TPM理论的发展

现代设备管理的理论与实践 一 TPM 理论的发展 1 TPM 的基础 全面生产维修 TPM Total Productive Maintenance 是一个在世界范围内为维护 生产及企业管 理者所关注并试图学习和了解的话题 一些世界级企业都将 TPM 视为一种最新和最好的现代管理模式 如戴姆勒 克莱斯勒 大众 福特 宝马 邓禄普 摩托罗拉 卡夫 柯达 博世 西门子及其它一些世 界级企业已经或正在建立 TPM 管理系统并取得了很好的成效 TPM 似乎将成为现代企业中一种最具发展 潜力的管理模式 20 世纪 50 年代初日本引进了通用电气公司创建的预防维修体制 如同质量管理与零故障管理的引 进一样 日本人改进和发展了预防维修模式 使之更加适应日本企业的实际 日本设备维修协会副主席中 岛青一在全日本积极推动 TPM 被称为 TPM 之父 他就 TPM 题材所写成的著作也被日本和许多国家认 为是维护和生产管理领域内的圣经 中岛青一首先在 Nippondenso 公司开展了涉及日常维修工作的 TPM 的试点并为此打下了较好的基 础 虽然中岛青一的书是针对日本企业的特点写的 但是 TPM 模式已被视为 20 世纪一种最为有效的设 备管理手段 为提高自身的设备管理水平 许多国家的企业纷纷从日本引进 TPM 模式 目前 日本人已 在这一领域占据了无可争议的优势 在日本 企业广泛地开展了 TPM 活动 一个大型企业的董事长选择 自己企业供货商的前提就是必须建立 TPM 管理系统 而这些供货商又同样要求自己的员工必须掌握 TPM 方法 TPM 模式实际上反映的是一种企业文化 而这种企业文化的核心就是团队精神 强调的是协作 因 此 建立 TPM 模式 必须首先为全体员工制订适合本企业实际情况的 TPM 计划 在此基础上根据不同 部门的需求再规划出 TPM 实施进程 按照日本人的观点 TPM 模式的引进需要大量的时间 精力和金钱 因而必须取得企业高层的支 持才能成功 必须清醒地认识到 在 TPM 模式取得成效之前 不仅在时间 金钱方面的消耗是巨大的 而且企业文化也将发生变化 产品质量 在经济全球化的影响下 企业面临着全球范围内的激烈竞争 企业所生产产品即便不出口 也要面 临国内相同产品的竞争 在激烈的竞争中 企业必须满足市场不断变化的需求才能求得生存与发展 为此 一些世界级的大企业对产品制订了严格的质量标准 例如摩托罗拉要求自己产品的合格率要求达到 99 9996 换句话说 一百万件产品中仅有四件是废品 把握产品质量的关键是什么 是生产设备 生 产一流的产品就必须拥有一流的生产设备 但是如果没有一流的设备管理 那么再好的设备在生产过程中 也不可能一直保持良好的状态 对于已经推行质量认证体系 如 ISO 的企业 TPM 体系的建立相对要简 单些 两者体系可以结合起来应用而无须再建立一套新的体系 TPM 可以作为广义上的质量体系中的一 部分 即生产设备的质量监督体系 及时生产制 JIT Just in time 及时生产制是一种极其有效的管理模式 其最大的优势在于可以大大减少企业原料及成品的库存数 量及范围 但是及时生产制取决于生产设备的可靠性 如果在及时生产制的实施过程中设备突然失灵将使 企业面临极大的损失 现代企业在日趋激烈的市场竞争中必须提高生产率以减少循环时间 对于企业的客户来说 生产时 间的减少意味着订单规定的交货时间可以得到保障 而生产设备的故障 空转及自身任何细微的缺陷都将 使企业提高生产率的努力落空 及时生产制和减少循环时间在通常情况下可以加速生产循环 在这一方面 调整或准备时间是决定 性的 因为这种调整和准备工作将导致停机 早期关于设备生产效率的研究表明 设备总的生产时间中 调整与准备时间要占到 50 左右 对于持 TPM 理念的人来说 这将是设备效率最大的损失之一 在尽可能短的时间内更换工具是减少准备时间的一种有效措施 企业界有许多这方面的案例 最初 需要一个半小时的准备时间可以被缩减为 45 分钟乃至 10 分钟 在理想的条件下 TPM 的目标是将这一 时间减少至 10 分钟之内 而操作工人的参与对于这一目标的实现是至关重要的 生产成本 许多企业往往注重制造成本的降低而忽视了通常情况下占生产成本 5 15 的维护费用 降低成本的关键不仅在于费用本身 更为重要的是工业生产发展的趋势 由于自动化 高速化设备 以及机器人的出现 单位产品的生产成本不断降低 而另一方面 由于设备维护方面的费用却在不断增加 这是现代设备日趋复杂所导致的结果 许多企业寻求降低维修费用的途径 但是他们关注的仅仅是不可预 测和控制的突发故障的维不仅能够降低维护费用 而且可以较大的改造生产设备的效率 设备的生产能力 对于设备的生产能力来说 企业制造产品 维修则可以对企业的生产能力起到保障作用 但是在实 际生产过程中 企业的管理人员对自己企业中生产设备的实际利用率 实际有效度及实际性能则未必能够 全面了解和掌握 在企业的生产实践中 不仅老旧或服役期满的设备如此 一些新的和现代设备常常也存 在综合效率低下的问题 对一般设备和关键设备的调查也显示出同样的综合效率低下的问题 备综合效率 的低下造成大量可资利用的生产能力的损失 这就相当于许多现有生产设备在无形之中消失了 这样的损 失对于企业发展的形象是非常严重的 一些企业 如美国田纳西 Eastman 