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【精益管理】设备管理的11个指标、七大误区以及六大特征!

一、关于设备故障知识

1、故障的含义

故障——设备在运行过程中,丧失或降低其规定的功能及不能继续运行的现象。

2、故障的类型

故障可以不同角度分:

1)临时性故障

2)永久性故障

按故障发生的时间分有以下几种:

1)早发性故障

2)突发性故障

3)渐进性故障

4)复合型故障

按故障表现形式分有:

1)功能故障

2)潜在故障

按故障产生的原因分有:

1)人为故障

2)自然故障

按故障造成 的后果分有:

1)致命故障

2)严重故障

3)一般故障

4)轻度故障

故障通常采取几种分类法复合并用,如突发性的局部故障;磨损性的危险故障等,由此看出故障的复杂性、严重性和起因等情况。

3、故障的特点

1)多样性

2)层次性

3)多因素和相关性

4)延时性

5)不确定性

6)修复性

4、故障管理

故障管理是设备管理的核心内容之一。其目的在于早期发现故障征兆,及时采取措施进行预防和维修。

故障管理的程序和内容包括:

1)宣传教育和技术培训相结合。

2)制定严格的管理制度和维护保养制度。

3)熟悉机械设备结构和工作原理,掌握工作性能。

4)配置先进的检查、检测和监测设备,对重要设备和零部件进行实时监测,定期分析,准确掌握设备故障的信息和征兆。

5)根据故障现象和信息及征兆,进行认真科学地分析,确定故障原因、类型、采取最佳的维修策略和维修方案,及时维修过程进行记录。提供后期统计和借鉴。

6)对常发生或多次重复出现的故障的部位或零件,要重点监测,必要时对其进行系统技术改造。

影响故障产生的主要因素

1)制造和修理因素对故障的影响

a 零件材料的选择

b 零件加工质量

c 装配质量

2)使用因素对故障的影响

a 工作负荷

b 工作环境

c 设备保养和操作技术

二、设备管理的11个指标

在企业里,用于度量设备管理好坏的指标很多。例如设备的完好率,设备的可用率,设备综合效率,设备完全有效生产率,设备故障率,平均故障间隔期,平均修理时间,设备备件库存周转率,备件资金率,维修费用率,检修质量一次合格率,返修率等等。不同的指标用于度量不同的管理方向。

管理的指标评价

1、设备的完好率

在这些指标里用得最多,但其对管理的促进作用有限。

所谓的完好率,是在检查期间,完好设备与设备总台数的比例(设备完好率=完好设备数/设备总数)很多工厂的指标可以达到95%以上。理由很简单,在检查的那一刻,如果设备是运转的,没出故障,就算是完好的,于是这个指标就很好看。很好看就意味着没有多少可提升的空间了,就意味着没有什么可改善的了,也就意味着很难进步了。为此,不少企业提出对此指标的定义进行改造,例如提出每月8日,18日,28日检查三次,取其完好率的平均值作为本月的完好率。这当然比检查一次要好,但仍然是点状反映出的完好率。后来有人提出以完好的台时数比上日历工作台时数,完好台时数等于日历工作台时减去故障及其修理的总台时数。这个指标要真实多。当然又遇到统计的工作量增加和统计的真实性,遇到预防性维修台时是否扣除的争论。完好率这一指标是否有效反映设备管理状况,这要看如何应用,仁者见仁,智者见智。

2、设备的故障率

这个指标容易混淆,存在两种定义:

第一,如果是故障频率则是故障次数与设备实际开动台时的比值(故障频率=故障停机次数/设备实际开动台数);

第二,如果是故障停机率,则是故障停机台时与设备实际开动台时加上故障停机台时的比值(故障停机率=故障停机台时/(设备实际开动台时+故障停机台时))。

显然,故障停机率比较能够真实的反映设备状态。

3、设备的可用率

在西方国家采用较多,而在我国有计划时间利用率(计划时间利用率=实际工作时间/计划工作时间)和日历时间利用率(日历时间利用率=实际工作时间/日历时间)两个不同提法。按照定义,西方定义的可用率实际上是日历时间利用率。日历时间利用率反映了设备的完全利用状况,也就是说即使是单班运行的设备,我们也按照24小时计算日历时间。因为无论工厂是否使用这台设备,都以折旧形式消耗着企业的资产。计划时间利用率反映了设备的计划利用状况,如果是单班运行,其计划时间就是8小时。

