故障风险应对措施在关键设备中的应用

党 伟，姚东鑫，霍经雨，彭 超，张宇清，马运顶

（中国重汽集团济南桥箱有限公司，山东济南 250104）

0 引言

在现行国际汽车质量管理体系（IATF 16949）与旧版体系（ISO/TS 16949）的交叉重叠中，引出了关键设备风险分析这一概念。中国重汽集团公司指出：“集团范围内单一设备、不可替代，且维修难度大、修复周期长，该设备一旦发生故障停机，将直接导致整体停产。”这也从一定层面上说明，实行关键设备风险应对措施势在必行。制定应急预案来提高关键设备的生产能力及风险应对能力、加强预防性管理，防止出现突发故障造成停产从而影响产品发交。在应急预案制订中，应当从设备、生产、工艺技术、质量等方面综合考虑，提出切实可行的应对措施。值得注意的是，应当贯彻预防性、预见性维护的思想理念，防患于未然，在设备出现故障前及时解决，保证设备正常运转、生产如期进行、公司稳步发展。对此，将从生产和设备两方面重点介绍故障风险应对措施。

1 制定生产应急预案

为提高关键设备的风险应对能力，防止设备突发故障造成生产线停产，影响产品发交，制定关键设备生产应急预案。生产应急预案由3方面组成。

（1）建立一定量的产品储备。日常科学组织、合理调度，做好大月及小月的均衡生产和储备的消化与建立。单一且不可替代的设备，产品储备量应满足公司正常排产3 d的需求。

（2）外协加工能力。为避免长时间的设备故障问题导致大规模停产所带来的损失，公司设备主管部门已开发外协厂家提供外协支持，且外协厂家产能能够满足生产需求。在设备停产3 d以上时，启动外协生产，保证公司正常生产。

（3）可替代设备。在新规划的生产线中，要求配置同类型设备2台以上，如果一台设备发生故障，另一台设备可替代进行加工，保证生产需要。

2 关键设备的选定及应急协调小组的组建

2.1 关键设备的选定

关键设备的评选，需要充分考虑以下5个方面。

（1）生产方面：是否是工序的单一设备、故障频繁经常影响生产、负荷高并对均衡生产影响大的设备。

（2）质量方面：是否是质量关键工序无代用的设备。

（3）成本方面：是否是修理停机对产量产值影响大的设备。

（4）安全方面：是否是出现故障或损坏后严重影响人身安全的设备。

（5）维修方面：是否是备件供应困难和价格昂贵的设备。

综合分析以上5个方面，制定关键设备选定评分表（图1），当设备总评分数值Z≥168时，将其评选为关键设备。

图1 关键设备选定评分表

2.2 组建关键设备应急协调小组

应急预案的实施由本公司设备、生产、工艺、技术、质量等部门以及外来维修商参与，实施方案应当落实到责任部门和相关人员。应急协调小组应当由责任部门主管领导、其他部门人员协助，以便于工作的顺利进行。

3 故障风险分析及应对措施

3.1 FMEA小组的组建

FMEA（潜在失效模式及后果分析）的开发由多方论证（跨职能）小组负责，小组成员具备必要的专业学科知识。以FMEA小组的方式实施FMEA动态开发过程，确保分析结果全面细致。设备FMEA小组的组长由经验丰富的技术主管担任，小组由产品技术质量工程师、设备工程师、采购员、现场维修人员、设备操作人员等组成。

3.2 设备功能结构拆分明细分析

关键设备选出后，FMEA小组需对设备机械、电气图纸、使用维护说明书等细化分析，为FMEA分析做好前期准备，根据要求填写设备功能结构拆分明细表（图2），该表包括设备设计性能、性能偏差值（上下限）、状态控制标准等性能参数，用来衡量设备的性能标准。

3.3 FMEA分析过程

设备维修管理中，通过组成设备的各系统部件功能的分析和大量的过程数据，找出系统或部件潜在的故障模式，并涵盖已经发生的设备故障，分析每种故障模式对设备的影响，评价每种故障模式影响的严重程度，根据评价结果，制定相应管理措施和维修保养方式，从而尽可能地减少和消除故障，减少设备的非正常停运，提高设备的可靠性和维修性。FMEA分析如图3所示。

通过FMEA分析结果，动态修订已有的设备定期定量、自主保全、设备状态监测等基准，并对设备故障采取相关的维修应对措施，具体可分为4类：

（1）预防性维护：根据设备发生的各种故障制定相应的预防性维护计划，从而对设备进行有计划的维护（如定期定量、自主保全等方式），以减少和避免设备故障的发生，提高设备的完好率和利用率。

（2）预见性维护：依据设备运行数据和趋势分析，对设备进行状态监测。运用定量诊断技术，通过预测可能的失效模式，以减少和避免维护性活动和防止设备故障的发生。

（3）改进维修：指对设备先天性缺陷或频发故障，按照目前设备技术水平和发展趋势进行，从根本上消除设备缺陷，以提高设备的技术性和可用率。

图2 设备功能结构拆分明细表

（4）事后维修：对于事先无法预知的突发故障，不影响生产或者维修时间短的可以进行事后维修。

3.4 制定关键设备维修作业标准书

经过分析讨论及可行性分析，制定出设备可能发生故障时的维修作业标准书（图4）。形成规范、标准作业模式的同时，确保维修作业的安全、及时以及到位。维修作业标准书包含5部分内容：①实施作业名称及作业类别；②发生故障原因；③维修方法（包含维修照片和维修步骤）；④作业条件（工具，更换配件，安全措施，配备人员，维修时间，预防措施）；⑤技术要点。

3.5 关键设备风险应对措施及维修

针对维修力量、设备备件、修复方案、维修周期等因素，判断关键设备的潜在失效模式，找出失效要因，用合适的方法进行维修，运用自主保全、定期定量和预见性维护等方式对设备进行实时维护保养。关键设备风险应对措施及维修一览表见图5。

