一、什么是設備零故障管理
       設備零故障管理是實現(xiàn)TPM的重要內(nèi)容。保障設備處于零故障狀態(tài)，能夠有效保證生產(chǎn)工作持續(xù)進行，從而能實現(xiàn)TPM的目標。
1.什么是故障
     解決設備故障之前，首先要了解什么是故障。
      從結果來看：故障是設備失去原有的功能。
       從原因來看：故障是人“故意”引起的“障礙”。
      綜合這兩點，故障就是設備、物品等喪失規(guī)定的功能。
       在工業(yè)生產(chǎn)領域，故障的意思是“故障是人故意引起的障礙”，即意味著故障是由人的思考方式和行為的錯誤而引起的。
      企業(yè)出現(xiàn)的故障多數(shù)都屬于功能停止性故障與功能下降性故障。功能停止性故障往往是突發(fā)性故障，其原因易于查明，原因和結果之間的關系比較明顯，因而也比較易于制定對策。與此相反，在非突發(fā)性情況下，造成故障和不良的原因很少只有一個，常常很難明確了解真正的原因，即原因與結果之間的關系不太明顯，因此比較難以制定對策。突發(fā)性故障一旦發(fā)生，則損失較大，故而企業(yè)都會迅速想辦法解決。
       功能下降性故障屬于隱性慢性故障，是指設備沒有達到其原有功能，但由于每次造成的損失不大，因而常常會被忽視。無論哪一種故障，都會導致生產(chǎn)設備無法正常運轉(zhuǎn)，影響企業(yè)的生產(chǎn)。
       無論故障的大小，即便是小瑕疵，企業(yè)也一定要養(yǎng)成追根問底的習慣，迅速對故障進行排查，徹底了解設備原有的狀態(tài)，例如安裝精度、裝配精度、操作環(huán)境、使用條件、材質(zhì)強度等，并把導致出現(xiàn)異常的原因一一列出。只要有可疑之處，就必須將其完整登記在表中，隨后通過TPM活動進行解決。這項工作應當在全員中開展，僅靠一兩位技術人員，是很難解決此類問題的。如果不去探究真正的問題出在哪里，有的企業(yè)甚至會減少生產(chǎn)周期時間、降低故障發(fā)生率，那么就會使這種故障永遠被潛藏，卻不斷干擾企業(yè)正常的生產(chǎn)工作。
      解決故障，就是解決“人”的問題。當企業(yè)內(nèi)員工的思考方式和行為得以轉(zhuǎn)變，能夠正確認識“故障并非設備本身的原因”時，就能有效解決設備故障問題，實現(xiàn)設備零故障的管理追求。
       TPM活動的核心，在于借助科學的管理體系，提高“人”的主觀能動性，從而解決設備的問題。這與傳統(tǒng)管理中“設備管理是孤立的工作”有本質(zhì)不同。
2 缺陷轉(zhuǎn)化為故障
      設備出現(xiàn)故障，并不是沒有緣由地忽然產(chǎn)生的。事實上，設備在出現(xiàn)故障和劣化前已經(jīng)有很多跡象表現(xiàn)出來，此即缺陷。缺陷是故障出現(xiàn)的前提；當缺陷積累到一定程度后，故障就會產(chǎn)生。圖1所示為缺陷轉(zhuǎn)化為故障的過程。

注：即使沒有大缺陷，但缺陷還在積累（按照微缺陷→中缺陷→大缺陷的順序）
           圖1缺陷轉(zhuǎn)化為故障的過程

        所謂缺陷，其定義為：引起故障、品質(zhì)損失等的設備方面的原因。設備出現(xiàn)缺陷，通常會有以下表現(xiàn)。
①安全保護不全面或不能正常工作。
②安全設施不全或不合格。
③系統(tǒng)或設備標志不全、不明確。
④滲漏，包括漏油、漏水、漏氣、漏風、漏灰、漏煙、漏煤。
⑤儀器、儀表指示顯示不準，整定不符合要求。
⑥運行設備和備用設備發(fā)生異常。
⑦系統(tǒng)與設備的性能或功能與設計不符（已變更并辦理變更手續(xù)視為等同于設計狀態(tài)），或影響人身和設備安全、經(jīng)濟運行。
⑧其他影響經(jīng)濟運行及文明生產(chǎn)的異?，F(xiàn)象。
二、缺陷根據(jù)嚴重程度，分為不同的類型。
1. 大缺陷
      也稱危急缺陷，指設備的缺陷直接威脅設備和人身安全，隨時都有發(fā)生事故的可能，會單獨引起故障，造成品質(zhì)損失。此類缺陷往往較為明顯，很容易被發(fā)現(xiàn)。
2. 中缺陷
      也稱一般缺陷，對設備和人身安全威脅不大，但如果兩個或幾個問題點相互作用，就會引起損失。此類缺陷通常有跡可循，只要稍加分析就能發(fā)現(xiàn)其中的問題所在。

