流程型工业企业中基于TPM的精益设备管理推进方案

2021-10-29刘佳南通醋酸纤维有限公司江苏南通226000

化工管理 2021年28期

刘佳(南通醋酸纤维有限公司，江苏南通 226000)

0 引言

精益管理源于精益生产。精益生产(lean production，LP)是美国麻省理工学院教授詹姆斯.P.沃麦克等专家通过“国际汽车计划(IMVP)”对全世界17个国家90多个汽车制造厂的调查和对比分析，认为日本丰田汽车公司的生产方式是最适用于现代制造企业的一种生产组织管理方式。精益管理要求企业的各项活动都必须运用“精益思维”(lean thinking，LT)。“精益思维”的核心就是以最小资源投入，包括人力、设备、资金、材料、时间和空间，创造出尽可能多的价值，为顾客提供新产品和及时的服务[1-2]。

全员生产维护(total productive maintenance, TPM)，是风行全球的精益设备管理先进理念，是设备管理发展的主要方向。按照日本工程师学会(JIPE)TPM有如下定义：(1)以实现最高的OEE为目标；(2)确定以设备一生为目标的全系统的预防维护体系；(3)设备的规划、使用、维修等所有部门都要参加；(4)从企业的最高管理者到第一线员工的全体人员都要参加；(5)实行动机管理，即通过开展小组的自主活动来推进生产维护。

TPM突出了“三个全”和“三个零”的特点。TPM的“三个全”强调全效率、全系统和全员参加。TPM的“三个零”指的是以追求生产系统极限为愿景，将设备管理提高到更高水平，挑战故障为零、浪费为零、事故为零的奋斗目标。

自从TPM在日本和世界各国企业中推行以来，给企业创造了可观的有形和无形效益，并取得令人震惊的成就。但综合推行TPM的案例来看，主要在汽车零部件制造、电子产品组装等制造领域，而在化工流程型企业的设备管理应用案例不多，化工流程型企业一般有重资产、设备密集型等特点，设备管理是企业管理的重要方面，如何科学地推进TPM精益管理，实现精益设备管理的有效落地，是本文研究的重点。

1 流程型生产中的设备管理状况与问题

按照生产过程的特点，产品生产分为流程性生产和离散型生产。流程型生产的生产区域设备设施集成化程度高，运行自动化水平高，而且其工艺过程一般具有高温、高压、易燃、易爆等特点，对生产运行的可靠性和安全性提出较高要求，设备管理是流程型生产企业管理中的重点。

典型的流程型制造工业企业，设备总体有以下特点：一是设备数量巨大，生产装置集约化，由于自动化程度高，“设备多、人员少”的特点增添了管理的难度。二是流程型生产中，一般由化工、炼油、水处理、动力等专业构成，生产种类多，动静设备种类繁多，设备维护和管理具有相当大的难度。三是系统庞大复杂，生产流程环环相扣，任何一台设备或部件出现问题，都可能会导致全局性影响。各生产系统存在易燃易爆、腐蚀性强等特点，生产设备的安全运行显得尤为重要。现代流程型生产中设备管理面临的主要问题与挑战有：

(1)设备管理与安全生产关系紧密。安全是流程型生产企业管理的第一要务。安全管理三要素为人的不安全行为、物的不安全状态、管理的缺陷，物的不安全状态即设备的不安全状态。据统计数据表明，物的不安全状态(也即设备的不安全状态)占流程型生产企业安全隐患总数的70%以上，可见设备安全管理是安全管理一个重要抓手与基础，是亟需解决的问题。现代设备一般处于复杂的社会和生产系统中运行，设备运行安全风险较高，一旦突发事故，容易导致财产损失、环境污染、人员伤亡。如：2018年11月28日河北盛华化工公司聚氯乙烯车间的气柜卡顿故障导致化学品泄漏爆燃的重大事故。

