用精益化工具缩短修复时间和降低停台次数

陈 刚

（中国一汽轿车股份有限公司技术部 长春）

降低设备停台，提升设备效率，是所有企业生产经营中的一项重要管理活动，也是设备管理的核心目标。以往在降低停台时间方面，人们都关注减少故障频次，把主要精力投入到防止故障重复发生上，而忽略了修理时间。本文就换一个视角，从另一个角度探讨降低停台，提升设备利用率的方法。

一、影响设备停台时间的要素

通常，人们用平均故障间隔时间（MTBF）、平均故障恢复时间（MTTR）两个指标来衡量设备管理水平。

（1）MTBF：故障的平均间隔时间，反应了设备故障的频次，衡量的是设备能力。

（2）MTTR：反应了每次故障的修复时间，衡量的是人的能力。

（3）停台时间的构成应为：停台时间＝故障频次×MTTR＝(计划生产时间/MTBF)×MTTR。可以看出，停台时间和故障频次、故障恢复时间MTTR都成正比，和平均故障间隔时间MTBF成反比。

由于人们把更多的精力放在提升设备能力，即降低故障频次上，而这需要大量的人力和物力投入，同时还需要比较长的时间周期。但却忽略了构成停台的另一个要素，即故障恢复时间。如果能把恢复时间降低1/3，总停台就可以减少1/3，这比提升设备能力更容易做到，而且投入也更低。所以，通过利用精益化的技术或管理工具缩短修理时间，对降低停台有现实意义。 这些精益化的工具有：维修平准化、故障模式、维修预案等。

二、维修平准化

1.维修平准化的提出

维修工种相对于生产工序作业的一个重要特征，就是作业的非定常化。这样就容易导致：

（1）由于非定常情况下需要边做边摸索，维修作业时间长，形成长停台。

（2）由于作业的不熟练，存在安全隐患，容易诱发事故。

（3）维修质量无法保障。

因此，必须探讨一种方法，以达到一是把事情做到最快——即“平”；二要一次把事情做对——即“准”。这就提出了所谓的“维修平准化”理念。实际上是借鉴了日本丰田的生产平准化理念，进而提出了维修平准化管理的方法，这是一种管理方法的延展和创新，平准化的基础就是标准化。

维修平准化实际上就是通过对维修全过程构成要素的分析与研究，制定最快捷合理的维修作业流程，并使之标准化。导入平准化维修的理念，设计高效的维修过程模式，维度可以包括维修前期准备、维修资材供应、维修行为过程、动作流程设计、沟通方式确认、辅助工具和安全要点、现场定置、可视管理、修后清理（现场4S）、总结反馈机制等。通过维修现场反应链的达成，实现流程简捷化，反应快速化，过程最优化和风险最小化。

2.维修平准化课题的来源

平准化对策的前提是有可能出现重复作业的如下场合：

（1）作业过程比较复杂，不容易掌握。

（2）作业时间长，过失返工容易造成长停台。

（3）有安全作业隐患，不正确的作业容易导致安全事故。

（4）不正确作业易诱发产品质量问题。

（5）故障维修中时间较长（＞1 h）的修理过程。

（6）不正确的作业容易损坏设备，带来无法承担的损失。

（7）重复频次高，标准化后对效率有可见提升等。

无重复可能的维修作业，没有必要制定平准化措施。一般的重复作业，如设备、工装的校准/标定，程序的上传/下载，主轴、丝杠等的拆卸/安装，机器人的示教等。

3.维修平准化要考虑的十大要素

平准化过程设计，应从整个作业过程的诸多方面去考虑，尽量照顾各种关联的要素，包括直接操作过程和关联的外部条件等。这些要素是过程构成的有效组成要件，大致包括：

（1）维修作业的4个基本条件。①场地准备：辅助作业场地，如维修段、钳工平台、维修间等。②工具准备：维修工在现场必须佩带常用工具；维修作业前要准备好必须的工具；维修班要有必须的可用工具，并保持完好。③人员准备：安排好必须的作业人员，包括指挥、作业、监护人员等，避免人员不足或人员聚集。④资料准备：维修作业必须的资料。常用资料建议平时配置到现场或者现场目视。