公司的经验表明 TPM 系统的 建立可以在无需投资的条件下较大幅度地提高设备生产能力 环保与节能 目前 环保已成为日益为人们所关注的问题 相关的法律条款也日趋严厉 设备在提高生产能力 制造更多产品的同时已不再被允许向大气 地表和水中排放工业废弃物 只有经过严格环保认证的设备才 可以投入运行 环保问题的另一方面是节能 对于制造业来说 电动机是能耗最多的设备 设备维护中的缺陷是导 致电机效率低下的重要原因 企业面临的挑战是怎样才能降低能耗 使设备效率达到最大化 上述问题与挑战是所有企业为增强自身市场竞争力所必须面对的问题 运行良好的 TPM 系统可以 在无需花费太多费用的前提下解决企业所面临的这些问题 改造设备的运行质量和生产效率 换言之 在 达到上述目标的各种措施中 TPM 可能是投资回报率 ROI 最高的 一些德国世界级大企业 如戴姆 勒 克莱斯勒 邓禄普 推行 TPM 管理模式的案例表明 在 TPM 项目上的投资回报率甚至可以达到 200 400 2 TPM 的内涵 在日本 TPM 被定义为 全员参与下的生产维修 在这一前提下 TPM 还涉及使生产设备效率的最 大化以及包括一个广泛的 每一个管理人员积极参与的预防维修体系的建立 其核心是 维修 与 员工的参 与 在其它国家中 这样的定义产生了一些问题 对于西方国家而言 核心问题在于设备 国际 TPM 协 会主席 Hartmann 所提出并经西方国家企业认可的 TPM 定义为 全体员工积极参与下的生产设备整体效 率的持续改造 上述定义的核心在于生产设备的整体效 率而非维修 在于全体员工的积极参与而不 仅仅是管理人 员 TPM 体系不仅涉及维护和 操作人员 而且还应包括诸如研发人员 采 购人员及工长在内的全体员 工 生产设备整 体效率所带来出来的效益将通过操作人员与 维护人员之间的良好合作加以实现 全面生产设备管理 TPEM Total Productive Equipment Management 为适应西方国家工业企业建立 TPM 管理模式的需要 国际 TPM 协会提出了 全面生产设备管理 这 一新的概念 注 全面生产设备管理 已由国际 TPM 协会注册 与较为僵硬的日本 TPM 模式相比 TPEM 系统的建立具有较大的灵活性 TPEM 模式更注重现实 的需求 将生产设备置于优先考虑的位置 对企业文化在企业管理中的作用也给予特别的关注 TPEM 模 式是一种更为实用的管理模式 借助于 TPEM 的方法 TPM 将重新调整和改变生产设备管理的结构 以 24 小时连续有效运转为最高目标的设备利用率是建立良好的固定资产及设备管理系统的关键所在 对于 大多数企业而言 改造生产设备管理系统 可以通过以下三个阶段进行 现有生产设备系统的改造 将经改造后的设备管理系统维持在高效及 高有效度的水平上 购置高效及高有效度的新设备 设备管理的每一阶段都包括许多步骤 这 是在建立 TPM 体系的规划中必须加以注意的问 题 对 于 TPEM 系统来说 首先应该将设备性 能及有效度维持在尽可能高的水平 这在 TPM 体系中是十分重 要的问题 虽然必须投入大量的金钱 时间和精力才能实现这一目标 但是相对于生产率和质量的改造及成本 的降低而言 这些投入还是很有意义的 充分而详尽的数据资料及周密的计划对于第一阶段目标的实现也是至关重要的 应予优先考虑的是 改造生产过程 使有限的生产设备能够生产更多的产品 这也将使得早期对 TPM 的投入得到补偿 设备管理的第一阶段 通过对设备的改进使其达到尽可能高的效率及有效度 第一步 确定现有设备的效率及有效度 第二步 确定设备的实际状态 第三步 已实施的维修信息的采集 第四步 设备故障损失的分析 第五步 确定改进设备状态的需求及可能性 第六步 确定设备换装的需求及可能性 第七步 按计划实施改进及换装方案 第八步 检查及评估方案实施的效果 对于第一阶段前三步的实施来说 应予优先考虑的是数据的采集 处理 数据是 TPM 系统可行性 研究的重要组成 对于管理决策和 TPM 项目的成败也是关键的要素 通过可行性研究得到的信息和其它 数据 如现有的设备失效记录 故障登记表 修理费用 平均故障间隔期 MTBF 等等 可以被 TPM 小组 用来进行生产设备故障 第四步 及设备状态改进可能性的分析 第五步 改进方案将按照设备投入产 出分析 生产状况 产品质量提升的需求 设备有效度及其它因素依其重要程度逐项予以安排 第六步的 重点在于对设备换装的必要及可能性进行研究 由专业工程师组成的 TPM 小组将分析换装过程中可能出 现的损失 换装对于设备的必要性并拟定相应的方案 第六步则是根据拟定的计划实施改进的方案 这一 过程延续的时间取决于设备的状态 所确定的需求及可能性 可能长达 6 至 18 个月 由于设备的改进是 一个持续的过程 因此这一进程将不断延续下去 对于 TPM 管理模式来说 设备状态的改进是最有效的 成果 对于生产设备及其它固定资产的使用效率 产品质量 产量及成本都将产生积极的具有深远意义的 影响 TPM 模式的投资将通过小组的自主维修活动及与其它人员的紧密协作产生的效果得到回报 在最 后一步中 生产设备状态改进的效果应通过与其改进前状态的比较而得出 在此基础上再考虑进一步的需 求 生产设备管理的第二阶段是将其效率及有效度保持在最高状态 所要做的就是巩固第一阶段所取得 