3. 微缺陷

       所謂微缺陷，是指那些缺陷不明顯，對不良、故障等影響小的缺陷。例如，灰塵、污垢、松動等。微缺陷通常對設備、故障及品質(zhì)不良等損失沒有影響，但將來能夠發(fā)展為中缺陷、大缺陷，引起損失。

三類缺陷中，最需要引起注意的是微缺陷，它們往往不容易被發(fā)現(xiàn)，很容易被忽視。如灰塵、污垢、磨損這類并不容易引起重視的缺陷，卻往往容易產(chǎn)生致命問題，導致設備產(chǎn)生巨大問題。微缺陷的數(shù)量與種類非常多，它們都是TPM活動特別關注的。

      灰塵、污垢之類的微缺陷，不容易引起企業(yè)的重視。但隨著時間的積累，灰塵等會在設備表面、內(nèi)部不斷累積，在設備運行過程中對設備產(chǎn)生劃痕；劃痕不斷積累，會導致存水、存污等現(xiàn)象，繼而產(chǎn)生電化反應，從而產(chǎn)生如腐蝕、松動、振動等情況。最終，這類微缺陷轉(zhuǎn)化為中缺陷、大缺陷，直接引發(fā)故障。與其他因素重合后，微缺陷會產(chǎn)生更大的影響。圖2所示為微缺陷引發(fā)的不良后果，會導致企業(yè)陷入惡性循環(huán)。

            圖2 微缺陷引發(fā)的不良后果

       微缺陷雖小，不容易被發(fā)現(xiàn)，卻是設備出現(xiàn)故障的起點。所以，要想實現(xiàn)設備零故障管理，就必須從微缺陷入手，借助TPM管理模式，提前發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

三、設備故障的主要原因與分析方式

      導致設備故障的原因有很多，但70%以上都來自潤滑與清掃的不良。這一點已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)領域得到公認。圖3所示為設備故障的主要原因，從中可看出造成設備故障的原因有很多。

         圖3 設備故障的主要原因

1. 設備故障的主要原因

（1）一般設備故障。

       因保全、使用不善而導致設備故障停機造成時間損失和由于生產(chǎn)缺陷導致數(shù)量損失。

      因突發(fā)故障造成的突然、顯著的設備故障，通常是明顯并易于糾正的。但出現(xiàn)這些故障是由于頻繁的或慢性的微小故障經(jīng)常被忽略或遺漏，應當引起員工的重視。

       由于突發(fā)性故障在整個損失中占較大比例，所以許多企業(yè)都投入了大量時間努力尋找這種故障產(chǎn)生的原因，以避免這種故障的出現(xiàn)，然而，要消除這些突發(fā)性故障是很困難的。所以，企業(yè)必須進行提高設備可靠度的研究，改變傳統(tǒng)故障維修中突發(fā)故障是不可避免的觀點。

（2）品種轉(zhuǎn)換。

      主要因生產(chǎn)計劃調(diào)整、產(chǎn)品更換等導致的停機，給設備帶來損害。此類損失屬于生產(chǎn)計劃調(diào)整造成的損失，屬于典型的人工損失。

（3）待料。

       因物流供應不暢、誤操作而停頓或機器空閑時發(fā)生短暫停頓而產(chǎn)生的停機，給設備帶來故障。例如，有些工件阻塞了滑槽頂端，導致設備停頓；因生產(chǎn)了有缺陷的產(chǎn)品，傳感器報警而關閉了設備。這種停頓有別于故障停機，因為除去阻塞的工件和重新啟動設備即可恢復生產(chǎn)。

