?。
    ①安全?;げ蝗婊虿荒苷9ぷ?。
    ②安全设施不全或不合格。
    ③系统或设备标志不全、不明确。
    ④渗漏,包括漏油、漏水、漏气、漏风、漏灰、漏烟、漏煤。
    ⑤仪器、仪表指示显示不准,整定不符合要求。
    ⑥运行设备和备用设备发生异常。
    ⑦系统与设备的性能或功能与设计不符(已变更并办理变更手续视为等同于设计状态),或影响人身和设备安全、经济运行。
    ⑧其他影响经济运行及文明生产的异常现象。
    二、缺陷根据严重程度,分为不同的类型。
    1. 大缺陷
          也称危急缺陷,指设备的缺陷直接威胁设备和人身安全,随时都有发生事故的可能,会单独引起故障,造成品质损失。此类缺陷往往较为明显,很容易被发现。
    2. 中缺陷
          也称一般缺陷,对设备和人身安全威胁不大,但如果两个或几个问题点相互作用,就会引起损失。此类缺陷通常有??裳?,只要稍加分析就能发现其中的问题所在。

    3. 微缺陷

           所谓微缺陷,是指那些缺陷不明显,对不良、故障等影响小的缺陷。例如,灰尘、污垢、松动等。微缺陷通常对设备、故障及品质不良等损失没有影响,但将来能够发展为中缺陷、大缺陷,引起损失。

    三类缺陷中,最需要引起注意的是微缺陷,它们往往不容易被发现,很容易被忽视。如灰尘、污垢、磨损这类并不容易引起重视的缺陷,却往往容易产生致命问题,导致设备产生巨大问题。微缺陷的数量与种类非常多,它们都是TPM活动特别关注的。

          灰尘、污垢之类的微缺陷,不容易引起企业的重视。但随着时间的积累,灰尘等会在设备表面、内部不断累积,在设备运行过程中对设备产生划痕;划痕不断积累,会导致存水、存污等现象,继而产生电化反应,从而产生如腐蚀、松动、振动等情况。最终,这类微缺陷转化为中缺陷、大缺陷,直接引发故障。与其他因素重合后,微缺陷会产生更大的影响。图2所示为微缺陷引发的不良后果,会导致企业陷入恶性循环。

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                图2 微缺陷引发的不良后果

           微缺陷虽小,不容易被发现,却是设备出现故障的起点。所以,要想实现设备零故障管理,就必须从微缺陷入手,借助TPM管理模式,提前发现问题、解决问题。

    三、设备故障的主要原因与分析方式

          导致设备故障的原因有很多,但70%以上都来自润滑与清扫的不良。这一点已经在工业生产领域得到公认。图3所示为设备故障的主要原因,从中可看出造成设备故障的原因有很多。

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             图3 设备故障的主要原因

    1. 设备故障的主要原因

    (1)一般设备故障。

           因保全、使用不善而导致设备故障?;斐墒奔渌鹗Ш陀捎谏毕莸贾率克鹗?。

          因突发故障造成的突然、显著的设备故障,通常是明显并易于纠正的。但出现这些故障是由于频繁的或慢性的微小故障经常被忽略或遗漏,应当引起员工的重视。

           由于突发性故障在整个损失中占较大比例,所以许多企业都投入了大量时间努力寻找这种故障产生的原因,以避免这种故障的出现,然而,要消除这些突发性故障是很困难的。所以,企业必须进行提高设备可靠度的研究,改变传统故障维修中突发故障是不可避免的观点。

    (2)品种转换。

          主要因生产计划调整、产品更换等导致的?;?,给设备带来损害。此类损失属于生产计划调整造成的损失,属于典型的人工损失。

    (3)待料。

           因物流供应不畅、误操作而停顿或机器空闲时发生短暂停顿而产生的?;?,给设备带来故障。例如,有些工件阻塞了滑槽顶端,导致设备停顿;因生产了有缺陷的产品,传感器报警而关闭了设备。这种停顿有别于故障?;?,因为除去阻塞的工件和重新启动设备即可恢复生产。

    (4)修复不良。

          因对不良品进行修复而造成设备重复作业,给设备带来故障。

    (5)治工具使用不当。

            因治工具不合理或使用、摆放方法不当造成设备运行不协调,给设备带来故障。

    (6)启动空转。

            因设备从启动到开始稳定生产之间的空转而导致设备故障。损失的程度因工序状态的稳定性,设备、夹具和模具的维护水平,操作技能的熟练程度而异。这项损失较大,而且是潜在的。在实际生产中,企业通?;岵患蛹鸬厝衔に鹗遣豢杀苊獾?,因此很少对其加以消除。

