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TPM设备故障规律分析

发布时间:2014-3-19  点击:6273 次

编者按:不少企业对设备故障往往分析不够,大家一旦发现故障了,就想方设法把它修好。通常遇到一个问题就解决一个问题,从来没有寻找故障发生的规律。故障分析是从发生故障那里得到好的经验,防止问题再发,或者防止类似问题发生,否则问题出现一个处理一个,每天像消防队员一样四处救火,这样对整个公司的TPM设备管理水平提升是没有帮助的。 



  TPM设备故障随时间变化规律呈不同的分布类型,依据其分布类型来估计设备可靠性参数,采取合理的监测方法和维修方针。
(1)典型故障曲线――浴盆曲线
  由许多不同零部件组成的复杂系统、设备,其在整个使用寿命周期内的故障率变化情况如图6-3所示。由于其图形很像一个浴盆,通常称为浴盆曲线。该曲线是设备在运行寿命时间内,故障发展的规律,表现了故障率变化的三个阶段。
                                                          TPM管理设备故障率变化阶段
  第一阶段为初始故障期,也称为早期故障期。它是指新设备(或大修好的设备)的安装调试过程至移交生产试用阶段。由于设计、制造中的缺陷,零部件加工质量以及操作工人尚未全部熟练掌握等原因,致使这一阶段故障较多,问题充分暴露。随着调试、排除故障的进行,设备运转逐渐正常,故障发生率逐步下降。
  第二阶段是偶发故障期。这时设备各运动件已进入正常磨损阶段,操作工人已逐步掌握了设备的性能、原理和调整的特点,故障明显减少,设备进入正常运行阶段。在这一阶段所发生的故障,一般是由于设备维护不当、使用不当、工作条件(负荷、温度、环境等)劣化等原因,或者由于材料缺陷、控制失灵、结构不合理等设计、制造上存在的问题所致。
  第三阶段是劣化故障期,也称耗损故障期。设备随着使用时间延长,各部分机件因磨损、腐蚀、疲劳、材料老化等逐渐加剧而失效,致使设备故障增多,生产效能下降,为排除故障所需时间和排除故障的难度都逐渐增加,维修费用上升。这时应采取不同形式的检修、或进行技术改造,才能恢复生产效能。如果继续使用,就可能造成事故。
  以上三个阶段对应故障分布的三种基本类型,即初期为故障递减型,偶发期为故障恒定型,耗损期为故障递增型。三个阶段里发生的故障,凡因磨损发生的故障,称为有规律性故障。因此三个阶段对应的磨损量,也可分为磨合磨损期、缓慢磨损期和快速磨损期,如图6-4所示。

 


TPM管理设备故障浴盆曲线和磨损曲线图


(2)复杂设备的故障模型
  20世纪60年代,提出了以可靠性为中心的维修理论,经过大量的研究,对于复杂设备故障,除了浴盆曲线故障模型外,还存在其他五种故障模型,见图6-5。五种故障曲线显示各种机电部件故障与时间的关系,其中故障概率呈稳定或缓慢上升D、E、F三种类型占了故障总概率的89%,其余的只占11%。
  Dalanik定律:"可修复的复杂设备,无论故障件寿命分布类型如何,故障件修复或更新以后,设备的故障率随时间而趋于常数。"复杂设备的故障模式多种多样,每种故障随机发生后,如果及时排除、修复或更新故障件,可使设备故障率成为常数。除了简单的磨损、疲劳及腐蚀等消耗故障外,才属于A、B、C类型故障。

TPM管理设备故障模型图


  根据图6-5中不同的故障分布曲线,设备越复杂,故障率越高,随机性越大。只按某种固定监测诊断方法和维修方式,难以解决复杂的设备故障问题。美国宇航局NASA通过研究,归纳六种TPM设备故障概率,其中F类占68%,在整个服役期内故障概率恒定。所谓复杂的设备是指具有多种故障模式的设备,一般的机械设备、电气和电子设备大多为复杂的设备,如电机、汽轮机、加工中心、压缩机及生产线等。这些设备的故障基本符合F类故障规律,在服役期间故障率恒定不变,但是其故障是随机发生的。所以要强调对设备的监测和诊断,设备故障的随机性越强,越要进行检测和诊断。TPM设备检测诊断有设备停机检测诊断和运行中的检测诊断;也有在线监测诊断和离线监测诊断。
(3)故障渐变过程
  设备性能存在一个由开始劣化并进入潜在故障期的渐变过程,称设备从潜在故障到功能故障的间隔期为P-F间隔,如图6-6所示。

TPM管理设备潜在故障示意图


(4)设备性能劣化渐变过程
  TPM设备性能劣化也是一个从量变到质变的过程,其发展进程如图6-7所示。

TPM管理设备劣化的渐变过程


(5)劣化原因的结构
  TPM设备性能劣化原因可能是单一因素、多因素或复合因素,其结构如图6-8所示。

TPM设备性能劣化原因结构图






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