（4）修復不良。

      因?qū)Σ涣计愤M行修復而造成設備重復作業(yè)，給設備帶來故障。

（5）治工具使用不當。

        因治工具不合理或使用、擺放方法不當造成設備運行不協(xié)調(diào)，給設備帶來故障。

（6）啟動空轉(zhuǎn)。

        因設備從啟動到開始穩(wěn)定生產(chǎn)之間的空轉(zhuǎn)而導致設備故障。損失的程度因工序狀態(tài)的穩(wěn)定性，設備、夾具和模具的維護水平，操作技能的熟練程度而異。這項損失較大，而且是潛在的。在實際生產(chǎn)中，企業(yè)通常會不加鑒別地認為產(chǎn)生開工損失是不可避免的，因此很少對其加以消除。

（7）時轉(zhuǎn)時停。

       因多處設備出現(xiàn)短促多發(fā)的10分鐘以下的故障，導致的生產(chǎn)線時轉(zhuǎn)時停，導致故障出現(xiàn)。

（8）速度低下。

       因各種原因而導致設備實際運轉(zhuǎn)速度低于設計速度，導致設備出現(xiàn)故障。速度損失對設備效率的發(fā)揮產(chǎn)生了較大障礙，企業(yè)應當仔細研究，以消除設計速度和實際速度二者之間的差別。設備實際速度低于設計速度或理想速度的原因是多種多樣的，如機械問題、質(zhì)量缺陷、歷史問題或者設備超負荷等。通常，通過查找設備的潛在缺陷，有助于問題的解決。

（9）生產(chǎn)不良。

       設備在加工過程中，制造出不良品而導致設備出現(xiàn)故障。通常，突發(fā)性缺陷可以通過將設備重調(diào)至正常狀態(tài)來消除，這些缺陷包括缺陷數(shù)的突然增加或其他明顯的現(xiàn)象。而慢性缺陷的原因難于發(fā)現(xiàn)，常被遺漏或忽略。

        以上9類設備故障的主要原因，既有微缺陷積累造成的，也有生產(chǎn)規(guī)劃偏差造成的，還有人工操作不當造成的。企業(yè)要結合TPM活動，進行有針對性的調(diào)整，才能杜絕設備故障頻發(fā)。

2. 設備故障的分析方式

      設備故障的分析方式很復雜，涉及的內(nèi)容與技術非常廣泛，對每種設備故障進行分析都需要有相應的知識與經(jīng)驗。目前，設備故障的分析方式主要有3種。

（1）故障診斷分析方式。

      故障診斷分析方式主要借助各類診斷儀器，對運行中的設備進行監(jiān)測和診斷，從中找到故障的原因，同時分析未來可能出現(xiàn)的趨勢。這種診斷分析方式需要將設備停運，然后對故障設備解體進行檢查和檢測，驗證故障結論并與診斷分析結果對比。其方法包括腐蝕監(jiān)測、振動監(jiān)測、溫度監(jiān)測、聲音監(jiān)測、潤滑監(jiān)測等。

（2）綜合統(tǒng)計方式。

      綜合統(tǒng)計方式是最常見的設備故障分析方式，是對工廠設備總體發(fā)生故障的概率進行分析。這種方式的特點是能夠分析設備發(fā)生故障的概率，如按故障發(fā)生的現(xiàn)象或原因分類的故障概率，某類大量使用的設備所發(fā)生故障的不同類型的概率。針對發(fā)生概率高的設備故障，企業(yè)應制定技術或管理措施，找出減少該種設備故障的方法，加以實施。

（3）典型失效分析方式。

        對于某些重要設備發(fā)生缺陷和失效，或者經(jīng)常發(fā)生的失效模式，需要采用典型失效的分析方式，利用技術分析的手段和借助專業(yè)分析儀器找到問題所在。典型失效分析方式會采取以下兩種模式展開。

①破壞環(huán)境分析：對設備工作環(huán)境中的介質(zhì)、溫度、壓力、有害物質(zhì)、腐蝕產(chǎn)物或大氣質(zhì)量等進行分析。

②模擬分析：模擬失效構件的工作條件，以驗證失效分析的結論。

四、實現(xiàn)零故障的方法

       TPM的管理目標是實現(xiàn)設備零故障。TPM是對設備的維護管理，企業(yè)在設備上的高支出似乎是理所應當?shù)?，沒有人會想辦法從設備上節(jié)約成本。實施TPM管理能夠有效延長設備的使用壽命，間接縮減成本。

