設(shè)備的故障管理

設(shè)備的故障管理設(shè)備故障是指設(shè)備或系統(tǒng)在使用過程中降低或喪失其規(guī)定功能的事件或現(xiàn)象。設(shè)備是企業(yè)為了完成工程項(xiàng)目的預(yù)計(jì)功能或者滿足某種生產(chǎn)對象的工藝要求而配置的。在現(xiàn)代化生產(chǎn)制造過程中，由于設(shè)備自動化程度越來越高、設(shè)備結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，設(shè)備各系統(tǒng)、各部分的聯(lián)系非常緊密，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，或是局部失靈，都可能造成整個(gè)設(shè)備停機(jī)，甚至造成整條流水線、整個(gè)車間停產(chǎn)，由此可見，設(shè)備故障會直接影響企業(yè)的生產(chǎn)數(shù)量和生產(chǎn)質(zhì)量。因此，國內(nèi)外企業(yè)都十分重視設(shè)備故障及其管理的問題研究，20世紀(jì)80年代初，我國一些大中型企業(yè)也開始了對故障發(fā)生規(guī)律的探索，通過記錄故障，對故障機(jī)理進(jìn)行分析，進(jìn)而采取有效的措施來預(yù)防故障和控制故障，這就是設(shè)備故障管理。1.設(shè)備故障的分類常見的設(shè)備故障分類如下：①材料性能方面的故障主要分為開裂、斷裂、蠕變、裂紋、過度彎曲變形、擊穿、剝落等類型；②化學(xué)物理方面的故障主要分為油質(zhì)變質(zhì)、腐蝕、絕緣絕熱性能差、蒸發(fā)、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能差等類型；③機(jī)械運(yùn)動故障主要分為滲漏、異常振動、運(yùn)轉(zhuǎn)速度不穩(wěn)、堵塞、制動裝置不靈、異響等類型；④其他綜合故障主要分為設(shè)備潤滑系統(tǒng)無法正常供油，整機(jī)或子系統(tǒng)功能異常、無法起動、性能不穩(wěn)，機(jī)械零部件磨損嚴(yán)重，緊固裝置松動和失調(diào)等類型；設(shè)備故障是多種多樣的，可以從不同角度對其進(jìn)行分類。（1）按故障的發(fā)生狀態(tài)進(jìn)行分類①漸發(fā)性故障：漸發(fā)性故障主要是由于設(shè)備初始參數(shù)發(fā)生劣化而產(chǎn)生的，這類故障包含了大部分機(jī)器的故障。漸發(fā)性故障的發(fā)生與材料的腐蝕、磨損、蠕變及疲勞等過程密切相關(guān)。②突發(fā)性故障：突發(fā)性故障是由于偶然的外界影響和各種不利因素共同作用而產(chǎn)生，使之超出了設(shè)備所能承受的固有限度。例如：因機(jī)器出現(xiàn)超負(fù)荷或使用不當(dāng)引起的零件折斷；因設(shè)備參數(shù)達(dá)到極值而引起的零件變形或斷裂。突發(fā)性故障往往是事先無任何征兆而突然發(fā)生的，其發(fā)生時(shí)間多處于設(shè)備的初期使用階段，往往是由于研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、裝配以及材質(zhì)等方面存在缺陷，或者由于現(xiàn)場工人操作失誤或者違章作業(yè)而造成。（2）按故障性質(zhì)進(jìn)行分類①間斷性故障：是指設(shè)備在短期內(nèi)喪失某些功能，但是通過短暫的修理調(diào)試就能恢復(fù)而不需要更換零部件的現(xiàn)象。②永久性故障：是指設(shè)備某些零部件已損壞，需要更換或修理才能恢復(fù)設(shè)備的正常使用的現(xiàn)象。（3）按故障的影響程度進(jìn)行分類①完全性故障：是指導(dǎo)致設(shè)備完全喪失功能的故障。②局部性故障：是指導(dǎo)致設(shè)備喪失某些功能的故障。（4）按故障發(fā)生的原因進(jìn)行分類①磨損性故障：是指由于設(shè)備正常磨損而造成的故障。②錯用性故障：是指由于操作錯誤、維護(hù)不當(dāng)而造成的故障。③固有的薄弱性故障：是指由于設(shè)備的研發(fā)設(shè)計(jì)問題而使設(shè)備出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，故在正常使用時(shí)產(chǎn)生的故障。（5）按故障的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律進(jìn)行分類①隨機(jī)故障：是指故障發(fā)生的時(shí)間是隨機(jī)的。②有規(guī)則故障：是指故障的發(fā)生具有一定的規(guī)律性。