（1）重新整理关键设备备件采购清单。针对关键设备维修一览表，统计关键设备备件采购清单。通过衡量备件周期、备件价值、备件使用寿命、停机对生产影响的严重程度等因素，合理的制定备件最小、最大储备量和现有库存量。

（2）列举外修以及备件采购厂家信息。为了方便、可靠地对关键设备进行维修、维护、保养，列举出维修能力强、备件质量好、供货周期短的供货厂家信息。在设备发生故障时，能够快速地找到厂家提供技术支持。

图3 FMEA分析

图4 关键设备维修作业标准书

（3）对关键设备进行定期的 CMK（临界机器能力指数）检测。CMK检测也是一种重要的手段。在自行检测取样时，必须确保已排除了人员、环境、加工方法与材料的影响，且取样数必须大于50。根据关键设备检测情况，制定合理的检测计划。

检测完成后，应对检测结果进行进一步分析。对于1.33≤CMK＜1.67和CMK＜1.33的关键设备做出不同的处理措施，可以通过二次检测及维修等方式来解决，以提高设备的风险应对能力，保证产品质量和设备精度，同时要维持设备的正常运行。

（4）预见性维护。预见性维护是指对设备进行整体或者局部在运行过程中的物理现象进行随机或定期检测（包括点检和检查），目的是随时掌握设备状况和劣化规律，合理安排维修，防止问题的发生，确保设备正常运行。

预见性维护的手段很多，目前针对关键设备类型采取油质检测、精度检测、主轴拉力检测和压力检测等监测手段。根据关键设备状态监测数据，制定监测周期计划；对数据进行趋势变化分析，根据劣化趋势，做出更加合理的监测周期计划；预判故障发生时间，做出相对应的维修计划。

4 设备突发故障处理流程

风险应对措施演练的目的是为了提高关键设备的生产保证能力，防止关键设备突发故障造成生产线停产影响发交，提高风险应对能力，加强预防性管理。

4.1 责任部门内部组织抢修

（1）由设备应用技师（操作者）对故障进行排除。

（2）设备应用技师无法排除的故障应及时通知维修技师进行维修，如需技术支持可通知设备工程师配合维修。

4.2 主管部门组织抢修

如果内部无法独立解决时，执行本公司《设备管理程序》中的规定：“设备发生故障停机或突发事故，严重影响生产进度而使用单位又无法独立解决时，设备主管部门负责组织内部抢修”。

4.3 应急响应程序过程

（1）当关键设备使用（或维护）过程中出现故障时，由设备操作人员或生产班长通知维修组长并报告现场分部长及设备管理员，说明故障发生的部位、状况等信息。

（2）现场分部长、维修组长及设备管理员应立即赶到现场，初步了解故障发生的原因、性质、范围、严重程度，做好抢修准备工作。

图5 关键设备风险应对措施及维修一览表

图6 风险应对措施演练记录表

（3）现场分部无能力（无修理资质）修理或无法在90 min内排除故障时，应向加工部设备主管部门及设备管理室报告关键设备故障情况，由设备室主管和加工部部长等人员，共同制订应急维修方案。

（4）关键设备在180 min内无法排除故障时，现场分部长将关键设备故障、抢修信息报公司设备主管部门。

（5）如需委外维修时，设备主管部门立即联系委外维修单位进行设备维修。

（6）设备故障抢修结束。设备管理员对维修结果确认无误后，对抢修后的设备进行不少于1 h的试运行，由设备管理员和现场分部长确定抢修后的维修质量和试机效果，并将试机情况向有关领导进行汇报，得到认可后，开始对抢修施工器具进行清点，将现场打扫干净后撤离现场，操作工恢复正常生产。

（7）设备故障应急处理完成。值班人员负责对抢修后的设备进行连续8 h试运行，观察运行情况，如无异常应急结束。

（8）故障排除恢复生产。关键设备通过抢修验收后，设备使用部门组织恢复生产，如已将故障停机信息报公司制造部的，应再向其汇报关键设备修复完成信息。

风险应对措施演练记录见图6。

5 故障风险应对计划

（1）关键设备故障风险应对措施计划为每年进行一次评定工作，确保应对措施各项内容与设备运行状态、产品需求量和排产等情况具备可操作性，根据实际情况动态修改FMEA及预案内容。

（2）若关键设备发生了预案中的故障，依照预案内容进行解决，事后对预案的执行情况进行评估，对不足的地方进行改进，确保应急预案真实可靠；若设备故障预案中未涉及，组织各部门人员进行讨论，制定出合理方案并纳入应急预案，对于同故障类型及相关可能发生的其他故障同样要进行预案的编写。

（3）加强关键设备的维护和保养工作，根据日常巡检（设备维保和自主保全检查）中的不足、现场操作者的完成情况以及设备运行的实际状态不断完善自主保全、定期定量、精度检验（关键设备精度检测、关键设备精度性能检测）、CMK检测等工作，对于影响设备性能的备件进行强制更换，并根据产量的变化适量增加巡检次数与预防性维护的力度，对于可能存在的隐患进行及时处理与预防，一旦发现异常，实施预防性维修。

（4）加强维修力量的培养工作。建立“设备培训工作站”，普及维修知识；实行导师带徒机制，传承维修经验和技巧。

（5）对于部分进口备件，积极探索关键备件国产化替代方案，持续提升应急维修能力。

6 结语

关键设备故障风险应对措施是设备管理的重要环节。制定设备故障应急预案，对设备进行预防性维护，在故障发生前将其解决，保证设备在生产过程中的正常运行，避免因设备突然停机引起大规模停产而导致生产无法顺利进行。