    (7)时转时停。

           因多处设备出现短促多发的10分钟以下的故障,导致的生产线时转时停,导致故障出现。

    (8)速度低下。

           因各种原因而导致设备实际运转速度低于设计速度,导致设备出现故障。速度损失对设备效率的发挥产生了较大障碍,企业应当仔细研究,以消除设计速度和实际速度二者之间的差别。设备实际速度低于设计速度或理想速度的原因是多种多样的,如机械问题、质量缺陷、历史问题或者设备超负荷等。通常,通过查找设备的潜在缺陷,有助于问题的解决。

    (9)生产不良。

           设备在加工过程中,制造出不良品而导致设备出现故障。通常,突发性缺陷可以通过将设备重调至正常状态来消除,这些缺陷包括缺陷数的突然增加或其他明显的现象。而慢性缺陷的原因难于发现,常被遗漏或忽略。

            以上9类设备故障的主要原因,既有微缺陷积累造成的,也有生产规划偏差造成的,还有人工操作不当造成的。企业要结合TPM活动,进行有针对性的调整,才能杜绝设备故障频发。

    2. 设备故障的分析方式

          设备故障的分析方式很复杂,涉及的内容与技术非常广泛,对每种设备故障进行分析都需要有相应的知识与经验。目前,设备故障的分析方式主要有3种。

    (1)故障诊断分析方式。

          故障诊断分析方式主要借助各类诊断仪器,对运行中的设备进行监测和诊断,从中找到故障的原因,同时分析未来可能出现的趋势。这种诊断分析方式需要将设备停运,然后对故障设备解体进行检查和检测,验证故障结论并与诊断分析结果对比。其方法包括腐蚀监测、振动监测、温度监测、声音监测、润滑监测等。

    (2)综合统计方式。

          综合统计方式是最常见的设备故障分析方式,是对工厂设备总体发生故障的概率进行分析。这种方式的特点是能够分析设备发生故障的概率,如按故障发生的现象或原因分类的故障概率,某类大量使用的设备所发生故障的不同类型的概率。针对发生概率高的设备故障,企业应制定技术或管理措施,找出减少该种设备故障的方法,加以实施。

    (3)典型失效分析方式。

            对于某些重要设备发生缺陷和失效,或者经常发生的失效模式,需要采用典型失效的分析方式,利用技术分析的手段和借助专业分析仪器找到问题所在。典型失效分析方式会采取以下两种模式展开。

    ①破坏环境分析:对设备工作环境中的介质、温度、压力、有害物质、腐蚀产物或大气质量等进行分析。

    ②模拟分析:模拟失效构件的工作条件,以验证失效分析的结论。

    四、实现零故障的方法

           TPM的管理目标是实现设备零故障。TPM是对设备的维护管理,企业在设备上的高支出似乎是理所应当的,没有人会想办法从设备上节约成本。实施TPM管理能够有效延长设备的使用寿命,间接缩减成本。

    想要实现零故障,就需要注意以下内容。

    1. 建立零故障的基本思考方式

           首先,我们要意识到:设备的故障是人为的。想要实现设备零故障,就必须改变人的思考方式和行动,从“设备会发生故障”的思考方式转化为“设备不发生故障”的思考方式,最终形成“设备可以达到零故障”的思考方式。

          设备零故障并非不可达到,只要找到合理的方法与技巧,即可实现这一追求。图4所示为设备零故障的4个基础条件,这是实现设备零故障的前提。

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             图4 设备零故障的4个基础条件

          日常工作中注意进行清扫、注油、加固螺丝,遵守作业指示书、基准书的相应要求,注意复原劣化,并不断提高操作、保全的技能,设备零故障就可以顺利实现。这要求企业必须开展专业的TPM活动培训与推广,图5所示是为了满足设备零故障的4个基础条件开展的工作,开展这些工作会有效建立全员TPM意识。

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    图5 为了满足设备零故障的4个基础条件开展的工作

          在日常工作中,要想实现设备零故障,就需要实施流程式生产设备的保全对策,运用“机会保全”,最大限度地减少保全成本。尤其是在生产淡季、节假日、停产期进行保全,更能保障设备的健康与安全度。

          实施流程式生产设备的保全对策,主要应从以下3个方向入手。

           首先,将状态检测与人工巡回点检进行有机结合,做好预防保全:对于适用于振动监测、红外监测或油液分析诊断的流程式生产设备,要积极引进这些先进手段和技术,及时预测隐患,将故障消灭在潜在状态。