每一種故障都有其主要特征，即所謂故障狀態(tài)或模式。各設(shè)備所表現(xiàn)出的故障狀態(tài)是相當(dāng)繁雜的，但可歸納為以下種類：磨損、異常振動、疲勞、破裂、裂紋、腐蝕、過度變形、滲漏、堵塞、油質(zhì)劣化、剝離、黏合、材料劣化、絕緣老化、松弛、異常聲響、污染及其他。2.設(shè)備故障的分析方法在故障管理中，不僅需要對每一個(gè)具體的故障進(jìn)行分析，查明原因和發(fā)生的機(jī)理，并采取預(yù)防措施，防止該故障重復(fù)出現(xiàn)，同時(shí)，還需要對本系統(tǒng)的所有設(shè)備故障的基本狀況、主要問題、發(fā)展趨勢等進(jìn)行全面了解，找出管理中的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而從本企業(yè)設(shè)備著手，采取有針對性的預(yù)防措施，減少設(shè)備故障，改善設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)。由此可見，對故障的統(tǒng)計(jì)分析是故障管理中不可或缺的內(nèi)容，是制訂設(shè)備故障管理目標(biāo)的主要依據(jù)。1）故障信息數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì)（1）故障信息的主要內(nèi)容①故障對象的數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)、編號、設(shè)備的種類、使用經(jīng)歷、生產(chǎn)廠家等；②故障識別的數(shù)據(jù)，包括故障類型、故障時(shí)間、故障現(xiàn)場的形態(tài)表述等；③故障鑒定的數(shù)據(jù)，包括故障現(xiàn)象、測試數(shù)據(jù)、故障原因等。④故障設(shè)備的歷史資料。（2）故障信息的來源①故障現(xiàn)場的調(diào)查資料；②故障的專題分析報(bào)告；③故障修理單；④設(shè)備使用情況報(bào)告；⑤定期檢查的記錄；⑥設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷記錄；⑦產(chǎn)品說明書和設(shè)備的出廠檢驗(yàn)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)；⑧設(shè)備的安裝和調(diào)試記錄；⑨設(shè)備的修理檢驗(yàn)記錄。（3）收集故障數(shù)據(jù)資料的注意事項(xiàng)①按規(guī)定的程序和方法收集數(shù)據(jù)；②對故障類型的識別要有具體的判斷標(biāo)準(zhǔn)；③數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確、可靠、真實(shí)、完整，要對記錄人員進(jìn)行教育和培訓(xùn)，并建立健全管理責(zé)任制；④收集信息要及時(shí)。（4）做好設(shè)備故障原始記錄的要求①跟班維修人員要做好檢修記錄，要詳細(xì)記錄設(shè)備故障的全過程，包括故障部位、故障產(chǎn)生的原因、故障停機(jī)時(shí)間、處理情況等。同時(shí)也要記錄清楚不能立即處理的故障隱患。②操作工人要按照要求做好設(shè)備點(diǎn)檢記錄。每班按照點(diǎn)檢要求對設(shè)備做逐點(diǎn)檢查，并逐項(xiàng)記錄。對點(diǎn)檢中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備隱患，除按規(guī)定要求進(jìn)行處理外，對隱患處理情況也要按要求認(rèn)真記錄。③填好設(shè)備故障修理單。當(dāng)有關(guān)技術(shù)人員會同維修人員對設(shè)備故障進(jìn)行分析處理后，要把詳細(xì)情況填入作為主要信息源的故障修理單。2）故障分析內(nèi)容與方法（1）故障原因分類開展故障原因分類時(shí)，對故障原因種類的劃分應(yīng)按照統(tǒng)一的原則。因此，應(yīng)先規(guī)范本企業(yè)的故障原因種類，明確每種故障所包含的內(nèi)容。劃分故障原因種類時(shí)，要結(jié)合本企業(yè)故障管理的實(shí)際需要和本企業(yè)擁有的設(shè)備種類。根據(jù)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(dāng)設(shè)備發(fā)生故障后，在進(jìn)行鑒定時(shí)，需按同一規(guī)定確定故障的原因。