（2）作业前的安全预知。作业前要认真分析作业过程的每个环节可能存在的安全隐患、可能发生的事故，进行安全条件整备。需做好5项工作：①确认作业人员资质。②组织者对成员劳保用品穿戴的检查。③识别安全隐患和事先消除隐患。④识别可能发生的危险，并做好必要的应急准备。如可能有火灾隐患的作业，要事先确认消防设施的位置、是否可用，并做好必须的防护。⑤对作业人员进行作业前的安全告知。

（3）维修资材供应。维修工程中需要的材料、备件准备等。①必须做好备件的定期统计和库存盘点，长供货周期的备件要提前采购。②维修班、现场要有必要的常用备件储备，常用件的储备地点可以适当向现场前移。③常用的标准件，如螺钉、保险、导线等，不可出现零号，避免出现为找一个螺钉而长时间停台的低级错误。

（4）维修组织过程的要点。维修工作过程的有序组织直接影响作业效率、质量和安全。必须做到：①有专门的指挥、作业和监护人员分工。②维修作业时，必须集中意志后，整个团队要做一致性的行动，而不能各自为政，互相干扰。③维修故障时，建议先大致罗列一下各种可能，并排出大致排查顺序，依次进行排除。④不冲突的作业可互相交叉、并列，以提高作业效率。整个过程要做到忙而不乱，避免出现低效的“聚堆现象”。

（5）合理的作业流程设计--作业要领书。这是技术性最强的环节，通过最有效、简单的动作编排，完成一个复杂的维修工程。其最好的载体是“作业要领书”，通过一目了然的标准作业方法，使每个人看后都能做到最快和最好。

（6）快捷的信息传递体制。问题反馈者、作业者、支持者、协调者等之间，需要默契配合，所以要做好沟通方式的确认工作，保证全过程中信息协调畅通，不出现紊乱。日常管理中，也应建立信息沟通平台，并采取公示、目视化的方法，使信息沟通达到通畅。比如相关车间负责人、设备厂商、备件供应商、兄弟单位专家、部门内主要人员等一切可能需要联系人员的联络信息等都应该公示出来。

（7）现场定置。一个组织有序的作业，各类工装、工具、备品、人员、材料等应尽量做到定置，在一个有序的空间环境中，使作业效率得到提高，且避免危险。即使不作业时，日常管理中，各类物品也应该做到定置管理，以达到最快速度的取用。

（8）可视管理。维修作业时应实行的目视化内容是。①作业要领书或快捷操作提示，可以长期或临时布置到现场。②特种作业人员作业资格证书，工程类项目应设置项目管理板，并有目视的作业资格证书等。③安全隐患对应措施，应通过可视化的方法，在现场明确指示出来，以提醒员工注意。④安全提醒标志，如挂牌作业的牌、锁等，必须明显与目视在规定的位置。

（9）修后清理与总结反馈机制。①工作后的现场清理和恢复，即4S管理。避免把工具、抹布、材料等遗漏在设备内，造成更大的故障。②总结反馈机制主要是通过作业后的反馈总结，以改善今后的工作。

4.维修平准化构建的技术过程

维修平准化构建流程主要包括：提取项目、要素识别、分解分析、流程设计、编制作业要领书、验证、方案正确与否、拓展培训。其中，如果对验证结果未通过时，则需再转回到要素识别流程中从来。

（1）提取项目。即选择设计平准化作业的对象，主要针对期中的重点课题，并不是所有的维保作业都要做到平准化。

（2）识别过程的要素条件。对象确认后，就要对过程做详细的分析，识别所有需要的要素条件。

（3）分解分析作业过程构成。分析作业过程，是为找出所有构成的要素和子过程，甚至每一个关键动作，都要按顺序一一罗列出来。

（4）进行过程动作的优化设计。过程分解后，对每一个子过程和动作都要进行最优化设计，以使每个过程都能做到精确化和高效化。达成精准高效的前提是，每个过程都要有量化的判定标准。如使用什么工具、有哪些动作、动作方法、达到怎样的状态等。