4、设备的平均故障间隔期

MTBF的另外一个提法叫做平均无故障工作时间(设备平均故障间隔期=统计基期无故障运行总时间/故障次数)。它与故障停机率互补的反映了故障频次,也就是设备的健康状况。两个指标取一个就可以了,不必利用相关指标度量一个内容。

另外一个反映维修效率的指标是平均修理时间MTTR(平均修理时间=统计基期维修消耗的总时间/维修次数),它度量的是维修工作效率的改善状况。

随着设备技术进步,其复杂程度、维修难度、故障部位、维修技师的平均技术素质以及设备役龄的不同,维修时间很难有确定的数值,但我们可以据此度量其平均状况和进步状况。

5、设备综合效率

OEE是比较全面反映设备效率的一个指标,OEE是时间开动率、性能开动率与合格品率的乘积。就像一个人,时间开动率代表出勤率,性能开动率代表上班后是否努力工作,发挥出应有的效率,合格品率代表工作的有效性,是否经常出差错,是否能够保质保量完成任务。

简单的OEE公式就是:设备综合效率OEE=合格品产量/计划工作时间的理论产量。

6、完全有效生产率

TEEP是最能够彻底反映设备效率的公式而不是OEE。完全有效生产率TEEP=合格品产量/日历时间的理论产量,这一指标将设备的系统管理缺陷,包括上下游影响、市场和订单影响、设备产能不平衡、计划安排调度的不合理等不足都反映出来。这个指标一般都很低,不好看,但十分真实。

关于维修及其管理方面,也有相关的指标反映

7、检修质量一次合格率

是用检修后的设备试运行一次达到产品合格标准次数比上检修次数来度量。工厂是否采用这个指标作为维修团队的绩效指标,可以研究推敲。

8、返修率

是设备检修后返修总次数比上检修总次数。这比较真实反映检修质量。

9、维修费用率

它的定义和算法很多,一种是年维修费与年度总产值比,另外一种是年维修费与当年资产总原值比,还有一种是年维修费与当年资产总重置费比,再有一种是年维修费与当年资产总净值比,最后一种是年维修费与当年生产总费用比。

笔者认为最后一个算法比较靠谱。即使如此,这个维修费用率数值的大小又不能够说明问题。因为,设备维修是一种投入,投入是创造价值和产出的。投入不足,生产损失突出,则影响产出;当然,投入太大也不理想,称为维修过剩,是一种浪费。恰当的投入最理想。

所以,工厂应该摸索和研究最佳的投入比例,生产费用高意味着订单多,任务量大,而且设备的负荷加大,对维护保养的需求也随之上升。在恰当的比例上投入是应该工厂努力追求的目标。如果有了这个基准,偏离这个指标越远就越不理想。

关于备件管理也有不少指标

10、备件库存周转率

(备件库存周转率=月消耗备件费用/月平均备件库存资金)是较代表性的指标。它反映了备件的流动性。

如果大量库存资金积压,则会在周转率上体现出来。反映备件管理的还有备件资金率,即全部备件资金与企业设备总原值之比。这个数值的高低随着工厂是否在中心城市、设备是否进口,设备停机损失影响大小而不同。

如果设备一天的停机损失高达几千万元,或者故障对环境污染危害严重,对人身安全危害突出,而备件供货周期较长则备件库存量就要高些,反之这个备件资金率就尽可能降低

11、维修培训时间强度

(维修培训时间强度=维修培训小时/维修工时)培训包括设备结构专业知识、维修技术、职业素养和维修管理等内容。这一指标反映了企业对维修人员素养提升的重视程度、投入强度,也间接反映了维修技术能力水平。

工厂经理了解这些关键绩效指标,对于评价和引导设备管理进步很有帮助。

有的工厂看到维修人员经常闲着没事,喝茶、抽烟、休息,觉得心里很不平衡。就想用工作量来考核维修人员,结果却适得其反。维修人员修的设备总是留下尾巴和后遗症,不断有维修任务冒出,维修人员就像救火队一样“忙”起来了,设备状况反而更糟糕,停机造成的生产损失反而增大。