當(dāng)每種故障所包含的內(nèi)容已有明確規(guī)定時(shí)，便不難根據(jù)故障原因的統(tǒng)計(jì)資料發(fā)現(xiàn)設(shè)備產(chǎn)生故障的主要原因。（2）典型故障分析在進(jìn)行故障原因分類分析時(shí)，由于不同原因造成故障的后果不同，因此，通過故障原因分類分析來改善管理的經(jīng)濟(jì)效果并不明顯。典型故障分析則是從故障造成的后果出發(fā)，抓住影響經(jīng)濟(jì)效益的主要因素進(jìn)行分析，采取有針對性的措施，并抓住重點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)管理，以求取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。這樣不斷地循環(huán)，效果更加顯著。影響經(jīng)濟(jì)效益的3個(gè)主要因素是故障頻率、停機(jī)時(shí)間和修理費(fèi)用。故障頻率是指某單臺設(shè)備或者系統(tǒng)在統(tǒng)計(jì)期內(nèi)（如一年）發(fā)生故障的次數(shù)；故障停機(jī)時(shí)間是指每次故障發(fā)生后單機(jī)或者系統(tǒng)停止生產(chǎn)運(yùn)行的時(shí)間。這兩個(gè)因素都會直接對產(chǎn)品的生產(chǎn)輸出產(chǎn)生影響，降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。修理費(fèi)用是指修復(fù)設(shè)備故障的直接費(fèi)用損失，包括材料費(fèi)和工時(shí)費(fèi)。典型故障分析就是將一個(gè)時(shí)期內(nèi)企業(yè)或者車間內(nèi)所發(fā)生的故障情況，根據(jù)上述3個(gè)主要因素的記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提出3組最高數(shù)據(jù)，對重點(diǎn)問題進(jìn)行特定分析和改善管理。（3）MTBF分析法設(shè)備的MTBF（MeanTimeBetweenFailure，平均故障間隔時(shí)間）是一項(xiàng)在設(shè)備投入使用后較易測定的可靠性參數(shù)，被廣泛應(yīng)用于評價(jià)設(shè)備使用期的可靠性?？赏ㄟ^進(jìn)行MTBF分析，對設(shè)備故障是怎樣發(fā)生的有所了解。MTBF分析一般按下述步驟進(jìn)行。①選擇分析對象。為了分析同一規(guī)格和型號，并且使用條件相似的多臺設(shè)備的故障規(guī)律，首先所選分析設(shè)備應(yīng)具有代表性。使用中的各種條件，如加工產(chǎn)品、使用環(huán)境、切削負(fù)荷、臺時(shí)利用率、操作人員、維修保養(yǎng)等條件都應(yīng)處于設(shè)備允許范圍的中間值。分析對象MTBF不應(yīng)太懸殊，否則，應(yīng)認(rèn)真檢查原始記錄有無問題。其次是對使用條件、故障內(nèi)容等作詳細(xì)研究分析，確定是否是由起支配作用的故障造成的，若查不出原因，就只能將MTBF分析結(jié)果作廢。②規(guī)定觀測時(shí)間。記錄下觀測時(shí)間內(nèi)該設(shè)備的全部故障。觀測時(shí)間應(yīng)不短于該設(shè)備中壽命較長的磨損件的修理（更換）期，一般連續(xù)觀測記錄2～3年，可充分發(fā)現(xiàn)影響MTBF的故障。要記錄下觀測期內(nèi)發(fā)生的全部故障，包括突發(fā)故障和預(yù)測中將要發(fā)生故障的部位、有關(guān)數(shù)據(jù)資料、發(fā)生日期、處理方法、修理工時(shí)、停機(jī)時(shí)間、修理人員數(shù)等，并保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。③數(shù)據(jù)分析。在觀測期內(nèi)，設(shè)備的故障間隔和維修停機(jī)時(shí)間按發(fā)生時(shí)間的先后依次排列，形成圖8.3。圖8.3觀測期內(nèi)設(shè)備的故障間隔和維修停機(jī)時(shí)間分布將各故障間隔時(shí)間t1，t2，…，tn相加，除以故障次數(shù)n0，即可得將各次修理的停機(jī)時(shí)間t01，t02，…，t0n相加，除以修理故障次數(shù)n0，即可得到平均修理時(shí)間為如果MTBF分析的目的是為了了解故障發(fā)生的規(guī)律，則應(yīng)把所有原因造成的故障，包括非設(shè)備本身原因造成的故障都統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。