的成果 使之不致出现反复 对于新设备也要使其在全部使用时间内保持高效状态 要达到这一目标 关 键就在于良好的预防性维护 舍此之外别无良策 一个运转良好的预防维修体系是建立在以现代仪器仪表 为检测手段 能够判断设备状态的预知维修之上的 将设备保持在最佳状态并不需要完全依赖复杂 而昂 贵的检测设备 耐心而细致的检查同样可以发现并排除设备运行中存在的各种故障隐患 设备清洁工作在维护 中是一种重要的辅助手段 对于设备的高效运转及产品质量的提升来说 清 洁工作都是必不可少的 与其它维护手段相比 清洁工作的作用似乎不太明显 但是在整个生产过程中产 生的影响是绝不可以低估的 设备管理的第二阶段 保持生产设备的最高效率和有效度 第一步 编制设备的维护目录 第二步 编制设备的润滑目录 第三步 编制设备的清洗目录 第四步 制订设备清洗 润滑及维护的实施方案 第五步 编制设备的检查程序 第六步 建立包括监督机制在内的预防维修 润滑 清洗和检查体系 第七步 编制预防维修手册 第八步 按计划实施维护 润滑 清洗 第九步 检查和调整相关的计划 在第二阶段中 首先要为生产设备确定预防维修的需求 由工程师 维修人员 操作人员组成的小 组基于自身经验及设备制造厂商推荐的方案编制和调整设备维护计划 这项工作可以分两种实施方式 第 一种由操作人员经培训后进行 第二种则由专业维修人员负责 在第二 第三步中 需要分别为设备编制 润滑 清洗计划 紧接其后的是制订设备清洗 润滑 维护的实施方案 这也是员工培训 预防维修的检 查目录 操作规程及工作进度计划的基础 第五步是为生产设备编制检查程序 通常情况下检查是预防维 修的一个重要组成部分 偶尔也可用预防维修工作分开进行 以便更好地确定了零部件的磨损状态和早期 发现潜在的故障隐患 如同在维护 清洗和润滑工作中一样 检查工作也可以采用两种形式进行 在第六步中 为了加强维护 润滑 清洗及检查工作的计划 实施和调整 必须编制相关的报表 这些报表包括检查目录 操作规程 工作进度计划 检查报表 相关的工作报告等等 第七步的工作是编制预防维修手册 手应体现 TPM 模式中的预防维修理念 涉及预防维修策略 维护 润滑 检查程序及组织机构 预防维修目录的编制及应用 操作规程 维修工作进度计划及控制 包括平均故障间隔期 MTBF 维修费用及发展趋势等也都属于维修手册的范畴 完成前七项工作后就可以开始实施由操作人员参与的预防维护 清洗 润滑和检查等项工作 其成 败则取决于操作人员的素质及激励机制 在 TPM 理念中 第一种实施方式通常都是由操作人员承担较多 的设备管理工作 这种工作性质的转换则是通过长时间的培训才能加以实现的 经改造后的预防维护 润滑 清洗和检查所显示的成效表现为所实施的任务及实施间隔可以根据需 要进行调整 最有效的预防维修系统应该是动态的 随时可以根据需要和生产设备的实际状态进行调整 即如果在实施预防维护时生产设备或零部件的状态许可 则可以通过减少工作量或延长实施间隔的方式使 管理过程得以优化 这种优化必须建立在维修与操作人员积极主动参与的基础上 设备寿命周期费用最佳 在 TPEM 的第三阶段 新设备筹措 购置或自制 是以高效及寿命周期费用 LCC Life Cycle Cost 低为前提的 寿命周期费用是贯穿于设备寿命周期的全部费用 分为五个部分 设计费用 制造费用 试运转及故障排除费用 设备运转费用 维护及修理费用 上述五项费用中 前三项称为购置费用 除了自动化和无维修设计的设备 设备在运转及维护 修 理过程中所发生的费用通常都远远超出其购置费 设备寿命周期费用的 80 是在设备的设计及制造过程中确定的 这其中既取决于设备的自动化程度 也取决于设备运转过程中所需要的操作人员数量及维护和修理的强度 在某些条件下 设备的安装及调试 阶段所需的费用在全部购置费用中所占比例也是相当高的 设备管理的第三阶段 筹措效率高 寿命周期费用低的新设备 第一步 设备技术性能的确定 第二步 通过操作人员收集现有设备的相关信息 第三步 通过维修人员收集现有设备的相关信息 第四步 对现有设备存在的问题进行排查 第五步 根据新工艺规划设备工程方案 第六步 编制故障诊断的程序 第七步 编制维修工作的标准和规范 第八步 对维修及操作人员进行早期培训 第九步 新设备的验收 新设备的技术性能主要是指自动化程度 功能及工作周期等项指标以及这些指标对产品的适应程度 收集 分析及处理操作与维修人员基于自己操作与维修设备的实际经验及相关工作记录所积累的信 息对于新设备的筹措来说都是十分重要的 这也是第二及第三步中所需要加以解决的问题 利用第二第三步所收集到的信息 通过设计良好的规划方案使现有设备使用中存在的问题不致出现 在新设备中则是第四步的中心工作 其目标是依据人类工程学的原理加快设备筹措的进程 从而实现减少 或避免损失的目标 第五步的中心工作是根据新工艺规划设备工程方案 进行此项工作时必须注意方案的安全性及环保 性 编制故障诊断程序是设备管理第三阶段第六步需要解决的问题 故障诊断可以通过多种方式进行 油压表 热传感器 润滑指示器 计数器 水位计 振动传感器 计时器等等都是用于故障诊断的工具 办公设备中的复印机也为此提供了一个很好的例子 其故障诊断系统不仅能显示不同形式的故障 而且能 确定故障的位置并自动加以记录 将相关故障信息告之维修人员 