想要實現(xiàn)零故障，就需要注意以下內(nèi)容。

1. 建立零故障的基本思考方式

       首先，我們要意識到：設備的故障是人為的。想要實現(xiàn)設備零故障，就必須改變?nèi)说乃伎挤绞胶托袆樱瑥?ldquo;設備會發(fā)生故障”的思考方式轉(zhuǎn)化為“設備不發(fā)生故障”的思考方式，最終形成“設備可以達到零故障”的思考方式。

      設備零故障并非不可達到，只要找到合理的方法與技巧，即可實現(xiàn)這一追求。圖4所示為設備零故障的4個基礎條件，這是實現(xiàn)設備零故障的前提。

         圖4 設備零故障的4個基礎條件

      日常工作中注意進行清掃、注油、加固螺絲，遵守作業(yè)指示書、基準書的相應要求，注意復原劣化，并不斷提高操作、保全的技能，設備零故障就可以順利實現(xiàn)。這要求企業(yè)必須開展專業(yè)的TPM活動培訓與推廣，圖5所示是為了滿足設備零故障的4個基礎條件開展的工作，開展這些工作會有效建立全員TPM意識。

圖5 為了滿足設備零故障的4個基礎條件開展的工作

      在日常工作中，要想實現(xiàn)設備零故障，就需要實施流程式生產(chǎn)設備的保全對策，運用“機會保全”，最大限度地減少保全成本。尤其是在生產(chǎn)淡季、節(jié)假日、停產(chǎn)期進行保全，更能保障設備的健康與安全度。

      實施流程式生產(chǎn)設備的保全對策，主要應從以下3個方向入手。

       首先，將狀態(tài)檢測與人工巡回點檢進行有機結合，做好預防保全：對于適用于振動監(jiān)測、紅外監(jiān)測或油液分析診斷的流程式生產(chǎn)設備，要積極引進這些先進手段和技術，及時預測隱患，將故障消滅在潛在狀態(tài)。

      其次，進行“總成”替換，降低全線的停機臺時，即某些流程式生產(chǎn)設備在實施在線維修時，往往因位置不便、工況惡劣或維修難度較大而導致維修時間過長。這時可采取整體快速拆、裝“總成”（即相對獨立地構成設備局部的部件），進行線下維修，可大大減少全線停機的時間。