（5）编制平准化流程--标准化。对作业过程完成优化设计后，就要编制《作业要领书》，编制时应注意如下要点。①文字通俗，一看即明，即使无人辅导也能看懂。②语句简单，叙述精简。③图文并茂，不易识别的部位、工具、复杂过程等一定要有图片说明。④用词准确，不会产生歧义。⑤步骤衔接合理，过程精简，效率最高。⑥标准明确清晰，无判别盲点⑦文中提及的现场标志必须与现场完全一致，如按钮名称、部件标牌等。

（6）验证。对作业要领书要通过实际作业来进行验证，检验其是否正确、最简、易懂，及时修订错误和优化过程。

（7）技能培训。平准化设计完成后，要对作业人员进行培训，如转换成单点课课件等进行培训，或现场训练等。

三、维保作业的模式化

除了维修平准化工具外，还可以把故障、维保作业进行模式化，通过培训来使维修工快速掌握，以达成降低修理时间的目的。可以说，维修平准化研究的是全过程的有效管理，更侧重管理过程；而故障模式研究的是某一个环节，更重视技术过程。

1.故障模式与故障再现

（1）关于故障模式与故障再现。故障管理追求的是防止故障再发生，但有一部分故障或劣化是不可避免要复发的，比如吊具变形、滑撬变形、传感器校准、变频器更换、PLC丢程序等。这种情况下，怎么快速恢复？于是人们找到了故障模式管理这个工具。所谓故障模式，就是针对必然再发生的故障类型建立起快速解决问题的流程，并使过程标准化。故障模式要通过实际作业来让维修人员掌握，方法之一就是通过"故障再现"的情景再现活动，作为培训手段来实现。

（2）识别常见重复性故障修理和劣化恢复作业。从现实发生的故障或设备工装劣化中，去识别人们无法避免的重复性故障或劣化，进而总结出需要标准化的作业过程。如吊具、托盘、滑撬等变形后的校准；传感器飘移后的标定；机器人、数控设备原点丢失后的恢复，轨迹重新示教；总线断网后的检测；PLC程序备份与恢复；变频器的更换，或者不同型号变频器的代换等。

（3）故障模式的标准化。故障模式的建立，是要通过标准化来实现。而标准化的重要载体，还是作业要领书。因此，在具体环节的技术模式建立中，要考虑如下要素。①作业安全预知及要准备的安全设施。②准备好一切必须的工具，不可在作业过程中临时或远距离选取工具。③必备的材料能快速到达作业现场。④可以前置的作业。做到这点非常重要，因为在维修作业中，总有部分作业是可以提前准备的，或打包成半成品。方式与内容：前置固件总成：比如机器人线束总成、写好参数的变频器、写好程序的PLC、软件安装完毕的硬盘等。前置便捷维修手段：比如自制的总线检测的T形转换头、加长的扳手、检查通断的检测灯。

对重要备件的测试：提前测试贵重备件，保证其随时可用。做好前置化的工作，可大大地减少修理时间。⑤设计最优化的作业顺序。⑥作业后的现场4S管理。故障模式要从维修实践中去积累，逐渐搭建起故障模式库。该库的建立和沉淀也是一种技术的积累，是维修人员技能培训的重要资源。

（4）故障再现演练。故障再现通过复原发生过的重要故障，模拟演练如何快速处理的过程，使维修人员的技能得到提高。

故障模式建立后，可以通过定期进行再现演练，来巩固维修人员对故障模式的熟练与掌握程度，以确保故障模式随时可以被熟练使用。也可以培训的方式来管理。

2.维修预案与BACKUP

所谓维修预案就是在生产设备发生故障，按照常规手段在较长时间内无法恢复使用时，采取临时对策以恢复生产过程的方法。一般来讲，针对生产瓶颈工位或设备，当一旦出现故障，在短时间内无法恢复，而且会造成全面停产时，应考虑建立预案。BACKUP是丰田体系的提法，意思是备用。也就是对部分重点工序建立备用工艺，从设备、工装角度预留备用手段，当然这要有一定的投入。BACKUP是维修预案的重要组成部分。维修预案的建立要综合考量对生产的影响、成本等因素。