如果測定MTBF的目的是求可靠性數(shù)據(jù)，則應(yīng)在故障統(tǒng)計(jì)中剔除那些非正常情況造成的故障，如明顯的人為破壞、自然災(zāi)害、超設(shè)備性能使用等原因造成的設(shè)備故障。如果把故障記錄工作一直進(jìn)行下去，當(dāng)設(shè)備進(jìn)入使用的后期（損耗故障期），將會出現(xiàn)故障密集現(xiàn)象，不僅僅是易損件，就連一些基礎(chǔ)件也連續(xù)發(fā)生故障而形成故障流，且故障流的間隔時(shí)間也會顯著縮短。通過對多臺相同設(shè)備的故障記錄分析，就可以科學(xué)地估計(jì)出該設(shè)備進(jìn)入損耗故障期的時(shí)間，為合理地確定預(yù)防修理的時(shí)間創(chuàng)造條件。（4）統(tǒng)計(jì)分析法通過統(tǒng)計(jì)某一設(shè)備或同類設(shè)備的零部件因某方面技術(shù)問題，如腐蝕強(qiáng)度等所發(fā)生的故障，占該設(shè)備或該類設(shè)備各種故障的百分比，進(jìn)而分析設(shè)備故障發(fā)生的主要問題，為修理和經(jīng)營決策提供依據(jù)的一種故障分析法，稱為統(tǒng)計(jì)分析法。（5）分步分析法分步分析法是對設(shè)備故障的分析范圍由粗到細(xì)、由大到小逐步進(jìn)行，最終找出主要故障的形成原因或頻率最高的設(shè)備零部件，從而采取對策。這對連續(xù)型生產(chǎn)企業(yè)準(zhǔn)確地分析故障的主要原因很有幫助。（6）故障樹分析法①故障樹分析法的產(chǎn)生與特點(diǎn)從系統(tǒng)的角度來說，故障的產(chǎn)生原因既有設(shè)備中具體部件的缺陷和性能惡化，也有軟件，如自控裝置中的程序錯誤等。此外，還會存在現(xiàn)場操作人員操作不當(dāng)?shù)仍蚨鸬膿p壞故障。故障樹分析法產(chǎn)生的背景是20世紀(jì)60年代初，隨著載人宇航飛行，洲際導(dǎo)彈的發(fā)射，以及原子能、核電站的應(yīng)用等尖端和軍事科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，需要對一些極為復(fù)雜的系統(tǒng)作出有效的可靠性與安全性評價(jià)。故障樹分析法（FailureTreeAnalysis，F(xiàn)TA）是1961年由美國貝爾電話研究室的華特先生首先提出的。其后，在航空和航天的設(shè)計(jì)、維修，原子反應(yīng)堆，大型設(shè)備以及大型電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，故障樹分析法雖還處在不斷完善的發(fā)展階段，但其應(yīng)用范圍仍在不斷擴(kuò)大，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ墓收戏治龇?。總的來說，故障樹分析法具有以下特點(diǎn)：?它是一種從系統(tǒng)到部件，再到零件逐層“下降”的分析方法。從系統(tǒng)開始，通過由邏輯符號繪制出一個(gè)逐漸展開的樹狀分枝圖來分析故障事件（又稱頂端事件）發(fā)生的概率。同時(shí)也可以用來分析零部件或子系統(tǒng)故障對系統(tǒng)故障的影響，其中包括環(huán)境因素、人為因素和其他因素在內(nèi)。?它不但可以對系統(tǒng)故障作定性的分析，也可以作定量的分析；不僅可以分析由單一構(gòu)件所引起的系統(tǒng)故障，而且也可以分析由多個(gè)構(gòu)件產(chǎn)生的系統(tǒng)故障。因?yàn)楣收蠘浞治龇ㄊ褂玫氖沁壿媹D，因此，不論是對設(shè)計(jì)人員還是使用和維修人員而言，都比較容易掌握和運(yùn)用，并且由它可派生出其他專門用的“樹”。例如，可以繪制出專門用于研究維修的維修樹和用于研究經(jīng)濟(jì)效益及方案比較的決策樹等。由于故障樹是一種由邏輯門構(gòu)成的邏輯圖，因此適合用電子計(jì)算機(jī)來計(jì)算，而且對于復(fù)雜系統(tǒng)的故障樹的構(gòu)成和分析，也只有在應(yīng)用計(jì)算機(jī)的條件下才能實(shí)現(xiàn)。顯然，故障樹分析法也存在一些缺點(diǎn)。其中最主要的是構(gòu)造故障樹的多余量相當(dāng)繁雜，難度也相對較大，因此對分析人員的要求也較高，從而限制了它的普及和進(jìn)一步推廣。在構(gòu)造故障樹時(shí)要運(yùn)用邏輯運(yùn)算，在其未被一般分析人員充分掌握的情況下，很容易發(fā)生錯誤。例如，很有可能漏掉影響系統(tǒng)故障的重大事件；同時(shí)，由于每個(gè)分析人員所取的研究范圍各有不同，其所得結(jié)論也有可能不同。