如何评价维修组织绩效又成为一个复杂而值得研究的问题。系统就像一个皮球,这边压扁了,那边却冒出来了。设备管理的KPI设计同样关系到企业运行是否流畅。

三、设备管理工作的七大认识误区

设备管理是保证企业进行生产和再生产的物质基础,也是现代化生产的基础。由于长期受传统的维修模式和事后维修思想的影响,目前国内企业的设备管理中普遍存在七大认识误区,严重阻碍了企业设备管理水平的提升和现代化进程。为了适应现代化设备管理模式的需要,设备管理人员必须走出误区,建立新的认识体系。

误区之一:只要是设备都会出故障

更正:以可靠性为中心维修思想显示,只要以可靠性数据分析为依据,采用先进的测试技术和诊断方法,就可以实现设备故障为零。这种思想使维修工作有了较强的针对性,使主客观更加一致,增强了科学性,减少了盲动性。

误区之二:设备一定要定期大修

更正:近年的研究表明,随着新材料、新工艺的应用,设备的可靠性日益提高,而设备的无形磨损日渐加速。60%以上的设备故障率曲线只有初始故障期,却无耗损故障期。盲目大修会引入新的初始故障期,增加设备故障率。由于设备不同部件的运动不同、负载不同、工作环境不同,因而磨蚀、老化、损坏不同,局部修理,即小修、项修、总成或组件维修更经济合理。

误区之三:不出故障,很难找到故障的原因

更正:故障不会凭空出现,而是日积月累形成的。尘土、油污、应力、微裂纹、腐蚀、松动、接触不良、老化等问题都是引发故障的原因。所以,故障下面有大量隐含的问题需要我们去仔细观察和发现,这也是全员维修的意义所在。只要强化基础,从细微之处做起,如检查、清洁、保养、防腐、减振、平衡等,就能防患于未然,也是最经济的设备维修策略。

误区之四:备件管理很难解决好保证维修和压缩备件库存的矛盾

更正:只要把备件合理分类,关键备件作冗余储存,一般备件正常储存,不重要备件可短缺储存,还有大量备件作零库存,可以既降低库存成本,又不会造成紧急短缺。如:按照“关键性”对设备、部件、零件都进行A、B、C分类,从AAA到CCC,按照关键性程度,分轻重缓急分别作冗余库存、一般库存、可短缺库存及只存信息不存零件的零库存管理。

误区之五:让操作工参与维修设备是不可能的

更正:操作工天天接触设备,最了解设备各种性能;设备运行中的声音、温度、动作、气味、颜色等发生异常也是现场操作人员最先感知。因此,操作工是否能正确操作,对设备负不负责任,结果大不一样。随着设备自动化程度提高,操作会变得更简单、轻松,也使操作工对设备负更多责任成为可能。

误区之六:企业的设备管理组织结构是不能改变的

更正:设备管理组织应该朝着扁平化、专业搭接、工序优先、短路管理、淡化分工、模糊边界管理的方向不断努力。理由是:层次太多,制造更多问题,解决更少问题,管理周期变长,效率变低;生产现场如同战场,以工序优先为原则,同级可以指挥同级,使管理短路、反应快速;实施淡化分工、模糊边界可以使推诿扯皮变成主动补台;永远坚持因需设岗、以岗定人。

误区之七:企业要有一支能够应付所有设备问题的维修队伍

更正:先进设备和落后维修队伍的矛盾永远存在。社会化维修是未来的发展趋势,企业要做的是在维修资源的整合、维修管理上下工夫。

四、设备管理的六大基本特征

1、生产性

设备之于企业的生产性是不言而喻的。所以对重点设备应做好预防及维修等工作;而对一般设备则可实行事后维修,重点在于如何降低设备故障率。只要维修和生产结合密切,就能最大程度上确保生产的顺利进行。

2、全面性

所谓的全面性也就是指对设备进行一生的管理。即管理设备寿命周期的全过程,主要包括设备的规划、设计、制造、安装、使用、维修及报废的所有阶段。

3、经济性

设备选购的本身就是一项经济支出,且在设备维修阶段所产生的维修费用也是企业不容小觑的一项经济费用,而因设备停机造成的损失也是企业必须担负的支出费用。所以,从经济角度讲,班组长必须把控设备停机损失和维修费用之间的平衡。