(2)设备管理与企业经营效益关系密切。一是设备投入成本高，在现代化工业企业特别是资产密集型企业，设备的投资金额大约要占固定资产总额的55%至75%，成为企业建设总投资的最主要开支项目。二是设备运行维护费用高，据统计，石化行业的维修费用一般要占固定资产总额的5%至10%左右，美国石化企业的维修费用约占生产成本的12%。我国钢铁企业的维修费用一般占生产成本的8%～10%。三是设备非计划停产损失大，由于现代流程型生产运行效率高、作业连续性强，一旦发生非计划停机，导致运行中断，会带来巨大的产量损失。

(3)生产运行管理与设备维修管理的之间的矛盾。很多生产型企业都存在生产运行与设备维修的矛盾。设备维修管理是确保生产设施正常运行的基础工作，其目标是为生产保驾护航。两者之间那为什么会存在矛盾呢？本质原因是企业生产经营人员(包括决策层)“重生产，轻设备”。因为生产是价值创造环节，是直接产出经济效益的环节，而设备维修管理是非价值创造环节，相反是增加企业运行成本的环节。而且，生产部门重视生产运行，忽视设备保养维护，存在着“我使用、你维护”的观念。当在企业管理没有协调好生产与维修之间的关系时，可能导致管理漏洞，甚至是相互推诿、影响企业正常生产经营。

2 基于TPM的精益设备管理推进理论和方法

为了避免设备突发故障引发安全事故，可以从事后和事前两个方面入手遏制，从事后的角度出发，做好各种故障预想与应急预案，避免故障发生后事态变严重甚至失控，是一项重要工作；从事前的角度出发，从源头去预防突发故障甚至追求关键设备零故障，把工作做在前面，减少事后的救火，这更是一项非常有意义的工作。从预防的观点来看，设备零故障管理是现代化工流程型工厂安全生产的重要抓手，是源头控制的重要手段。从生产运行管理的角度出发，零故障管理的终极愿景就是要实现生产系统中那些至关重要的设备即所谓关键设备要保持零故障，切实保障生产的安全、连续、稳定运行。

任何设备(部件)都有其生命周期，设备使用过程就是一个逐渐“劣化”的过程，劣化发展一定程度就会发生故障，故障是“冰山”的顶峰。基于“设备零故障”的TPM推进方法，从而识别设备管理的重要工作，由表及里、循序渐进、全面深化推进TPM[3]。

为了实现设备零故障，必须循序渐进地消除、预防设备的劣化，如图1所示。首先要消除设备的强制劣化，即解决设备外在的环境因素如污染源、困难部位，以保证设备外部良好的基础条件，从而减缓设备的劣化速率。其次，要深入设备内部，辨识设备的安装、设计、制造缺陷，改善隐藏的薄弱点，设备的劣化速率将大大延缓。最后，设备的劣化进入自然劣化状态。随着时间的推移，劣化加剧，设备仍会发生故障，为了避免故障发生，就要开展预防维护、预测维护、定期维护活动，及时复原设备的劣化，预防故障的发生。

图1 零故障理论模型

3 基于TPM的精益设备管理推进方案设计

3.1 总体思路与目标

保障本质安全是方案设计的基础目标。设备管理的安全目标就是要以零故障为愿景，不断减少设备故障次数，降低设备安全风险，避免设备事故/事件的发生，确保设备安全稳定运行[4]。

提升综合效率是方案设计的中心目标。设备的高效运行是产品稳定产出的关键，要确保设备高效运行，必须围绕提升设备综合效率(OEE)这个中心下功夫。设备综合效率计算公式为时间利用率、设备性能率、产品合格率的乘积，反映了设备运行的综合状态水平。

促进降本增效是方案设计的终极目标。企业存在目的在于为社会创造价值，归根结底要产生效益，要计算成本与产出。设备管理要投入维修费用与备件资金，降本增效就是要提升维修费用的使用效率、降低备件资金。

