TPM設備故障分析與管理
來源/作者： TPM咨詢服務中心 丨 發布時間：2017-12-31 丨 瀏覽次數：
在設備故障分析管理工作中，不但要對每一項具體的設備故障進行分析，查明發生的原因和機理，采取預防措施，防止故障重復出現。同時，還必須對本系統、企業全部設備的故障基本狀況、主要問題、發展趨勢等有全面的了解，找出管理中的薄弱環節，并從本企業設備著眼，采取針對性措施，預防或減少故障，改善技術狀態。因此，對故障的統計分析是故障管理中必不可少的內容，是制定管理目標的主要依據。
1.TPM培訓公司故障信息數據收集與統計
（1）故障信息的主要內容
①故障對象的有關數據有系統、設備的種類、編號、生產廠家、使用經歷等；
②故障識別數據有故障類型、故障現場的形態表述、故障時間等；
③故障鑒定數據有故障現象、故障原因、測試數據等；
④有關故障設備的歷史資料。
（2）故障信息的來源
①故障現場調查資料；
②故障專題分析報告；
③故障修理單；
④設備使用情況報告（運行日志）；
⑤定期檢查記錄；
⑥狀態監測和故障診斷記錄；
⑦產品說明書，出廠檢驗、試驗數據；
⑧設備安裝、調試記錄；
⑨修理檢驗記錄。
設備故障分析
（3）收集故障數據資料的注意事項
①按規定的程序和方法收集數據；
②對故障要有具體的判斷標準；
③各種時間要素的定義要準確，計算各種有關費用的方法和標準要統一；
④數據必須準確、真實、可靠、完整，要對記錄人員進行教育、培訓，健全責任制；
⑤收集信息要及時。
（4）做好設備故障的原始記錄
①跟班維修人員做好檢修記錄，要詳細記錄設備故障的全過程，如故障部位、停機時間、處理情況、產生的原因等，對一些不能立即處理的設備隱患也要詳細記載；
②操作工人要做好設備點檢（日常的定期預防性檢查）記錄，每班按點檢要求對設備做逐點檢查、逐項記錄，對點檢中發現的設備隱患，除按規定要求進行處理外，對隱患處理情況也要按要求認真填寫，以上檢修記錄和點檢記錄定期匯集整理后，上交企業設備管理部門；
③填好設備故障修理單，當有關技術人員會同維修人員對設備故障進行分析處理后，要把詳細情況填入故障修理單，故障修理單是故障管理中的主要信息源。
2.設備故障分析內容
（1）故障原因分類
開展故障原因分析時，對故障原因種類的劃分應有統一的原則。因此，首先應將本企業的故障原因種類規范化，明確每種故障所包含的內容。劃分故障原因種類時，要結合本企業擁有的設備種類和故障管理的實際需要。其準則應是根據劃分的故障原因種類，容易看出每種故障的主要原因或存在的問題。當設備發生故障后進行鑒定時，要按同一規定確定故障的原因（種類）。當每種故障所包含的內容已有明確規定時，便不難根據故障原因的統計資料發現本企業產生設備故障的主要原因或問題。
（2）典型故障分析
在原因分類分析時，由于各種原因造成的故障后果不同，所以，通過這種分析方法來改善管理與提高經濟性的效果并不明顯。
典型故障分析則從故障造成的后果出發，抓住影響經濟效果的主要因素進行分析，并采取針對性的措施，有重點地改進管理，以求取得較好的經濟效果。這樣不斷循環，效果就更顯著。
影響經濟性的三個主要因素是：故障頻率、故障停機時間和修理費用。故障頻率是指某一系統或單臺設備在統計期內（如一年）發生故障的次數；故障停機時間是指每次故障發生后系統或單機停止生產運行的時間（如小時）。以上兩個因素都直接影響產品輸出，降低經濟效益。修理費用是指修復故障的直接費用損失，包括工時費和材料費。
典型故障分析就是將一個時期內（如一年）企業（或車間）所發生的故障情況，根據上述三個因素的記錄數據進行排列，提出三組最高數據，每一組的數量可以根據企業的管理力量和發生故障的實際情況來定，如定10個數，則分別將三個因素中最高的10個數據的原始憑證提取出來，根據記錄的情況進一步分析和提出改進措施。
（3）MTBF分析
設備的MTBF是一項在設備投入使用后較易測定的可靠性參數，它被廣泛用于評價設備使用期的可靠性。設備的MTBF可通過MTBF分析求得，同時還可以對設備故障是怎樣發生的有所了解。MTBF分析一般按下述步驟進行。
①選擇分析對象。為了分析同一型號、規格且使用條件相似的多臺設備的故障規律及MTBF,所選分析對象（設備）應具有代表性，它在使用中的各種條件，如使用環境、操作人員、加工產品、切削負荷，臺時利用、維修保養等條件，都應處于設備允許范圍的中間值以上。這樣，測得的數據才能代表該設備群的特性。如果分析對象（設備）在一臺以上，其MTBF可以取平均值。各分析對象的MTBF不應相差懸殊，否則，應認真檢查原始記錄有無問題。對使用條件、故障內容等作詳細研究分析，確定是否是由起支配作用的故障造成。若查不出原因，就只能將MTBF分析結果作廢。
②規定觀測時間。記錄下觀測時間內該設備的全部故障（故障修理）。觀測時間應不短于該設備中壽命較長的磨損件的修理（更換）期，一般連續觀測記錄2～3年，可充分發現影響MTBF的故障（失效）。要全部記錄下觀測期內發生的全部故障（無論停機時間長短），包括突發故障（事后修復）和將要發生的故障（通過預防維修排除）的有關數據資料，故障部位（內容），處理方法，發生日期，停機時間，修理的工時，修理人員數等，并保證數據的準確性。