4、系统性

现代设备管理的生产维修中已经形成以预防维修、改善维修和维修预防三者之间的全系统模式。也就是说,班组长可通过系统管理来改善维修预防的信息反馈,并提高设备的可靠性和维修性。

5、全员性

设备管理不是哪一个人的工作职责,它需要发动全体员工共同参与。很多企业采取的方法是,运用行为科学的理论全面提高企业从领导到员工对设备管理的积极性,并建立健全自主管理体制,以协助设备管理的顺利实施。

6、科学性

从科学的立场上来看,设备管理是在许多科学理论发展的基础上逐渐产生的。换句话说,设备管理运用了许多现代管理科学理论,使其管理方法更为科学化了。

五、离心泵检修要点及电动机烧毁原因分析

1、离心泵检修要点

1)小修项目

01 更换填料密封。

02 双支承泵检查清洗轴承、轴承箱、挡油环、挡水环、油标等,调整轴承间隙。

03 检查修复联轴器及驱动机与泵的对中情况。

04 处理在运行中出现的一般缺陷。

05 检查清理冷却水、封油和润滑等系统。

2)大修项目

01 包括小修项目。

02 检查修理机械密封。

03 解体检查各零部件的磨损、腐蚀和冲蚀情况。泵轴、叶轮必要时进行无损探伤。

04 检查清理轴承、油封等,测量、调整轴承油封间隙。

05 检查测量转子的各部圆跳动和间隙,必要时做动平衡检验。

06 检查并校正轴的直线度。

07 测量并调整转子的轴向窜动量。

08 检查泵体、基础、地脚螺栓及进出口法兰的错位情况,防止将附加应力施加于泵体,必要时重新配管。

离心泵在进行拆卸检修时,解体、检修、回装三个阶段需要按照要求规定和步骤进行操作。

3)解体时

01 拆止推轴承前应利用百分表测量出平衡盘间隙,并做好记录;

02 多级泵解体时必须将各零件按原装配顺序做好记号,以免回装时混乱、装错;

03 不便于做记号的小件(比如键)可与同级的叶轮或导叶(中段)等放在一起;

04 解体时可直观感觉一下是否有不正常的零件,比如配合松动等。

4)检修时

01 目测各零件表面是否正常,各配合面必须无磕碰划伤、无锈蚀等;

02 用量具实测关键配合部位公差是否合格;

03 量叶轮密封环、壳体密封环、导叶密封环、级间轴套等处的间隙是否在允差范围内,磨损过大的需要更换;

04 检查轴承是否完好;

05 所有密封圈、密封垫最好都换新的。

5)回装时

01 先将转子装好,重新进行动平衡试验;

02 按拆泵的相反顺序回装各零件,回装时注意再次量各密封环处间隙值,确保无误;

03 装平衡盘之前应测量转子总串量;

04 装上平衡盘后,测量转子半串量;

05 与制造厂总装配图上要求的总串量及半串量对照,应基本符合图纸要求。一般情况下半串量大约是总串量的一半左右;

06 均匀地紧好各主螺栓,注意应对角进行;

07 在轴上吸一块百分表,旋转轴对平衡盘进行打表,允差按图纸要求,一般不得超过0.06;

08 装止推轴承时应注意调整平衡盘的间隙,应利用轴承前的调整环将平衡盘间隙调整至图纸要求。

离心泵的各零部件检修都有相应的标准,在检修时要严格按照标准来进行。

6)泵轴

01 清洗并检查泵轴,泵轴应无裂纹,严重磨损等缺陷。如已有磨损、裂纹、冲蚀等,应详细记录,并分析其原因。

02 检测离心油泵泵轴直线度,其值在全长上应不大于0.05mm。轴颈表面不得有麻点、沟槽等缺陷,表面粗糙度的最大允许值为0.8μm,轴颈圆度和圆柱度误差应小于 0.02mm。