3.2 组织保障与推进原则

3.2.1 培育文化，全员参与

为保证活动的规范性和有效性，首先导入理念、培育文化，进行多次TPM理念、方法和成功案例的全员培训和宣贯，确定全员参与的原则。

3.2.2 明确职责，团队合作

设备管理部负责制定公司设备管理制度及检查考核，协调设备使用、维修等部门对设备的全生命周期进行有效管理。

生产部门是设备使用的负责部门，负责根据公司设备管理相关制度，制定本部门设备管理办法，作为设备的主人落实公司设备管理要求，会同维修部门对部门所辖范围内的设备进行有效管理。在初始的5S和自主维护阶段，高管带头、部门负责人领衔，层层包干、落实责任到每一台设备、每一个人。在深化的计划维护阶段，TPM具体工作由生产部长牵头，生产和维修骨干组成推进小组共同实施，生产和维修人员全面参与设备维护活动[5]，如图2所示。

图2 TPM推进组织机构

维修部门是设备维修的负责部门，负责根据公司设备管理相关制度，制定本部门的设备管理办法，作为设备维修的专业部门落实公司设备管理要求，配合设备使用部门对设备进行有效管理。

帐务部是固定资产管理的职能部门，配合设备项目部做好设备管理工作，负责建立和维护公司固定资产台帐，按规定提取折旧，协调设备项目部及固定资产所在部门对公司固定资产进行有效管理。

物资部负责设备、维修备件与材料的采购、入库验收、储存和发货，牵头控制备件库存资金，负责报废固定资产的处置。

3.2.3 示范先行，全面推进

确定示范设备或生产线，从示范设备入手，按照推进工作计划循序渐进地实施，并在实施过程中针对问题及时纠偏。

完成示范设备和生产线的推进后，及时总结和提炼实战经验和经典案例，形成实战指南，以点带面，逐步推广到关键设备、重要设备和一般设备，以及非生产设备和建构筑物等。

3.3 基于TPM的精益设备管理推进

3.3.1 基于TPM的精益设备管理推进步骤

基于TPM的精益设备管理推进步骤如表1所示。

表1 TPM推进步骤

梳理设备总台账，完善设备分类信息，建立信息齐全的特种设备、计量设备、安全设备、环保设备等分类设备台账，便于设备专业化管理。综合考虑与设备相关的各方面因素，从设备参与生产程度、平均利用率、备用、故障频次产量损失、与上下游设备关联度、修复时间、修复成本、人身危害、安全隐患及环境影响等维度明确设备关键度评分标准，对全厂设备进行评分，确定关键设备、重要设备、一般设备、非生产设备等四类设备。这不仅为后续分阶段、有重点的推进TPM奠定基础，也为优先分配有限的维修费用、备件等资源提供了依据。

3.3.2 设备现状评估

通过建立设备维护日志，收集各项维护信息，对收集到的维护信息进行分析，从而制定改善目标。设备维护日志涵盖设备使用期间(投用到报废)劣化现象、处理措施、检修时长、备件使用情况、维护费用等信息。根据设备维护日志中的维护信息，各生产部门TPM推进团队开展统计分析，制定TPM绩效目标，如设备故障次数、OEE、MTBF、MTTR等。

3.3.3 开展自主维护活动

广泛开展5S活动，消除设备外部的环境污染，同时强化员工(特别是生产部门员工)设备维护的责任意识，营造全员参与的设备管理文化氛围。

C是设备的本体清洁，L是设备的润滑，I是员工的点巡检，T是设备、管道部件的紧固。开展以操作人员为主的CLIT自主维护，重点是通过设备本体的清洁工作，消除设备的污染源和困难部位；通过建立“五定”标准，加强设备润滑管理；通过运用不良点标签，及时发现设备缺陷，对螺丝松动、接线不良等及时进行紧固，从而建立设备运行的基本条件。