      最終，進行“同步檢修”，降低全線的停機臺時，即在某一局部進行停機檢修時，也對全線進行檢修，既處理以前因無法停機而暫存的隱患，也檢查是否有新隱患產(chǎn)生。

2. 故障解析和問題處置

      排查設備存在的微缺陷、分析問題存在的可能性，進行故障分析與問題處置，并不斷進行數(shù)據(jù)積累，這是實現(xiàn)設備零故障必須做的工作。
（1）現(xiàn)象的明確化。發(fā)現(xiàn)設備出現(xiàn)問題，維修員工必須親臨發(fā)生問題的場所，查看發(fā)生問題的實物，了解當時的生產(chǎn)實況，包括有無前兆等，并做詳細的記錄。
（2）臨時處置。維修員工必須在現(xiàn)場進行快速前期處理。如果是零部件破損，則給予更換，這樣設備就可以重新啟動了。臨時處置可以使生產(chǎn)快速恢復正常。
（3）追查原因。除了進行現(xiàn)場處理，維修員工還應當把握現(xiàn)場的實際情況，并結合檢查清單的方法進行追查，既要注意不要遺漏關鍵項目（廣度），又要保證能夠深入發(fā)掘真正的原因（深度）。原因復雜時，還可以考慮采用PM（事物原理原則的方法）分析技術。
（4）對策。維修員工在查到真正原因后，就要及時采取相應的恢復、改善措施。不能拖延，否則容易忘記而造成其他影響。如果出于技術、資金、時間等方面的困難，一時難以完全落實，也要制定詳細的計劃來保證。
       同時，對于類似的設備、結構，相關人員也要進行排查和處置，這叫作水平展開，保證同類問題不會再次發(fā)生。
（5）反省和標準化。TPM小組應當根據(jù)匯總數(shù)據(jù)，思考有什么好方法可以預知故障的發(fā)生，從而做好事前控制。另外要確認有無日常點檢項目，標準是否適合要求等。同時，研究如何讓劣化的異常征兆能夠看得見（預知保全）也非常重要。
（6）針對困難部位的對策。部分設備存在困難部位，它是清掃、點檢、加油不易進行或進行起來十分費時的部位。這些部位存在清掃與維護困難的現(xiàn)象，應采取更加有針對性的方式進行保全。
       例如，設備核心部件太靠近地面，致使排水及加油器的點檢困難，可以將其移動至容易點檢的位置；對于三角皮帶的點檢，將其設置為透明窗口，這樣每次不需要卸下覆蓋，就能從外邊予以檢查；其他如將雜亂的配線進行整理、舍棄在地上直接配線等，均有助于清掃工作的進行。
（7）斷絕發(fā)生源。如果設備已經(jīng)出現(xiàn)故障，操作員必須對發(fā)生源進行斷絕，避免問題進一步擴大。所謂斷絕發(fā)生源，就是掌握污垢、泄漏（油、空氣、原料）的發(fā)生源，并加以改善。
       例如，油壓配管接縫部的泄漏，或加入過多潤滑油所引起的油垢，操作員應調(diào)整油量來斷絕泄漏、油垢等的發(fā)生源，快速針對出現(xiàn)污垢的部位進行現(xiàn)場處理。
3. 實現(xiàn)零故障的具體方法
     要實現(xiàn)零故障，我們可以從以下內(nèi)容著手。
（1）完備基本條件。
①制定設備清掃及油污源頭防止的對策。
②制定鎖緊螺絲以及防止螺絲松脫的對策。
③列出加油部位及加油方式的改善對策。
④清掃、加油基準的制定。
（2）遵守使用條件。
①設定設計能力與負荷的界限值。
②制定超負荷運轉(zhuǎn)的對策。
③使設備操作方法標準化。
④設定并改善組件及配件的使用條件。
⑤設定并改善施工基準，包括安裝、配管、配線基準。
⑥回轉(zhuǎn)折動部的防塵、防水。
⑦完善環(huán)境條件，例如溫度、濕度、振動幅度、沖擊力度等。
（3）使劣化恢復正常的要領。
①劣化的發(fā)現(xiàn)與預知。這項工作包含以下內(nèi)容。
      共通組件的五感點檢與劣化部件的發(fā)掘。
      設備固有項目的五感點檢與劣化部件的發(fā)掘。
       日常點檢基準的制定。
       故障部件分析與使用壽命推定。
       更改界限值基準的制定。
        點檢、檢查、更換基準的制定。
        檢查異常征兆的捕捉法。檢查劣化預知參數(shù)的測定方法。
②修理方法的制定。修理方法的制定包含以下內(nèi)容。
       分解、裝配、測定、更換方法的基準化。
       使用配件的共通化。
      工具、器具的改善專用化。
      從結構面考慮容易實現(xiàn)的改善。
     TPM設定備品的保管基準。
（4）改善設計上的弱點。
       為了延長使用壽命而提高強度的對策，會對結構、材質(zhì)、形狀、尺寸精度、安裝精度、安裝強度、耐磨耗性、耐腐蝕性、表面粗糙程度、容量等進行改善，包括3點內(nèi)容。
①動作應力的減輕對策。