03 离心泵键槽中心线对轴中心线平行度误差应小于0.03mm/100。

7)叶轮

01 清洗并检查各级叶轮表面,叶轮表面应无裂纹、磨损等缺陷,叶轮流道表面应光滑,且无结垢、毛刺,叶片应无裂纹、冲刷减薄等缺陷。

02 检查各级叶轮吸入口和排出口密封环,应无松动,密封环表面光滑,无毛刺,表面粗糙度Ra的最大允许值为0.8μm,与叶轮装配间隙量应为0.05~0.10 mm。以叶轮内孔为基准,检查叶轮径向跳动应不大于0.05 mm。端面跳动不大于0.04 mm。

03 叶轮与轴采用过盈配合,一般为H7/h6。键与键槽配合过盈量为0.09~0.12 mm,装配后离心泵键顶部间隙量就为0.04~0.07mm。

04 叶轮须作静平衡。

8)泵头、泵壳及导叶轮

01 清洗并检查各级叶轮,应无磨损、裂纹、冲蚀等缺陷。

02 离心泵导叶轮的防转销应无弯曲、折断和松动。泵头、泵壳密封环表面应无麻点、伤痕、沟槽,表面粗糙度Ra的最大允许值为0.8μm,密封环与泵头、离心泵泵壳装配间隙量为 0.05~0.10mm,密封环应不松动。