在第七步维修标准和规范的制定中 维护是已经预先计划好的 其目标是无维护或至少做到设备的 维护性能良好 通向维护位置的路径通畅 经常性的清扫和保养也是必须持之以恒的工作 例如为设备加 装防护罩 对设备内部经常性的吸尘等等 对维修及操作人员早期培训的一项重要内容就是尽可能早地熟 悉新设备 进行作业练习 在设备交货前派遣维修及操作人员赴设备制造厂实习 培训也是早期培训的一 种重要手段 强化对员工的培训对于保持新设备的高效运转和良好状态也是行之有效的 在第九步新设备验收中 一般是由设备制造厂家负责此项工作 通常这也是购货合同中所规定的厂 家的责任 对于设备的用户来说 新设备投入使用在时间上是紧迫的 因而在安装 试运转过程中故障的 排除及试车的时间往往被大大压缩 这就将导致新设备在使用之初就难以达到较高的综合效率 3 TPM 的目标 为使生产设备达到并保持最高的生产效率 必须建立一个明确的管理目标 如同质量管理中的零缺 陷一样 TPM 模式中与之相类似的目标是 生产设备非计划停机时间为零 由生产设备故障引发的产品缺陷为零 生产设备的速度损失为零 上述三项目标中 第一项即非计划停机时间为零是最重要但也是最为困难的目标 通常情况下实现 这一目标几乎是不可能的 这里所强调的是为达到非计划停机为零的目标 需要投入多少计划停机时间来 实施计划维护 预防维修 清洗 润滑 检查和调整等各项工作 由于停机时间的存在 因而产量的损失也是不可避免的 如果要完全达到停机时间为零的目标 则 所需付出的代价将可能是非常高昂的 但通过 TPM 管理模式 非计划停机时间为零的目标毕竟还是可能 接近或达到的 如果维修管理系统是由相关数据支撑的 便可以据此确定收益点并判断设备非计划停机的 大致时间 非计划停机的成本核算及其与避免非计划停机而增加的计划维护所需费用之间的比较也可据此 加以估算 TPM 的第二个目标就是将生产设备故障引发的产品缺陷降低为零 在一些产品质量要求很高的企业 中 生产设备往往是实现质量标准的障碍 状态良好 无缺陷与故障的设备是优质产品的基本保证 将产 品质量置于首位的企业必须同时将 TPM 管理模式置于同样重要的地位 生产设备的速度损失为零是 TPM 管理的第三个目标 生产设备的速度损失对设备工程方案的影响 与使用寿命一样 在设备筹措过程中是难以预估的 这是因为理论上的生产速度及生产周期时间与实际速 度及时间必然存在较大差异 而生产设备的磨损常常是生产速度损失的直接原因 在流程作业的生产线中 单台设备的速度损失将直接影响整条生产线生产速度并导致产量的降低 在工业生产中 生产设备速度对 生产率造成的损失通常在 10 左右 企业通过 TPM 管理模式的实施则可以找出速度损失的原因并加以排 除 全面生产设备管理 TPEM 的要素 全面生产设备管理是在非日本企业中推行 TPM 管理模式的有效手段 全面生产设备管理包括三项 要素 以自主维护为中心的 TPM AM 模式 以预防维修及预知维修为中心的以生产设备的管理与改造为中心的 TPM PM 模式 以生产设备的管理与改进为中心的 TPM EM 模式 以自主维护为中心的 TPM AM 模式 就是组织操作人员对自己所操作的设备进行维护和润滑 自 主维修活动一般适宜于小范围内进行 即通过若干操作人员组成的 TPM 小组实施自主维修 这也是自主 维修取得成效的重要前提 操作人员参与的方式和范围可以结合企业及车间的文化 组织形式及设备自身 的特点加以确定 TPM EM 模式的实施为操作人员从设备使用初期参与管理及提高设备使用效率提供了可能 作为 TPM 模式的分支 TPM EM 是一种收益很高 激励性很强的管理模式 如果企业将提高生产设备的效 率置于优先位置 则应该首先在下属的车间中建立 TPM EM 系统 这一系统的建立应基于对参与系统的 操作人员及维修人员的技能与主观能动性有充分认识的基础上 这也是系统发挥效能的基本前提 4 TPM 的组织 高效率的 TPM 组织机构是 TPM 系统在企业中取得成效的基本保证 许多企业并没有人认识到这一 问题的重要性 因而往往使得 TPM 系统难以发挥其效能 图 1 是典型的 TPM 组织结构简图 直线部分由高层管理延向下延伸 并由从 TPM 指导委员会直到生产层的 TPM 小组代行其职能 职 能部分包括一名生产现场 TPM 竞赛的优胜者 通常由车间管理人员中产生并承担 TPM 职能范畴内的全 部责任 TPM 取得成效的关键主要在于 TPM 项目经理 偶尔也作为 TPM 项目协调人的身份出现 负责 TPM 项目的计划与实施 除了小型企业或车间 TPM 经理通常是专职的 人员的培训 项目可行性报告 的编制 报告的编写 项目的改进等等也都属于 TPM 经理的职责范畴 除此之外 TPM 经理还需负责联 系并指导各 TPM 小组的工作 协调维修与生产 TPM 组织与管理层之间的关系 正 因为如此 TPM 经 理对于企业中 TPM 管理的成败具有关键性的作用 对 TPM 顾问小组工作时间上的需求取决于车间的规模以及 TPM 经理的日常工作量 TPM 顾问辅 助 TPM 经理进行 TPM 管理方面的工作并向其汇报工作 同时向 TPM 小组提供培训及相关方面的支持 2 设备实际生产率的测定 世界上大多数的企业中都存在着没有完全发掘出来的生产潜能 借助于 TPM 管理系统 可以将这 种生产潜能开发出来 