          其次,进行“总成”替换,降低全线的?;ㄊ?,即某些流程式生产设备在实施在线维修时,往往因位置不便、工况恶劣或维修难度较大而导致维修时间过长。这时可采取整体快速拆、装“总成”(即相对独立地构成设备局部的部件),进行线下维修,可大大减少全线?;氖奔?。

          最终,进行“同步检修”,降低全线的?;ㄊ?,即在某一局部进行?;煨奘?,也对全线进行检修,既处理以前因无法?;荽娴囊?,也检查是否有新隐患产生。

    2. 故障解析和问题处置

          排查设备存在的微缺陷、分析问题存在的可能性,进行故障分析与问题处置,并不断进行数据积累,这是实现设备零故障必须做的工作。
    (1)现象的明确化。发现设备出现问题,维修员工必须亲临发生问题的场所,查看发生问题的实物,了解当时的生产实况,包括有无前兆等,并做详细的记录。
    (2)临时处置。维修员工必须在现场进行快速前期处理。如果是零部件破损,则给予更换,这样设备就可以重新启动了。临时处置可以使生产快速恢复正常。
    (3)追查原因。除了进行现场处理,维修员工还应当把握现场的实际情况,并结合检查清单的方法进行追查,既要注意不要遗漏关键项目(广度),又要保证能够深入发掘真正的原因(深度)。原因复杂时,还可以考虑采用PM(事物原理原则的方法)分析技术。
    (4)对策。维修员工在查到真正原因后,就要及时采取相应的恢复、改善措施。不能拖延,否则容易忘记而造成其他影响。如果出于技术、资金、时间等方面的困难,一时难以完全落实,也要制定详细的计划来保证。
           同时,对于类似的设备、结构,相关人员也要进行排查和处置,这叫作水平展开,保证同类问题不会再次发生。
    (5)反省和标准化。TPM小组应当根据汇总数据,思考有什么好方法可以预知故障的发生,从而做好事前控制。另外要确认有无日常点检项目,标准是否适合要求等。同时,研究如何让劣化的异常征兆能够看得见(预知保全)也非常重要。
    (6)针对困难部位的对策。部分设备存在困难部位,它是清扫、点检、加油不易进行或进行起来十分费时的部位。这些部位存在清扫与维护困难的现象,应采取更加有针对性的方式进行保全。
           例如,设备核心部件太靠近地面,致使排水及加油器的点检困难,可以将其移动至容易点检的位置;对于三角皮带的点检,将其设置为透明窗口,这样每次不需要卸下覆盖,就能从外边予以检查;其他如将杂乱的配线进行整理、舍弃在地上直接配线等,均有助于清扫工作的进行。
    (7)断绝发生源。如果设备已经出现故障,操作员必须对发生源进行断绝,避免问题进一步扩大。所谓断绝发生源,就是掌握污垢、泄漏(油、空气、原料)的发生源,并加以改善。
           例如,油压配管接缝部的泄漏,或加入过多润滑油所引起的油垢,操作员应调整油量来断绝泄漏、油垢等的发生源,快速针对出现污垢的部位进行现场处理。
    3. 实现零故障的具体方法
         要实现零故障,我们可以从以下内容着手。
    (1)完备基本条件。
    ①制定设备清扫及油污源头防止的对策。
    ②制定锁紧螺丝以及防止螺丝松脱的对策。
    ③列出加油部位及加油方式的改善对策。
    ④清扫、加油基准的制定。
    (2)遵守使用条件。
    ①设定设计能力与负荷的界限值。
    ②制定超负荷运转的对策。
    ③使设备操作方法标准化。
    ④设定并改善组件及配件的使用条件。
    ⑤设定并改善施工基准,包括安装、配管、配线基准。
    ⑥回转折动部的防尘、防水。
    ⑦完善环境条件,例如温度、湿度、振动幅度、冲击力度等。
    (3)使劣化恢复正常的要领。
    ①劣化的发现与预知。这项工作包含以下内容。
          共通组件的五感点检与劣化部件的发掘。
          设备固有项目的五感点检与劣化部件的发掘。
           日常点检基准的制定。
           故障部件分析与使用寿命推定。
           更改界限值基准的制定。
            点检、检查、更换基准的制定。
            检查异常征兆的捕捉法。检查劣化预知参数的测定方法。
    ②修理方法的制定。修理方法的制定包含以下内容。
           分解、装配、测定、更换方法的基准化。
           使用配件的共通化。
          工具、器具的改善专用化。
          从结构面考虑容易实现的改善。
         TPM设定备品的保管基准。
    (4)改善设计上的弱点。
           为了延长使用寿命而提高强度的对策,会对结构、材质、形状、尺寸精度、安装精度、安装强度、耐磨耗性、耐腐蚀性、表面粗糙程度、容量等进行改善,包括3点内容。