03 以离心泵泵头、离心泵泵壳止口为基准,测量密封环内孔径向圆跳动,其值不大于0.50 mm,端面圆跳动应不大于0.04mm。

04 测量离心泵泵头、泵壳密封环与其装配密封环之间的间隙量,其值应在0.50~0.60 mm之间。

9)轴承

(1)轴承与轴承压盖的过盈量为0.02~0.04mm,下轴承衬与轴承座接触均匀,接触面积应大60%以上。

(2)更换轴承时,轴颈与下轴承接触角为60~900密封,接触面积应均匀,接触点每平方厘米不少于2~3点。

(3)轴承合金层与轴承衬应结合牢固,合金层表面不得有气孔、夹渣、剥落等缺陷。

(4)承顶部间隙应符合下表的规定。

(5)轴承侧间隙在水平中分面上的数据为顶间隙的一半。

02 滚动轴承

(1)承受轴向和径向载荷的滚动轴承与轴的配合为H7/js6。

(2)仅承受径向载荷的滚动轴承与轴的配合为H7/k6。

(3)滚动轴承外圈与轴承箱内壁配合为Js7/h6。

(4)凡轴向止推采用滚动轴承的泵,其滚动轴承的外圈的轴向间隙应留有0.02~0.06mm。

(5)滚动轴承拆装时,采用热装的温度不超过100℃,严禁用火焰直接加热。

(6)滚动轴承的滚动体与油与滑道表面应无腐蚀、坑疤与斑点,接触平滑无杂音。

10)联轴器

01 联轴器与轴的配合为H7/js6。

02 联轴器两端面轴向间隙一般为2~6mm。

03 安装齿式联轴器应保证外齿在内齿宽的中间位置。

04 安装弹性圈柱销联轴器时,其弹性圈与柱销应为过盈配合,并有一定的紧力。弹性柱销与联轴器孔的直径间隙为0.40~0.60mm。

11)转子

01 转子的圆跳动

(1)单级离心泵转子圆跳动公差值应符合表要求。

(2)多级离心泵转子圆跳动应符合表的要求。

02 对于多级泵,必要时转子应进行动平衡校验,其要求应符合技术要求。

03 轴套与轴配合为H7/h6,表面粗糙度为▽1.6。

04 平衡般与轴配合为H7/js6。

05 叶轮

(1)叶轮与轴的配合为H7/js6。

(2)叶轮时应做静平衡,工作转速在3000r/min的叶轮,外径上允许剩余不平衡重量不得大于表的要求。

(3)叶轮用去重法找平衡,在适当部位,切去厚度不大于壁厚的1/3。

(4)对于热油泵,叶轮与轴装配时,键顶部位留有0.10~0.40间隙,叶轮与前后隔板的轴向间隙不小于1~2mm。

12)密封

01 机械密封

(1)压盖与轴套的直径间隙为0.75~1.00mm,压盖与密封间腔的垫片厚度为1~2mm。

(2)密封压盖与静环密封圈接触部位的粗糙度为▽3.2。

(3)安装机械密封部位的轴或轴套,表面不能有锈斑、裂纹等缺陷,粗糙度为▽1.6。

(4)静环尾部的防转槽根部与防转销顶部应保持1~2mm的轴向间隙。

(5)弹簧压缩后的工作应符合设计要求,其偏差为±2mm。

(6)机械密封并圈弹簧的旋向应与泵轴的旋转方向相反。

(7)压盖螺栓应均匀上紧,防止压盖端面偏斜。

02 填料密封

(1)封油环与轴套的直径间隙一般为1.00~1.50mm。

(2)封油环与填料箱的直径间隙为0.15~0.20mm。

(3)填料压盖与轴套的直径间隙为0.75~1.00mm。

(4)填料压盖与填表料箱直径间隙为0.10~0.30mm。

(5)填料底套现轴套的直径间隙为0.70~1.00mm。

(6)减压环与轴套的直径间隙为0.50 ~1.20mm。

(7)填料环的外径应小于填料函孔径0.30~0.50mm,内径大于轴径0.10~0.20mm,切口角度一与轴向成45°。

(8)安装时,相邻两道貌岸然填表料的切口至少应错开90°。

13)主轴

01 颈圆柱度为轴径的1/4000,最大值不超过0.025,且表面应无伤痕,粗糙度为▽1.6。

02 以两轴颈为基准,找联轴节和轴中段的径向圆跳动公差值为0.04mm。

03 键与键槽应配合紧密,不许加垫片,键与键槽的过盈量应符合表要求。

壳体口环与叶轮口环、中间托瓦与中间轴套的直径间隙应符合表要求。

多级泵的检修如果有条件的话,最好先看一遍制造厂的维护说明书及总装配图,看看有哪些特殊的地方需要注意。

14)填料压盖

01 填料压盖端面必须轴垂直。

02 填料压盖与轴套直径间隙0.75~1.0mm。

03 填料压盖外径与填料箱间隙0.1~0.15mm。

04 机械密封压盖胶垫要高于接触面1.50~2.50mm。

15)封油环

01 封油环与轴套间隙1.00~1.50mm。

02 封油环外径与端面垂直。

03 填料箱与封油环外径间隙0.15~0.2mm。

16)联轴器

01 联轴器的平面间隙:冷油泵2.2~4.2mm,热油泵大于前串量1.55~2.05mm。

02 联轴器用橡皮圈比穿孔直径小0.15~0.35mm。

03 拆联轴器时要用专用工具,保持光洁,以免碰伤。

17)轴与轴套

01 轴径允许弯曲不大于0.013mm,对于低转速泵轴中部不大于0.07mm,高转速泵轴中部不大于0.04mm。

02 轴表面光滑,无裂纹、磨损等。

03 轴套表面保持Ra=1.6um。

04 轴与轴套采用H7/h6。

2、电动机烧毁的原因分析

1)电动机发热

电机烧毁时的主要特征是发热,因此有人认为电机烧毁的原因是由于定子绕组发热,认为只要采取测量定子温度来进行保护就可以保护电机不被烧毁。其实不然,电机的升温和降温是一个相当缓慢的变化过程,因此,只有对大、中型重要的电动机预埋温度传感器,才能实行有效的过热保护。对于小型电机则相当不经济。

2)电动机过载

有些使用场合宅机负载几乎B定不变,似乎没有必要安装过流保护。但有时会发生堵转使电机过载而烧毁。因此需对电机过载实施反时限特性的保护,一般由过流继电器或热继电器完成。

3)电动机断相

电机的损坏大多数是缺相造成的。因缺相造成的烧毁故障占电机烧毁总数的80%。

长期以来,普遍的观点认为,缺相运行将导致电机绕组过热而损坏,认为利用温度传感器监视绕组的温升是最直接、最有效的缺相保护方法。但实际情况是,如果电机缺相运行、将会在很短的时间内烧毁。依靠传统的反时限特性保护或利用监视温度的方法均无法保护电机的缺相。

另一种观点认为,电机缺相运行将导致断相瞬间在绕组两端产生高于额定电压数倍的反电动势,使电机绕组击穿损坏。实践证明断相损坏的电机系匝间击穿短路引起,而定子绕组根本没有发热。

实际情况和试验结果均表明,断相瞬间在断相绕组两端产生的高压反电动势给电机造成的危害远远大于过热造成的危害。因此无论何种接线方式的电动机均应装设缺相保护,且该保护应能瞬时动作。