在现有设备的基础上将生产能力提高 25 30 TPM 管理中三个重要的公式分别是设备总的有效生产率 TEEP Total Effective Equipment Productivity 设备综合效率 OEE Overall Equipment Effectiveness 和设备净效率 NEE Net Equipment Effectiveness 衡量设备实际生产率的尺度应该是设备总的有效生产率 与此相关的参数有设备利用率 EU Equipment Utilization 大多数 TPM 文献仅仅提及设备综合效率而忽视了设备利用率对于设备 生产率和资产回收率 ROA Return on Assets 的影响 在计划停机期间 可以通过实施设备换装及维 修作业来优化设备使用的费用 如果企业管理人员希望最大限度地利用设备的生产能力 那就一定要重视 设备总的有效生产率 设备总的有效生产率这一参数中包括设备的计划停机时间 同时也是衡量设备利用率和设备综合效 率的尺度 设备总的有效生产率 设备利用率 设备综合效率 设备综合效率是 TPM 管理中经典的并且应用最为广泛的参数 这一参数表明设备在使用时所能提 供的综合效益 由于设备使用期间还涉及到诸如整理 换装等方面的工作 因此综合效率并不是一个十分 精确的参数 与设备真实意义上的效率也无太大的关系 这一参数反映的是设备在使用时的 全面 综合 的效率 设备综合效率 设备有效度 设备性能效率 产品合格率 设备运转期间的质量及效率则可以通过设备净效率加以表示 这项参数既不涉及设备的计划停机时 间 与设备安装及调整时间也无关系 仅仅反映了设备运行过程中实际上的机械状态 设备净效率 生产准备程度 设备性能效率 产品合格率 设备故障 为便于上述三项参数的计算 TPM 管理强调对由设备故障对设备效率所造成损失的研究 对设备效 率造成损失的因素至少包括以下五种类型 1 工作准备过程中所造成的损失 2 故障停机损失 3 设备空转及等候时间所造成的损失 4 工作速度降低所造成的损失 5 生产废品所造成的时间损失 上述五方面的因素对设备总的有效生产率 设备综合效率及设备净效率等三项参数的影响可以通过 相关的计算参数设备有效度 效率及质量加以确定 对设备有效度的影响包括安装及调整 设备失灵两方面 前者涉及设备换装 为设备编制操作程序 尤指数控设备 设备试运转 后者则包括偶发故障及由设备缺陷引发的故障 对设备效率造成的影响涉及空转及小故障 速度损失两方面 前者主要由等候原材料 缺少零部件 或服务 设备进出通道堵塞及其它原因所造成 后者则由设备的磨损 精度降低所引发 对质量造成的影响是在生产过程形成的 主要标志是废品及返工品增多 除上述因素外 设备的试运转 介于设备启动与稳定运转之间的不稳定运转时间等其它因素也都将 在不同程度上对相关参数造成影响 在某些企业中 还有一些特定因素也将对相关参数造成影响 如热加工设备重新升温对有效工作时 间造成的损失等等 由特定因素导致的设备效率降低所产生的损失必须预先确定并以适宜的公式加以计算 如同其它文 献中所阐述的 产量的降低或介于设备启动与稳定运转之间的不稳定运转时间的减少不易被测定 通常都 是包括在上述五项损失之中 此时可以以设备修理或不稳定运转阶段所产生的效率损失来表述 因此 首 先计算设备试运转期间的综合效率 然后再计算稳定生产时的综合效率 通过两者之间的比较 最终就可 以获得产量损失的数据 设备效率的计算 与设备效率计算相关的时间要素分别表示如下 设备理论作业时间 设备可利用时间 计划停机时间 设备作业时间 设备可利用时间 计划停机时间 工作准备时间 设备凈作业时间 设备可利用时间 计划 停机时间 工作准备时间 故障停机时间 设备有效作业时间 设备可利用时间 计划停机时间 工作准备时间 故障停机时间 管理原因损 失的时间 有效生产时间 设备可利用时间 计划停机时间 工作准备时间 故障停机时间 管理原因损失的 时间 生产废品损失的时间 各时间要素的定义如下 设备可利用时间 指理论上的设备可利用时间 按每天三班 每班 8 小时工作制计 每天的理论工 作时间为 1440 分钟 计划停机时间 纳入计划的非生产时间 包括班中休息 班中餐时间 维护时间 工作准备时间 包括班前准备时间 设备换装时间 调整时间 测试时间 故障停机时间 由任何设备故障造成的非计划停机时间 管理原因损失的时间 包括由于原材料 零备件供应问题或操作 维修人员脱岗造成的设备停机或 空转损失的时间 生产速度下降损失的时间 生产废品损失的时间 由废品生产 返工产品重新加工所损失的时间 有关设备效率计算的公式如下 设备实际有效度 设备计划有效度 生产准备程度 设备性能效率也可表示为 或 根据相关的时间要素及上述计算公式 就可以循序渐进地计算设备的效率 以下是对设备效率进行 计算的例子 例 某企业的生产设备按每日两班生产 每班 8 小时 包括班中休息及班中餐在内的计划停机时间 为 90 分钟 由班前准备 设备调整 换装 测试时间组成的工作准备时间为 70 分钟 根据统计 每天 由故障导致的非计划停机时间平均为 50 分钟 设备空转及各种临时停机时间为 240 分钟 由管理原因导 致生产速度下降折合的停机时间为 75 分钟 该设备每天生产 290 件产品 掀菲骄 刻煳 件 每件产品的 加工时间为 1 5 分钟 