3.3.4 推进设备故障分析与改善维护

通过对设备缺陷的辨识和设备故障的统计分析，发现设备因设计、制造、安装缺陷所导致的薄弱点。组建跨专业、跨部门的攻关小组，通过专业维护人员、生产操作人员紧密配合，发挥“三现二原主义”精神，利用一点课、why-why分析、WWBLA等精益工具，分析原因、确定方案、实施整改，从而深入设备内部消除劣化，提升设备可靠性。

3.3.5 建立设备定期维护系统

研究分析设备的自然劣化(时间性老化)模式，并应用设备维护日志的历史信息，计算统计各类设备的平均间隔时间MTBF。根据分析结果，对设备或设备易损部件实施定期维护和定期更换，制定定期维护计划，从而计划性地恢复设备性能，避免劣化累积导致故障发生。

3.3.6 建立设备预测维护系统

在设备点巡检过程中，通过简易诊断发现设备温度、声音、磨损等异常，及时采取措施进行消缺；识别设备重点部位，研究劣化参数和劣化临界点，开发精密诊断技术如测振、测厚等，对设备劣化趋势进行跟踪和研究，在接近维护临界点时实施预测性维护；利用PI系统大量的生产参数和设备运行数据，设定课题，研究分析如何利用相关数据建立与设备异常和设备劣化模式的关系，针对性开展预测维护。预测维护不仅为了保障零故障的实现，也是通过追求维护部位的极限寿命，来提高设备维护效率和降低维护成本。

3.3.7 实施设备维护标准化

全厂所有设备进行分类，对同类设备在充分考虑设备技术资料(维护手册等)要求、设备维护日志信息、设备故障历史信息的基础上，建立设备维护基准书。基准书是指导开展设备维护活动的标准，包括维护部位、作业基准、方法、工具、标准工时等；包含清洁、润滑、紧固、点检、定期维护、预测维护、维护计划等内容；包括机械、电气、仪表等具体专业。通过基准书明确设备维护“做什么”。为规范维护作业流程、提高维护作业质量，对重要的维修作业制定维修SOP，明确维修步骤和作业要点。维修SOP要解决“怎么做”。

3.3.8 推进维修费用与备件管理

编制维修费用预算管理办法，组织生产和维修部门申报年度预算。制定大修项目评分标准，从安环影响、设备关键类别、设备运行现状和实施后效益等方面对申报的维修项目评分，依据得分情况来排名确定设备维修项目，在立项的源头上控制维修费用。实行备件ABC分类，结合设备关键度、备件结构复杂程度、对生产的影响等因素，对备件进行ABC分类，A类备件为备件管理的重点。

3.3.9 维护技能培训发展

组织员工自主编写一点课，用于交流经验和自我学习的课程，内容包括设备原理、结构，维护和检查方法，以及局部改进等。通过开展“每日一讲”活动，发动员工走上讲台讲解自身编写的一点课、改善记录，进行成果发布，形成“你超我赶”的学习氛围。

开辟一个专用的培训场所用于开展实操技能培训，TPM团队建立维修实训基地。实训基地设置维修操作区、工具展示区、典型设备展示区、“黑色宝藏区”等四部分。维修操作区用于实操培训以及技能考核、比武等；工具展示区展示维修常用工具，用于介绍用途、使用方法等；典型设备展示区展示常见的设备、传动方式，并将部分典型的报废下线设备线切割暴露内部结构，用于展示构造、工作原理。黑色宝藏区展示各种典型的故障设备及部件，用于现场指导进行原因分析，讲解相应检修策略等，让员工有直接认识，对日常的维修作业起到指导作用。

3.3.10 设备管理信息化

传统的EAM系统相对关注财务费用，因此以工单为中心进行系统架构，导致指向于设备的管理数据匮乏且零散，很难针对具体设备进行全面系统的数据分析，掌握设备的运行和维修状况。

建议建立以设备为中心的管理信息系统。围绕设备的基础信息、检修计划、通知单与工单、维护日志、故障分析、设备运行等业务均以设备为对象进行操作，方便了设备管理人员的日常工作，为开展TPM提供了更强的信息化支持。