TPM管理在智能制造時(shí)代中的探索優(yōu)化

劉科，邊超，倪云

（中國(guó)重汽集團(tuán)濟(jì)南卡車股份有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

TPM是英文Total Productive Maintenance的縮略語(yǔ)，在傳統(tǒng)上可分為以設(shè)備操作班組為單位的自主保全工作；以設(shè)備維修班組為單位的巡檢點(diǎn)檢工作；以高技能專業(yè)人員或小組為單位的周期性專業(yè)保養(yǎng)工作。目前裝配生產(chǎn)線中傳統(tǒng)“各司其職”的崗位職責(zé)劃分已逐漸模糊，取而代之的是具備較高技術(shù)能力的生產(chǎn)線運(yùn)維管控人員同時(shí)承擔(dān)設(shè)備操作、維修、保養(yǎng)、疑難故障處理等多項(xiàng)任務(wù)。本文以某國(guó)有大型商用車生產(chǎn)企業(yè)車身總成生產(chǎn)線為背景，簡(jiǎn)述在智能設(shè)備時(shí)代TPM工作推行過(guò)程中所進(jìn)行的有效探索與嘗試。

圖1 TPM生產(chǎn)時(shí)間

1 TPM在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

企業(yè)車身部門共有生產(chǎn)設(shè)備800臺(tái)，關(guān)鍵設(shè)備執(zhí)行TPM全面管理，該類設(shè)備共約113臺(tái)。基于以上數(shù)據(jù)可知，設(shè)備的日常點(diǎn)檢、巡檢、維護(hù)需要消耗較高資源與成本投入。但即便在全力投入的前提下，仍存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

（1）TPM執(zhí)行過(guò)程存在遺漏現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)員工巡查重復(fù)性設(shè)備部件如水泵、電機(jī)、焊機(jī)過(guò)程中，人工作業(yè)不可避免的偶發(fā)疏漏情況。疏漏發(fā)生后，對(duì)于設(shè)備即時(shí)運(yùn)行情況將處于失控狀態(tài)，存在發(fā)生設(shè)備故障的狀態(tài)隱患。

（2）TPM執(zhí)行的時(shí)效性。就商用車車身總成中單條壓型-焊接-涂裝生產(chǎn)線為例，按照國(guó)內(nèi)制造業(yè)通常采用的“三班制”生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，每班次的巡查時(shí)間約在20min左右，每個(gè)工作日設(shè)備巡查將占用60min的生產(chǎn)時(shí)間，生產(chǎn)時(shí)間如圖1所示。在不斷追求產(chǎn)能提升的流水線上，若能通過(guò)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)路徑導(dǎo)航功能將巡查時(shí)間進(jìn)一步縮短，則對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)的推動(dòng)作用將非常顯著。

（3）TPM隱患匯總流程繁瑣。在記錄表（單）中明確存在問(wèn)題后，如何將一個(gè)班組、一個(gè)部門甚至全公司的故障及隱患情況匯總，為制定維修計(jì)劃、預(yù)算維修費(fèi)用提供數(shù)據(jù)支持一直困擾現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理人員。這種信息傳遞環(huán)節(jié)的滯后將造成維修備件的供應(yīng)不足、對(duì)維修時(shí)間預(yù)判有誤將造成停產(chǎn)等嚴(yán)重事件。

（4）紙質(zhì)資料的局限性。隨著智能設(shè)備的不斷普及，機(jī)器人、PLC、單片機(jī)、變頻器在制造業(yè)生產(chǎn)線批量應(yīng)用，TPM更多監(jiān)控生產(chǎn)線設(shè)備電流（A）、電壓（V）、頻率（Hz）、自由度（Degree of freedom）、傳感器（Sensor）等參數(shù)，受紙質(zhì)表格的篇幅及文檔在現(xiàn)場(chǎng)的局限，往往存在描述不明確現(xiàn)象。在設(shè)備參數(shù)精度不斷提升的趨勢(shì)下，精準(zhǔn)描述設(shè)備狀態(tài)及參數(shù)成為TPM管控文件亟需解決的主要問(wèn)題。

2 提出以智能便攜終端為依托的解決方案

隨著RFID自動(dòng)感應(yīng)技術(shù)的不斷成熟，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信與數(shù)據(jù)處理技術(shù)能力日益完善，生產(chǎn)企業(yè)嘗試在TPM執(zhí)行過(guò)程中由紙張信息統(tǒng)計(jì)向儀器智能統(tǒng)計(jì)的轉(zhuǎn)變，以解放人力，實(shí)現(xiàn)TPM巡查的精準(zhǔn)高效。

2.1 TPM智能巡檢儀布局與主要功能

巡檢儀本體采用耐震不銹鋼外殼及工程塑料材質(zhì)，正面由上及下依次配置LED指示燈、屏幕、電源（確認(rèn)）鍵、選擇鍵、機(jī)器銘牌；背面由上及下依次配置LED照明燈、讀卡感應(yīng)區(qū)、鍍金通訊觸點(diǎn)。