根据所给定的数据计算并确定各项有关效率的参数 设备如果每天 24 小时连续不断地工作 一天可利用的时间为 1440 分钟 如果按每日两班 每班 8 小时生产 则须减去 8 小时 480 分钟 计划停机时间为 90 分钟 两者之和为 480 90 570 分钟 根 据各时间要素之间的关系可分别计算出设备的运转及作业时间如下 设备可运转时间 1440 570 870 分钟 设备作业时间 870 70 800 分钟 设备凈作业时间 800 50 750 分钟 设备有效作业时间 750 240 75 435 分钟 设备有效生产时间 435 6 1 5 426 分钟 由上述各项时间参数可计算出有关设备效率的各项参数 因此 设备的利用率应为 设备可利用时间减去计划停机时间后的剩余时间就是设备可运转时间 总计为 870 分钟 在此基础 上可以计算设备的计划有效度 设备的计划有效度为 由上面所计算的 设备的计划有效度为 92 而生产准备程度按下式计算为 设备实际有效度 0 92 0 937 0 862 86 2 根据所给定的数据可计算出设备的凈作业时间为 750 分钟 据此即可计算设备的性能效率 根据产品数量及废品的数量可计算出产品合格率为 在建立 TPM 系统的企业中 计算所需的各项数据由 TPM 小组成员通过长期观察和积累加以采集 分析和处理 完全依赖机械或计算机进行此项工作并不一定是适宜的 同时 由于数据采集工作自身的难 度 精确数据的采集也是非常困难的 在数据采集过程中 必须对诸如设备调整 换装 空转 临时性停 机等现象进行连续 认真而仔细的观察 合格品率则可以通过废品与设备所生产的全部产品的比较加 以 确定 设备生产速度降低所产生的损失一般可通过实际生产速度达到最佳生产速度的百分比来表述 效率公式的应用 根据所采集的数据计算出来的各种参数可以用来确定设备总的有效生产率 设备综合效率 设备凈 效率这三项 TPM 管理中重要的指标 设备总的有效生产率 设备利用率 设备综合效率 设备利用率 设备实际有效度 设备性能效率 合 格品率 0 604 0 862 0 58 0 979 0 296 设备的有效生产时间可以理解为在此时间段内 426 分钟 以每件 1 5 分钟的生产速度生产出合格 的产品 284 件 而有效作业时间 435 分钟生产的 290 件产品中有 6 件不合格 因此 6 件废品的生产时间 9 分钟对企业的生产和效益来说是无效的 设备综合效率 设备实际有效度 设备性能效率 合格品率 0 862 0 58 0 979 0 49 设备综合效率反映了设备运转时的效率 也可以用设备的有效生产时间与设备可运转时间的比值加 以表示 设备净效率 设备生产准备程度 设备性能效率 产品合格率 0 937 0 58 0 979 0 532 设备净效率 这一指标真实地反映了生产设备的运行质量 也可以用设备有效生产时间与设备作业时间的比值表述设备 凈效率 针对设备利用率低的状况 许多企业计划将两班工作制改为三班制 试图将设备利用率从现有的 60 提高到 90 班次的增加提高了设备的利用率 但是三班制的生产使得设备很难有时间按计划实施 维修工作 从而也将给设备管理工作带来一些新的问题 如果能致力于提高设备的综合效率 使之从现有 的 49 提高到 75 那么企业就可以在维持两班生产的基础上将产量提高 50 实现与三班生产同样的 目标 相比之下花费的成本却要低得多 TPM 是一种基于数据的量化管理模式 设备管理及其改进工作都是通过数据分析及后期的调整实现 的 在管理工作中确立一项可以据此比较各种改进管理可能性的基本原则是十分重要的 设备总的有效生 产率 设备综合效率及设备净效率这三项公式是成功地对生产设备和生产过程实施优化管理的关键 许多世界级企业在成功地实施 TPM 管理后的各项指标对比如下 代码 实施 TPM 前 实施 TPM 后 有效度 86 2 90 性能效率 58 95 合格品率 97 99 综合效率 49 85 性能效率从 58 提高到 95 提高的幅度最大 较前有明显的改善 之所以能取得这样大的成效 是因为由设备空转 生产速度下 降等原因所产生的这种隐性损失得以大大降低 因此 减少隐性损失对 效率的影响 对提高 设备综合效率具有极其重要的意义 也是改进 管理中最具潜力的领域 某些成功地 推行 TPM 管理的企业可以将生产率提高 50 其成功之 道在于首先改善设备的效率和减少设备在空转 和工作准备方面存在的潜在的时间损失 推行 TPM 管理时需要优先考虑的问题 在 TPM 管理中 通过测定和分析得到的各种 数据是推行 TPM 管理时需优先予以考虑的问题 正 因为如此 如何有效地利用这些资源 以便加快投资的回收和提高生产的效益 前面相关的效率计算将有 助于管理层正确地决策 制订周密的计划 通过在 TPM 项目中投入的各类资源的有效利用 企业将可以 实现生产率最大化的目标 3 TPM 的发展战略 TPM 管理的意义已远远超出了维修的范畴 它所涉及的是对企业生产设备管理体系的改善 TPM 管理与传统的管理在性质上也有着很大的区别 全面生产设备管理 TPEM是由国际 TPM 协会推行的建立 TPM 体系的一种特殊方式 当它作 为一种设备管理体系被引入企业时 更容易为员工所接受 在企业内部建立 TPM 体系时往往出现这样的 情况 如果这种体系是为维修工作服务的 