    ①动作应力的减轻对策。
    ②避免超过应力的设计。
    ③对设备进行日常维护保证TPM设备零故障的目标。
    (5)防止人为失误。
    ①防止操作失误。首先,要做好防止操作的失误,主要包括以下内容。
    操作失误的原因分析。
    操作盘的设计改善。
    连锁(Interlock)的附加。
    制定防呆(Fool-proofing)对策。
    进行目视化管理。
    操作、调整方法的基准化。
    ②防止修理失误。其次,要做好防止修理的失误,主要包括以下内容。
    修理失误的原因分析。
    对容易出错的形状及安装方法加以改善。
    制定备品的保管方法。
    道具、工具的改善。
    制定故障追踪的步骤化、容易化对策(进行目视化管理)。
    (6)保养技能。
    ①点检、检查(测定)诊断、修理、完备。
    ②故障追踪。
    ③故障解释。
    (7)运转技能。
    ①运转、操作、点检、加油。
    ②前置作业、调整、异常征兆的发现。
    4. 局部改善
    设备出现故障的原因有很多,且既会出现规律性故障,也会出现无规律的突发故障。所以,在做好预防保全的基础上,TPM还会进行局部改善工作,进一步加强对故障的管理。所谓局部改善,是指对现有设备局部地进行改进设计和改造零部件,以改善设备的技术状态,更好地满足生产需要。
    局部改善主要通过以下两种方法进行。
    (1)群众性局部改善。群众性局部改善会与操作员的自主保全相结合,由一线操作员组成TPM小组,针对设备的一般缺陷列出课题、分析研究,提出合理化建议。然后,操作员自行动手逐个解决如漏油、点检不便、不安全、工具与零件存放不便等缺陷。工厂把实现合理化建议的情况作为评估各单位TPM开展效果的重要指标。这种小组形式的TPM活动,是企业开展TPM活动的重要方法。
    (2)专业性局部改善。对于设计漏洞较多的设备和生产的重点设备等,应进行专业性局部改善。由设备管理部门、维修部门、生产现场人员组成设计小组,针对问题花大力气进行改进设计、消除缺陷,达到要求的技术水平。
    5. TPM设备零故障的4个层面
    针对潜在缺陷,企业已经进行了针对性对策的制定,但这些工作需要开展较长的时间才能取得效果,短期内难以奏效。所以,企业要将其分成4个层面(阶段),顺次地按计划实施,这样将较为有效。
    (1)4个层面的内容。
    ①减少故障间隔的变异。
    ②延长固有使用寿命。
    ③定期复原劣化。
    ④预知使用寿命。
    (2)4个层面的概括。
    ①减少故障间隔的变异。
    复原搁置的劣化。
    处理显在缺陷。
    强制劣化的排除。
    完备基本条件。
    使用条件的明确及遵守。
    ②延长固有使用寿命。
    设计上的弱点改善。
    强度、精度的弱点改善。
    选定条件适当的配件。
    超负荷的弱点改善。
    突发故障的排除。
    提高运转、保养的技能。
    制定操作失误的对策。
    制定修理失误的对策。
    外观劣化的复原。
    ③定期复原劣化。
    定期劣化的复原。
    使用寿命的推定。
    制定定期点检及检查基准。
    定期更改基准。
    保养性的改善。
    对于内部劣化问题,要把握异常征兆并进行有针对性的处理,最终实现发现劣化、复原劣化。
    ④预知使用寿命。
    通过设备诊断技术预知使用寿命。
    破坏性故障的技术解释。
    破断面的解释。
    材料疲劳的解释。
    齿轮表面的解释等。
    使用寿命延长对策。
    从使用寿命的推定转向定期的复原。
            企业实施TPM管理对设备进行维护,能够降低设备的故障率、延长其使用寿命、降低维修费用,从而能节省成本、提高企业的整体经济效益。
           还有一点需要注意。再精密的设备也会随着时间的流逝产生消耗,逐渐出现老损,直至被淘汰,这是客观事实。企业想要实现零故障,就必须做好机械设备的更新、报废工作?;瞪璞傅母?、报废工作是机械设备全过程管理的重要组成部分?;瞪璞冈诮锏奖ǚ夏晗奘?,能耗高、故障率高、维修费用多、停修时间长、影响施工进度和质量、安全性能低,并会对安全生产带来威胁,另外一些运输机械还会产生审验费、养路费、保险费等多种开支,所以对这些机械设备应适时报废、减少开支,淘汰已经无法胜任工作的设备。

     
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