③數據分析。將在觀測期內，設備的故障間隔期和維修停機時間按發生時間先后依次排列形成。
將各故障間隔時間t1、t2、...、tn相加，除以故障次數n即可以得MTBF。
如果MTBF的分析目的是為了了解故障的發生規律，則應把不管什么原因造成的故障，包括非設備本身原因造成的故障，都統計在內。如果測定MTBF的目的是求得可靠性數據，則應在故障統計中剔除那些非正常情況造成的故障，如明顯的超設備性能使用、人為的破壞，自然災害等造成的設備故障。
如果把記錄故障的工作一直延續進行下去，當設備進人使用的后期（損耗故障期），將會出現故障密集觀象，不但易損件，就連一些基礎件也連續發生故障而形成故障流，且故障流的間隔時間也顯著縮短。通過多臺相同設備的故障記錄分析，就可以科學地估計該設備進入損耗故障期的時間，為合理地確定進行預防修理的時間創造條件。
（4）設備故障分析法
故障樹分析（FaultTreeAnalysis，簡稱FTA）是一種演繹推理法，這種方法把系統可能發生的某種故障與導致故障發生的各種原因之間的邏輯關系用一種稱為故障樹的樹形圖表示，通過對故障樹的定性與定量分析，找出故障發生的主要原因，為確定安全對策提供可靠依據，以達到預測與預防故障發生的目的，FTA法具有以下特點。①故障樹分析是一種圖形演繹方法，是故障事件在一定條件下的邏輯推理方法。它可以圍繞某特定的故障作層層深人的分析，因而在清晰的故障樹圖形下，表達了系統內各事件間的內在聯系，并指出單元故障與系統故障之間的邏輯關系，便于找出系統的薄弱環節。
②FTA具有很大的靈活性，故障樹分析法可以分析由單一構件故障所誘發的系統故障，還可以分析兩個以上構件同時發生故障時所導致的系統故障。可以用于分析設備、系統中零部件故障的影響，也可以考慮維修、環境因素、人為操作或決策失誤的影響，即不僅可反映系統內部單元與系統的故障關系，也能反映出系統外部因素所可能造成的后果。③進行FTA的過程，是一個對系統更深入認識的過程，它要求分析人員把握系統內各要素間的內在聯系，弄清各種潛在因素對故障發生影響的途徑和程度，因而許多問題在分析的過程中就被發現和解決了，從而提高了系統的可靠性。
④利用故障樹模型可以定量計算復雜系統發生故障的概率，為改善和評價系統安全性提供了定量依據。
故障樹分析的不足之處主要是：FTA需要花費大量的人力、物力和時間；FTA的難度較大，建樹過程復雜，需要經驗豐富的技術人員參加，即使這樣也難免發生遺漏和錯誤；FTA只考慮（0,1）狀態的事件，而大部分系統存在局部正常、局部故障的狀態，因而建立數學模型時，會產生較大誤差；FTA雖然可以考慮人的因素，但人的失誤很難量化。
故障樹分析是根據系統可能發生的故障或已經發生的故障所提供的信息，去尋找同故障發生有關的原因，從而采取有效的防范措施，防止故障發生。這種分析方法一般可按下述步驟進行。
準備階段
i．確定所要分析的系統。在分析過程中，合理地處理好所要分析系統與外界環境及其邊界條件，確定所要分析系統的范圍，明確影響系統安全的主要因素。
ii．熟悉系統。這是故障樹分析的基礎和依據。對于已經確定的系統進行深入的調查研究，收集系統的有關資料與數據，包括系統的結構、性能、工藝流程、運行條件、故障類型、維修情況、環境因素等。
ii．調查系統發生的故障。收集、調查所分析系統曾經發生過的故障和將來有可能發生的故障，同時還要收集、調查本單位與外單位、國內與國外同類系統曾發生的所有故障。故障樹的編制
i．確定故障樹的頂事件。確定頂事件是指確定所要分析的對象事件。根據故障調查報告分析其損失大小和故障頻率，選擇易于發生且后果嚴重的故障作為故障的頂事件。ii．調查與頂事件有關的所有原因事件。從人、機、環境和信息等方面調查與故障樹頂事件有關的所有故障原因，確定故障原因并進行影響分析。
iii．編制故障樹。把故障樹頂事件與引起頂事件的原因事件，采用一些規定的符號，按照一定的邏輯關系，繪制反映因果關系的樹形圖。
故障樹定性分析
故障樹定性分析主要是按故障樹結構，求取故障樹的最小割集或最小徑集，以及基本事件的結構重要度，根據定性分析的結果，確定預防故障的安全保障措施。
故障樹定量分析
故障樹定量分析主要是根據引起故障發生的各基本事件的發生概率，計算故障樹頂事件發生的概率；計算各基本事件的概率重要度和關鍵重要度。根據定量分析的結果以及故障發生以后可能造成的危害，對系統進行分析，以確定故障管理的重點。
故障樹分析的結果總結與應用
必須及時對設備故障分析樹分析的結果進行評價、總結，提出改進建議，整理、儲存故障樹定性和定量分析的全部資料與數據，并注重綜合利用各種故障分析的資料，提出預防故障與消除故障的對策。
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