（1）哪些工序可以考虑建立预案，预案选点时需考虑的要素是：①设备在主线上，一旦停机立即造成停线的。②所在主线没有储备（缓冲），一旦停机会直接造成总装停产的。③一旦故障，可预见维修恢复时间很长（如几个小时，甚至几天），生产无法承受的。④因成本原因，如价格昂贵的耐用部件，没有储备备件，一旦损坏会对生产造成直接威胁的。⑤拟通过国产化替代降低维修成本的，要预先建立快速替换的预案。

（2）预案应在生产准备阶段就要考量。部分预案其实应该在生产准备阶段就综合进行考量，内容包括：①规划阶段整体考量，识别关键工序。②在可预估损失的前提下，规划必要的代用手段。如代用设备、迂回工艺、备用结构或回路、快速维修手段的建立等。③说服领导接受通过必要的投入来建立这些手段。如损失与效益的平衡、成本考量、技术上有力的论证等，这些都是必须的。

事实上，生产准备阶段的代用手段基本都属于BACKUP的范畴，是站在前瞻和宏观角度去评估和降低故障损失的方法。

（3）建立预案的一般技术方法。在建立预案时往往感到无从下手，不知道怎么去策划，为此提供一些大致的思路。

代用设备。就是直接做双机备份。它属于BACKUP范畴，对特别重要而且故障率不可避免或比较高的工序可以采用。

备用结构或回路。考虑备用结构或回路也是人们经常采用的方法，也属于BACKUP。适用场合是：升降机的备用提升电机、电力系统备用回路、热力系统的备用管路、备用空压机、备用电缆或线路等，一旦出现故障时，可以快速替换和恢复。

手工作业。手工作业也是BACKUP的一种方式。可以通过设备设计必要的手动操作功能；制作必要的辅助工具、工装；通过临时增加人员和手工作业来代替设备作业。

迂回工艺。设计可代用的迂回工艺，也是一种有效的BACKUP方法。比如某车间3台刻标机内置互相代用的加工程序，一旦某一台出现问题，可临时使用其他在用设备，通过加班的方式打印标签。

替换性维修。人们维修设备时，习惯性地用完全相同的备件进行替换。实际上，某些成本相对高，采购周期长的备件，也可以考虑使用其他备件替换的方法，如对进口备件的国产化就是典型案例。但需要预先做出作业要领书和相关前置准备，以在出现问题时快速替换。

简单恢复。在设备出现故障时，首先简单恢复也是一种快速维修方法，但在后来的停产时间内，必须根据施工标准做完善性的恢复。需具备的条件是：不会对人员、设备安全造成威胁；可以确认不会出现影响产品质量的问题；不对设备造成重度伤害，即使有轻微伤害，也在可复原范围内。

建立快速维修条件。建立快速维修条件也可以看做是一种预案方法。如制作快捷的维修工具、工装，建立维修段，更换频次比较高的备件可以预制总成等。

备件也要有预案。其先决条件是，如某些车间推行的备件超市及电缆备件挂到现场；预先确认的关联库房、兄弟单位、供应商的备件储备信息、沟通渠道等。

（4）预案的标准化。预案的重要大家都能认识到，但往往发挥不了作用，其中重要原因之一，就是没有标准化。预案如果要“随时可用”，就一定要对技术过程和管理过程标准化，具体内容包括：编制作业要领书，把预案涉及的作业标准化；建立定人定机制度，并进行培训；建立工艺要求、产品质量判别标准；建立标准化的管理体制，如预案设备台账管理、现场标识、定人定机管理、工艺和质量管理、预案的定期试用等。没有严格的标准化管理，投入再多，方法再好的预案也会成为摆设。

（5）预案要定期检验。预案一定要定期检验其有效性，才能做到“随时可用”。应该对成型的预案，特别是BACKUP方式的预案，规定检验的周期，按照前面标准化的方法，代替生产使用。如每1～2个月必须使用预案代替主要设备或工装生产1 d。为了确保代用效果，应该建立表单，对代用情况做必要的记录，并对发现的问题做及时处置。

四、结论

只要开动脑筋，可以缩短维修作业时间的方法可能还有很多，关键是要真正重视起来，并通过行政执行力来落实。其实，做维修工作的人更多的时候是靠良心来工作，维护效果的好与坏，很难用量化指标来准确衡量。所以，员工更需要具备一种职业精神，不是事事都“要我做”，而是“我要做”。