②故障樹的構(gòu)成和頂端事件的選取同一種系統(tǒng)可以有各種不同的故障狀態(tài)。所以在應(yīng)用故障樹分析法時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)任務(wù)要求選定一個(gè)特定的故障狀態(tài)作為故障樹的頂端事件，該頂端事件是所要進(jìn)行分析的對象和目的。因此，頂端事件的發(fā)生與否必須有明確定義，應(yīng)當(dāng)可以用概率來度量，而且從頂端事件起可向下繼續(xù)分解，最后能找出造成這種故障狀態(tài)的可能原因。構(gòu)造故障樹是故障樹分析中最關(guān)鍵的一步，通常要由設(shè)計(jì)人員、使用維修人員、可靠性工作人員合作完成，設(shè)計(jì)人員、使用維修人員、可靠性工作人員通過細(xì)致分析，找出系統(tǒng)故障和導(dǎo)致該故障的諸多因素的邏輯關(guān)系，并將這種關(guān)系用特定的圖形符號，即事件符號與邏輯符號表示出來，構(gòu)造出一棵以頂端事件為“根”向下倒長的故障樹。故障樹的基本結(jié)構(gòu)及組成部分如圖8.4所示。圖8.4故障樹的基本結(jié)構(gòu)③故障樹用的圖形符號在繪制故障樹時(shí)需應(yīng)用規(guī)定的圖形符號。符號可分為兩類，即邏輯符號和事件符號，其中常用的符號如表8.1和表8.2所示。表8.1邏輯符號表8.2事件時(shí)間符號3.設(shè)備故障管理的程序設(shè)備故障管理的目的是在故障發(fā)生前通過對設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測與診斷，掌握設(shè)備有無劣化情況，以發(fā)現(xiàn)故障的隱患和征兆，并及時(shí)進(jìn)行預(yù)防和維修，提前預(yù)防故障的發(fā)生；在故障發(fā)生后，應(yīng)及時(shí)分析故障發(fā)生的原因，積極研究對策，并采取措施排除故障或改善設(shè)備，同時(shí)防止故障再次發(fā)生。要做好設(shè)備故障管理，就必須認(rèn)真分析發(fā)生故障的具體原因，積累典型故障和常發(fā)故障的數(shù)據(jù)和資料，開展故障分析，重視故障的發(fā)生規(guī)律和故障的發(fā)生機(jī)理研究，同時(shí)加強(qiáng)日常維護(hù)和檢修。這樣就可避免突發(fā)性故障，并合理控制漸發(fā)性故障。設(shè)備故障管理的程序如下：①做好宣傳教育工作，使維修工人和操作工人能夠自覺地認(rèn)識并遵守有關(guān)操作、檢查、維護(hù)等規(guī)章制度，從而正確地使用和維護(hù)設(shè)備，并在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)能夠認(rèn)真地記錄、統(tǒng)計(jì)和分析。②結(jié)合本企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際和設(shè)備狀況及特點(diǎn)，確定設(shè)備故障管理的重點(diǎn)。③采用適宜的診斷技術(shù)和監(jiān)測儀器對重點(diǎn)設(shè)備制訂合理的監(jiān)測計(jì)劃，并按計(jì)劃進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障征兆。一般設(shè)備可通過人的感官及一般檢測工具進(jìn)行日常點(diǎn)檢、定期檢查（包括精度檢查）、巡回檢查、完好狀態(tài)檢查等工作。著重掌握容易引起故障的部位、機(jī)構(gòu)和零件的技術(shù)狀態(tài)及異常信息。同時(shí)要建立檢查標(biāo)準(zhǔn)，確定設(shè)備正常、異常和故障的界限。④為了迅速查找出設(shè)備故障的部位和原因，除了通過培訓(xùn)教育使維修和操作工人掌握一定的電氣和液壓技術(shù)知識外，還應(yīng)把設(shè)備常見的故障現(xiàn)象、排除方法、分析步驟匯編成故障査找邏輯程序圖表，以便在故障發(fā)生后能迅速找出故障部位和原因，及時(shí)進(jìn)行故障排除和修復(fù)，減少故障處理時(shí)間。⑤完善故障記錄制度。故障記錄是實(shí)現(xiàn)故障管理的基礎(chǔ)資料，又是進(jìn)行故障分析的原始依據(jù)，必須完整正確地進(jìn)行記錄。維修工人在現(xiàn)場檢查和處理故障后，應(yīng)按要求認(rèn)真填寫“設(shè)備故障修理單”，車間技術(shù)人員與動力員按月統(tǒng)計(jì)、分析，并報(bào)送設(shè)備動力管理部門。⑥及時(shí)進(jìn)行故障的統(tǒng)計(jì)與分析。車間設(shè)備技術(shù)人員和動力員除日常掌握