改变世界的机器——精益生产(8)

2024年3月23日发(作者：爱不忍释)

改变世界的机器——精益生产（8）

汪泉发、李若望

精益生产的基础：TPM

TPM，即全面生产性维护，最早由美国制造人员提出，并在1950年由戴明介绍到日本。之后，TPM在日本不断演

化，发展成比较系统的设备维护工具。

1960年，日本电装公司成为日本第一家导入TPM的企业。当时，日本电装公司采用专职的维修人员来维修设备，而

操作者只负责使用设备生产。由于大量使用自动化设备，设备维护成为瓶颈，需要招募大量的设备维修人员。因此管

理层决定由设备操作者自己负责日常的设备维护，称为自主维护。

自主维护当然是最节省的，因为操作者的成本比高技能的工程师要低的多。与自主维护相对的是专门维护，即专职的

维修人员处理较为复杂的设备问题，进行一些长期的设备改进和更新工作。目前，TPM内容已大大扩展，主要包括：

· 事后维护(Break-down Maintenance, BM)；

· 预防性维护 (Preventive Maintenance, PvM)；

· 生产性维护 (Productive Maintenance, PM)；

· 改良性维护 (Corrective Maintenance, CM)；

· 维护预防 (Maintenance Prevention, MP)；

· 全面生产性维护 (Total Productive Maintenance, TPM)；

· 预见性维护 (Predictive Maintenance, PdM)；

· 全面生产性管理 (Total Productive Management, TPM)；

· 全面预见性维护 (Total Predictive Maintenance, TPM)。

早期的设备维护方式是出了故障再修，不坏不修，故称为事后维护。事后维护用于维护的成本是最低的，但设备一旦

损坏，维修的成本却是最高的，而且严重影响生产。

预防性维护是以检查为基础的维护，利用状态监测和故障诊断技术对设备进行预测，有针对性地对故障隐患加以排除，

使设备在轻微故障、甚至异常发生前被预防，避免和减少停机损失，从而实现零突发故障。可分为定期维护和预见性

维护(PdM)两类，包含以下5项：

· 日常维护：清扫、点检、加油、调整等；

· 定期维护：设备部门定期的检查(如每月一次)；

· 定期检修：调整、换油、零件更换等；

· 预防修理：异常发现后修理；

· 更新修理：零件劣化的更换修理。

预见性维护是指通过仪器测量振动、发热、异常压力、应力、劣化、防锈、防蚀等技术研究，了解设备现状，找到最

合适的维护频次，防止预防性维护中的定期维护所造成的过度保养，以达到最经济。

生产性维护是提高设备生产性最经济的维护方法，包含以下4项：

· 改良性维护：是不断地利用先进的工艺方法和技术，改正设备的某些缺陷和先天不足，提高设备的先进性、可靠

性和易维修性。

· 维护预防：就是可维修性设计，提倡在设计阶段就认真考虑设备的可靠性和维修性问题，从根本上防止故障和事

故的发生，减少和免维修。

· 预防性维护。

· 事后维护。

全面生产性维护是指通过全员参与使设备效率最大化的手段，着重于各部门间横向、纵向的沟通和合作，成为一体的

系统。TPM的目标为零停机、零废品、零事故、零速度损失。 必须指出的是，TPM方法不但适用于生产车间，而

且适用于所有使用设备的工作区域，如办公室。TPM的实施可分五个步骤：

步骤1：设备识别和分类

先列出所有设备清单，将所有设备分为A、B、C三个等级：

1) A类是关键设备，使用频率高，价值高，无替代设备，对生产至关重要，一旦停机，整条生产线停止。

2) B类为次关键设备，通常很稳定，有替代设备，对生产也很重要，一旦停机，生产进度可能会受影响。

3) C类为非关键设备，故障时间发生率低，对生产影响低，容易代替。

对于A、B类设备，要重点关注，即建立定期维护计划和定义维修配件清单等。

步骤2：清扫设备

清扫设备，不只是为了外观，而是为了将问题暴露，从而改善设备表现。

1） 清扫为了检查(Clean to Inspect)：清扫设备、地板、天花墙等上面的灰尘、污迹等；

2） 检查为了发现 (Inspect to Detect)：确保设备功能正常，将问题区域标识，记录问题；

3） 发现为了纠正(Detect to Correct)：修理破损表面，重新油漆和抛光表面；

4） 纠正为了完美(Correct to Perfect)：监控TPM、监控缺陷和遗漏问题。