那么生产系统的员工就不愿意积极参与 而维修部门也不愿自 己的工作被别人所干预 另一方面 设备管理工作又不可避免地要涉及到操作工人 维修工人 工程师 工长及管理人员 因此 各方面也都将投身于设备管理与维修的工作中 全面生产设备管理的组成 全面生产设备管理体系由三部分组成 即全面生产维修 自主维修 TPM AM 全面生产维修 预防维修 TPM PM 全面生产维修 设备管理 TPM EM 在对设备综合效率进行分析和建 立相关目标的基础上 正确并按照顺序运用这三种体系可以加强对设备体系的改进和管理 全面生产设备管理体系组成 1 全面生产维修 自主维修 独立的 自主活动的小组 操作人员的参与 小组成员能力的改善 操作人员的全面聘用 2 全面生产维修 预防维修 操作人员参与的预防维修 设备的检查 预知维修 3 全面生产维修 设备管理 设备的改进 设备的性能 设备损失的分析 设备持续改进的工作范围 全面生产维修 自主维修及其与日本模式的区别 全面生产维修 自主维修是有别于日本自主维修模式的 在全面生产设备管理体系中 自主维修被 视为企业自身职能的延伸 所强调的是操作人员在设备维修 特别是在预防维修实施过程中的参与 对于 检查及全部确定的维护工作 操作人员则主动地参与实施 这也就意味着自主维修的实施无需通过生产部 门 在自主维修体系建立期间 参与自主维修的操作人员必须经过严格的维护 检查方面的培训 否则这 一体系就不具备运作的基础 经过培训的员工必须取得相应的资质认证才能上岗 在多数世界级企业中 未经培训 没有设备方面的资质认证和维护方面技能的员工是很难被聘用的 出于这一原因 所有的员工都应该接受有关设备及维护方面的基本知识及技能训练 经过基础培训的员工可以获得一级技术工人的资格并可以在今后接受进一步的培训 实施培训计划 的企业应该制订相应的培训内容 计划及时间安排 高一级的培训是专业培训 大多数生产工人必须参 加这一级的培训 在专业培训中员工将接受有关设备的专业知识及自己所操作设备的维修技能 为此也需 制订专门的计划及进度安排 经专业培训后 员工可获得二级技术工人的资格并获得相应的技能等级证书 薪酬等级也将在培训后得到提高 高级培训班进行的是最高级别的培训 仅有少数员工能参加这一级别的培训 经过培训的员工将获 得更高的设备方面的知识和维护技能 成为相关领域的专家 他们将能够编制复杂设备的运行程序 负责 设备的工作准备 调试等方面的工作 经上述三级培训的员工将具备不同级别的设备知识及维护技能 在工作中的职能也将有所不同 但 是其共同点是都掌握有关设备的基础知识 能熟练地使用各种工具 仪器及仪表 高一级的员工应该能够 了解并分析 解决设备运行中的各种问题 最高级别的员工能够编制设备运行程序 负责实施设备的工作准备 调试等方面的工作 由具备不同知识与技能的员工组成的小组协同工作 这就是 TPM 全面管理取得成效的原因所在 同时 这也将更加促使员工自主地投入到设备管理工作中 建立 TPM 系统的策略 建立 TPM 系统的策略是什么 能否同时建立自主维修 AM 预防维修 PM 及设备管理 EM 体系 应 该怎样合理地确定建立高效 TPM 系统 的程序 这一系列问题是建立 TPM 系统过程中所必须加以解决的 一般说来 解决这些问题应从不同的角度加以考虑 也就是要取决于不同的因素 在西方企业中 工会组 织对 TPM 的建立往往起到非常重要的作用 其对三种不同的管理体系的影响程度按顺序分别是 设备管 理 预防维修和自主维修 这样的顺序安排是基于人们对这种管理体制的理解与看法 如前所述 没有人 会反对设备管理 但是如果从一开始就推行自主维修 就有可能遭到原先与维修无关的操作工人的反对 而且还将遇到不同意将维修职能移交出去的维修工人的阻力 但是如果将维修工人与操作工人混合组成小 组 由双方共同承担设备管理的职责 就可以有效地解决这一矛盾 在此前提下 双方都会为共同的目标 而协同努力 出现双赢的局面 如果小组成员在协同工作中能够配合默契 取得成效 就会为今后的继续 合作打下良好的基础 与此同时 设备管理与自主维修也将成为企业文化的重要组成部分 在新建企业中 建立 TPM 的重点有所不同 因为在企业投产的初始阶段 对设备没有加以改进和 管理的强烈要求 企业往往希望以自主维修作为 TPM 管理的起点 这样就可以使新的设备操作人员能树 立和保持良好的工作习惯 同时 这样做的好处在于 设备操作人员从一开始就能将自己的注意力集中于 所操作的设备 为今后的故障预防打下基础 在新企业中在预防维修体系的支撑下 合理地建立自主维修 体系 将使企业的设备保持理想的状态 还有其他一些因素将影响 TPM 系统的建 立 人们必须确定需要优先考虑的问题并合理 安排其顺 序 如企业对 TPM 的需求 人员及 设备条件等诸多因素都是需要加以考虑的问题 首先要进行的是项 目可行性研究 根据设备 的价值来确定对其改进的必要性 员工的技能 与培训方面的需求也是项目的计 划阶段应予注 意的因素 需要加以确定的因素还有 在降低成本与提高生产能力两者之间 是优先考虑前者还是优先考虑后 者 或者是将二者置于同等的地位 此外 产品质量改善的必要性也应该是项目结构中应予优先考虑的问 题 企业文化在 TPM 建立的策略中也常常是一个不可忽视的因素 设备操作人员对自主维修的理念是 否认同 