在儀器內(nèi)部硬件組成方面，配置125kHzEM卡，串行EEP-ROM用來(lái)存放時(shí)間、卡號(hào)、事件、系統(tǒng)參數(shù)、身份編碼等信息，可滿足2萬(wàn)條巡檢數(shù)據(jù)的大容量?jī)?chǔ)存，在實(shí)際TPM應(yīng)用過(guò)程中約具備6個(gè)月以內(nèi)的數(shù)據(jù)追溯能力，上載系統(tǒng)后可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的永久保存；數(shù)據(jù)傳輸采用免驅(qū)通訊，接口可滿足USB2.0速率要求；內(nèi)置電池容量為滿足TPM設(shè)備巡查點(diǎn)較多實(shí)際需求，采用500Ah以上聚合物鋰電池，實(shí)現(xiàn)20H以上續(xù)航能力以及5000次以上讀卡能力；儀器通過(guò)寄存器完成數(shù)據(jù)的發(fā)送及接收功能，其中主要包含頁(yè)寄存器、命令寄存器、發(fā)送控制寄存器、中斷允許寄存器等。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 TPM智能巡檢儀結(jié)構(gòu)圖

智能巡檢儀每個(gè)點(diǎn)位可依據(jù)設(shè)備實(shí)際狀態(tài)編輯15個(gè)事件的自定義事件，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的精準(zhǔn)描述。

在實(shí)際使用過(guò)程中，儀器可為執(zhí)行人員提供詳細(xì)路徑、標(biāo)準(zhǔn)、事件、時(shí)間等多項(xiàng)記錄查詢功能與關(guān)鍵特性參數(shù)的技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)操作者及設(shè)備管理人員的數(shù)據(jù)在線互通目標(biāo)。為適用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，針對(duì)性增加1000條抗摔記錄及金屬外殼、LED手電照明，實(shí)現(xiàn)耐用性及實(shí)用性的進(jìn)一步提升。

2.2 TPM智能巡檢儀的主要操作流程

巡檢儀依據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況研發(fā)成熟穩(wěn)定的巡檢路徑建立、巡檢執(zhí)行流程。

（1）智能巡檢儀在建立巡檢路徑過(guò)程中執(zhí)行流程如表1所示。

表1 智能巡檢儀巡檢路徑建立流程

（2）智能巡檢儀在實(shí)際巡檢過(guò)程中執(zhí)行流程如表2所示。

表2 智能巡檢儀執(zhí)行流程

3 TPM引入智能巡檢儀所帶來(lái)的便捷與收益

如圖3所示，在引入TPM智能巡檢儀后，設(shè)備漏檢現(xiàn)象通過(guò)技術(shù)手段完全消除。智能巡檢儀可通過(guò)對(duì)固定在設(shè)備關(guān)鍵位置上的射頻卡數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，針對(duì)漏檢位置進(jìn)行聲光提醒，TPM執(zhí)行人員僅需查看機(jī)器屏幕便獲取已巡查及未巡查部位的具體數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)可靠的完整巡檢，有效降低設(shè)備故障率。

圖3 巡檢儀使用前后設(shè)備故障率變化趨勢(shì)圖

在TPM巡查時(shí)效性方面，巡檢儀可要求員工依據(jù)設(shè)備編號(hào)及布置順序合理優(yōu)化最短路徑，將巡檢用時(shí)節(jié)省20%以上，實(shí)現(xiàn)巡檢過(guò)程中的定時(shí)、定人、定路徑。作用于生產(chǎn)線的沖壓—焊裝—涂裝三班制連線生產(chǎn)情況下，可節(jié)省待機(jī)能耗與生產(chǎn)等待15min/天，節(jié)能降耗意義顯著。如下圖所示，在縮短巡檢時(shí)間后，通過(guò)電力需求側(cè)管理系統(tǒng)體現(xiàn)出生產(chǎn)效益顯著提升。測(cè)試結(jié)果如圖4所示。

在設(shè)備隱患傳遞的時(shí)效性方面，由于巡檢儀通過(guò)PC客戶端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互傳及EXCEL格式的輸出功能，可在每班次巡檢完畢5min內(nèi)將最新信息自動(dòng)匯總發(fā)布至任一層設(shè)備管理部門，實(shí)現(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控、可追溯。

巡檢儀打破紙質(zhì)資料在狀態(tài)描述方面的局限性，儀器可分條、分類詳細(xì)描述設(shè)備各項(xiàng)專業(yè)參數(shù)，便于使用者充分理解掌握設(shè)備巡查要求并作出精準(zhǔn)事件記錄，為后期的隱患故障排除提供可靠依據(jù)。同時(shí)，巡檢儀可實(shí)現(xiàn)綠色巡檢，節(jié)省大量記錄紙張，實(shí)現(xiàn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)管理關(guān)鍵環(huán)節(jié)的無(wú)紙化辦公。

圖4 TPM巡檢儀時(shí)效性分析

4 結(jié)語(yǔ)

在智能制造的大潮中，TPM工作在新形勢(shì)下的發(fā)展趨勢(shì)將越來(lái)越多引入智能儀器、多功能儀器儀表，以現(xiàn)場(chǎng)操作便捷為基礎(chǔ)、以后臺(tái)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能打包為管理升級(jí)手段，改變傳統(tǒng)以紙張作為信息載體的管理方式，結(jié)合嵌入式軟件技術(shù)，組件功能強(qiáng)、易操作、安全方便的射頻巡檢系統(tǒng)，讓TPM全員生產(chǎn)維護(hù)體系發(fā)揮更大功效。