通常，设备检查应包括：是否线松、松脱，触点是否腐蚀，是否偏移，部件是否损坏，是否磨损，是否有烧焦印迹，

是否漏油，是否缺润滑，是否污染等。

步骤3：消除污染源

一般地，设备停机主要是由于污染、磨损、使用不当、过度使用和缺乏日常维护保养。其中75%设备停机是由于污

染、缺少润滑油导致磨损等。因此，必须解决和预防污染源，降低设备恶化速度。同时让设备检查变得容易，如在设

备上，取消太多螺栓，增加直观的视窗，改为手柄、铰链和梨形孔，从而很容易打开检查。

预防污染源的方法有：安装可冲洗的管子，设计新的防护罩，利用橡胶和塑料防护屏，拧紧螺栓避免松脱，及时更换

部件(如过滤网)，使用更好的泵和冷却系统等。

步骤4：建立标准

建立标准主要考虑以下方面：

1） 针对A、B类设备，建立定期维护计划表：考虑预防性和预测性活动；识别潜在失效模式；设定计划维护周期(每

日、每周、每月、每季、每半年、每年等)；安排更换和修理易损件。如设备不多，可以做成一个大展示板放在工作

区域，比较直观和透明。亦可建立一个简单的数据库系统，只要维护时间一到，马上自动提醒。所有维护结果，都必

须输入系统作为设备历史记录。

2） 建立直观控制：对涉及仪表控制、安全区域、点检、设备维修等，应用直观控制，如上锁挂牌、安全警示标志、

仪表有效范围等。

3） 建立操作者每日点检指引：点检表必须确认关键控制点，点检方法，并用直观控制在现场显示。特别提醒的是，

安全要求必须用红色醒目地突出显示点检指引上。

4） 建立配件清单：需列出易损配件名称、更换周期、库存数、供应商、采购周期等。

5） 监控设备综合效率：OEE是本行业对设备有效性的标准衡量，用于指导设备的改进。OEE有三大要素和六大浪

费，参见表1。

表1 OEE的三大要素和六大浪费

三大要素

可用性 (利用率)

表现 (效率)

六大损失

1. 停机；2. 准备和调整

3. 小中断；4. 速度和进料减慢

关注点

停机时间的减少

加工时间的缩短

质量 (合格率)

5. 返工缺陷；6. 产量 缺陷产品的降低

OEE = 利用率x 效率x 合格率。如何计算OEE？举例说明。

例1：某设备一天工作时为8小时，班前计划停机15分钟，设备调整25分钟，故障停机30分钟。产品的理论加工

周期为0.6分钟/件，一天共加工产品450件，有20件废品，求这台设备的OEE。

方法1： 设备负载时间 = 8 x 60 (计划运行8小时) - 15 (午饭) = 465分钟

实际加工时间 = 465 - 25 (换模) - 30 (停机) = 410分钟

利用率 = 实际运行时间 / 设备负载时间 * 100% = 410 / 465 * 100% = 88%

理论加工时间 = 理论加工周期 x 生产数量 = 0.6 x 450 = 270分钟

效率 = 理论加工时间 / 实际加工时间 * 100% = 270 / 410 * 100% = 66%

合格率 = (450 - 20) / 450 * 100% = 96%

OEE = 利用率 x 效率 x 合格率 = 88% x 66% x 96% = 55%

方法2： 最大理论产量 = (8 x 60-15) / 0.6件=775件

合格产品数 = 450 - 20 = 430件

OEE =合格产品数 / 最大理论产量 = 430 / 775 = 55%

据统计，一般企业的OEE大概在40%左右，而世界级企业可以达到90%以上。改善OEE是一个不断改进的过程，

主要从设备的利用率、效率和产品良率三方面去考虑。改善OEE的主要方法有：采用日本新郷重夫开发的个位分钟

快速换模法(SMED)，尽可能减少设备准备时间和调整时间；对设备进行设备能力研究，提高产品良率；分析工作区

内最重要的前十个停机，从而大幅降低；做好计划性维护，减少异常停机；定期召开工作区设备停机及改进会议等。

11.3.5 实施和监控

TPM类似于5S，特别强调全员参与和人员培训。只有员工真正把设备当作自己的物品，TPM才会成功。主要方法如

下：

· 全员培训和参与；

· 定期(每周)跟踪结果，特别是意外停机时间；

· 建立设备历史记录；

· 对设备进行过程能力分析；

· 分析OEE最低的前十位设备问题，进行根源分析，找出改进方法；

· 对突出的改进成功故事进行展示，并给与奖励；

· 对以前发生的设备问题，进行分享，并在新项目和新机购买时考虑维修性预防；

· 提倡在设计阶段就认真考虑设备的可靠性和维修性问题，从根本上防止故障和事故的发生，减少和避免维修。