某些企业的规章制度中禁止或限制操作人员使用一些特定的工具与设备 所有这些因素都将对 TPM 策略产生重要的影响 但是 这些因素如果处理得当将使 TPM 系统更为安全可靠 企业高层管理人员必须能够理解和支持 TPM 没有高层管理的介入 TPM 系统的建立几乎是不可 能的 在建立 TPM 之初 高层管理人员就应参与起草规划 制定目标 编制 TPM 发展的战略和战术等 实质性的工作 可行性研究对于 TPM 同样是非常重要的 建立 TPM 所需的计划 实施效果的评估等都是建立在科 学 严谨的可行性研究及好的 TPM 策略基础之上的 二 德国企业设备管理 与维修的理论与实践 作为世界上最重要的工业化国家之一 德国设备管理与维修的理论与实践是值得我国企业借鉴与学 习的 1 设备管理与维修的理念与模式 1 企业对设备管理与维修的认识 德国烟煤股份公司 DSK 是鲁尔集团下属的一家大型煤炭生产企业 在其编制的名为 维修的再 策划与重组 的手册中对设备管理与维修是这样认识的 企业的生产经营对高新技术的要求总是不断提高的 表现在生产的自动化 集约化及市场对产品质 量的要求上 生产设备 车辆 软 硬件 建筑物等固定资产的状态及其使用对于提高企业效益来说是关键的要 素 日益严苛的环保政策及对维修措施的计划 实施 认证产生的影响 企业内部的维修机构或外部的维修资源在上述前提下被赋予了更为重要的意义 基于上述认识 企业对设备管理及维修工作都予以高度重视 大型企业设置专门的设备管理与维修 机构 除负责本企业的维修外 还为其他企业提供维修服务 同时其大型设备通过外部维修市场获取维修 服务 中小企业则一般不设置专门的维修机构而主要依靠专业化的外委维修解决设备管理与维修问题 以 求取得最大效益 德国汉诺威大学工业设备研究所与国际机械生产技术协会合作进行了一项主要针对德国企业设备管 理与维修状况的国际性调查 接受调查企业的概况如下表所示 调查的结果显示 这些企业中的维修人员平均占员工总数的 4 4 最高 最低分别为 38 8 与 0 6 维修费用占企 业销售额的比例最高 最低分别为 2 31 0 03 平均为 1 04 维修费用占设备价值的比例最高 最 低与平均值则分别为 42 2 0 1 7 8 就全德国而言 用于维修的支出占其国内生产总值的 13 15 达 4000 5000 千亿马克左右 另据一项对员工人数在 500 至 1500 的欧洲及北美企业的国 际性调查 企业年度维修费用高于其设备价值的 4 2 设备管理与维修的模式 实践中企业往往是依据由设备在生产中的作用而确定的有效度及维修费用二者之间的关系选择具体 的维修策略 事后维修所需的直接维修费用最低 在不会产生过高的故障后果费用的前提下就将成为企 业的首选 汉诺威大学的调查表明 50 的企业选择的是事后维修模式 最高 90 最低 5 32 的 企业实施的是预防维修模式 最高 最低值分别为 90 和 5 选择预知维修模式的企业为 18 最 高 最低值分别为 60 和 5 在一些中小企业中 在德国 千人以上的企业仅占整个工业企业总数的 1 7 75 的企业人数在 100 人以下 多数设备仍是采用事后维修的 修理措施根据修理工作量 工时 费用的 不同可以有不同的名称 小修 Reparatur 修理 Instandsetzung 和大修 General Uueberholung 第一次大修的费用通常占到 设备价值的 40 左右 以后逐次递增 修理的 内容则相当于我国的中修或项修 值得注意的 是 由于修理具有较高的灵活性和 针对性 工 期较短且对成本的影响较小 在基于时间或工 作量及基于状态的维修中为企业所广泛采用 专业化维修服务 在德国又被称为维修的外部资源 现在已为德国企业所普遍采用 如果说 60 70 年代 学术界和企业界曾为此争论不休的话 那么现在对此已普遍认同 不仅中小企业普遍采用 而且像拥有近 6 万名员工的德国烟煤股份公司这样的大企业在拥有自己的维修企业的条件下 仍然将专用设备的修理和 大修委托给制造厂家进行专业化维修 在汉诺威大学进行的调查中 作为表征专业化维修程度的外委维修 费用比这一参数值平均为 23 9 最高 最低值分别为 90 和 1 0 在员工少于 250 人的企业 这一 比值则平均为 44 8 超过 250 人的企业平均为 9 5 80 年代中期在德国进行的一项有关维修的调查表明 企业之所以认同专业化维修的原因主要是 可以更有效地利用 配置维修资源 按计划进行维修 避免额外的停机时间及相应的损失 提高生产率 减少操作人员等候维修的现象 确保维修服务质量 减少相关的培训费用 可以按维修合同获得一定时间的保修期及其它修后服务 目前 维修的专业化分工在德国乃至西欧已经非常细化 专业化维修市场也已经非常成熟和健全 除设备制造厂家为自己的产品提供售后维修服务外 还有许多专业化的公司承接诸如各类过滤器 水泵等 专用设备的维修服务 维护 检查 修理工作的各道工序也都有相应的专业化维修公司 甚至像清洗 喷 漆 焊接 拆卸这样的工作都有专业化公司上门服务 德国的 维修 杂志每年都有一期名为 欧洲维修 市场 的专辑用以刊登欧洲各类专业化维修公司的名录及服务内容 既然存在维修市场 维修企业也就只 能在质量 工期 成本等方面展开竞争以求得生存与发展 德国烟煤公司液压支架的大修及修理工作 就 是委托给三家专业