②避免超過應力的設計。
③對設備進行日常維護保證TPM設備零故障的目標。
（5）防止人為失誤。
①防止操作失誤。首先，要做好防止操作的失誤，主要包括以下內(nèi)容。
操作失誤的原因分析。
操作盤的設計改善。
連鎖（Interlock）的附加。
制定防呆（Fool-proofing）對策。
進行目視化管理。
操作、調(diào)整方法的基準化。
②防止修理失誤。其次，要做好防止修理的失誤，主要包括以下內(nèi)容。
修理失誤的原因分析。
對容易出錯的形狀及安裝方法加以改善。
制定備品的保管方法。
道具、工具的改善。
制定故障追蹤的步驟化、容易化對策（進行目視化管理）。
（6）保養(yǎng)技能。
①點檢、檢查（測定）診斷、修理、完備。
②故障追蹤。
③故障解釋。
（7）運轉(zhuǎn)技能。
①運轉(zhuǎn)、操作、點檢、加油。
②前置作業(yè)、調(diào)整、異常征兆的發(fā)現(xiàn)。
4. 局部改善
設備出現(xiàn)故障的原因有很多，且既會出現(xiàn)規(guī)律性故障，也會出現(xiàn)無規(guī)律的突發(fā)故障。所以，在做好預防保全的基礎上，TPM還會進行局部改善工作，進一步加強對故障的管理。所謂局部改善，是指對現(xiàn)有設備局部地進行改進設計和改造零部件，以改善設備的技術狀態(tài)，更好地滿足生產(chǎn)需要。
局部改善主要通過以下兩種方法進行。
（1）群眾性局部改善。群眾性局部改善會與操作員的自主保全相結合，由一線操作員組成TPM小組，針對設備的一般缺陷列出課題、分析研究，提出合理化建議。然后，操作員自行動手逐個解決如漏油、點檢不便、不安全、工具與零件存放不便等缺陷。工廠把實現(xiàn)合理化建議的情況作為評估各單位TPM開展效果的重要指標。這種小組形式的TPM活動，是企業(yè)開展TPM活動的重要方法。
（2）專業(yè)性局部改善。對于設計漏洞較多的設備和生產(chǎn)的重點設備等，應進行專業(yè)性局部改善。由設備管理部門、維修部門、生產(chǎn)現(xiàn)場人員組成設計小組，針對問題花大力氣進行改進設計、消除缺陷，達到要求的技術水平。
5. TPM設備零故障的4個層面
針對潛在缺陷，企業(yè)已經(jīng)進行了針對性對策的制定，但這些工作需要開展較長的時間才能取得效果，短期內(nèi)難以奏效。所以，企業(yè)要將其分成4個層面（階段），順次地按計劃實施，這樣將較為有效。
（1）4個層面的內(nèi)容。
①減少故障間隔的變異。
②延長固有使用壽命。
③定期復原劣化。
④預知使用壽命。
（2）4個層面的概括。
①減少故障間隔的變異。
復原擱置的劣化。
處理顯在缺陷。
強制劣化的排除。
完備基本條件。
使用條件的明確及遵守。
②延長固有使用壽命。
設計上的弱點改善。
強度、精度的弱點改善。
選定條件適當?shù)呐浼?br style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;" /> 超負荷的弱點改善。
突發(fā)故障的排除。
提高運轉(zhuǎn)、保養(yǎng)的技能。
制定操作失誤的對策。
制定修理失誤的對策。
外觀劣化的復原。
③定期復原劣化。
定期劣化的復原。
使用壽命的推定。
制定定期點檢及檢查基準。
定期更改基準。
保養(yǎng)性的改善。
對于內(nèi)部劣化問題，要把握異常征兆并進行有針對性的處理，最終實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)劣化、復原劣化。
④預知使用壽命。
通過設備診斷技術預知使用壽命。
破壞性故障的技術解釋。
破斷面的解釋。
材料疲勞的解釋。
齒輪表面的解釋等。
使用壽命延長對策。
從使用壽命的推定轉(zhuǎn)向定期的復原。
        企業(yè)實施TPM管理對設備進行維護，能夠降低設備的故障率、延長其使用壽命、降低維修費用，從而能節(jié)省成本、提高企業(yè)的整體經(jīng)濟效益。
       還有一點需要注意。再精密的設備也會隨著時間的流逝產(chǎn)生消耗，逐漸出現(xiàn)老損，直至被淘汰，這是客觀事實。企業(yè)想要實現(xiàn)零故障，就必須做好機械設備的更新、報廢工作。機械設備的更新、報廢工作是機械設備全過程管理的重要組成部分。機械設備在將要達到報廢年限時，能耗高、故障率高、維修費用多、停修時間長、影響施工進度和質(zhì)量、安全性能低，并會對安全生產(chǎn)帶來威脅，另外一些運輸機械還會產(chǎn)生審驗費、養(yǎng)路費、保險費等多種開支，所以對這些機械設備應適時報廢、減少開支，淘汰已經(jīng)無法勝任工作的設備。