基于MTBF的卷包設備可靠性提升方法的探索與實踐

唐磊，應洲，段宇飛

（云南中煙工業有限責任公司紅河卷煙廠，云南 彌勒 652399）

設備連續作業率，也叫設備的平均故障間隔時間（MTBF），是指相鄰兩次故障之間的平均工作時間，是衡量一組設備的可靠性指標，體現了設備在規定時間內保持功能的一種能力。在卷煙制造企業中，兼具單機生產和流水線生產特點的卷包設備，隨著機型復雜化、規格多樣化、服役年限延長，在傳統的設備管理運行模式下已無法充分挖掘設備效能，出現了卷包設備的可靠性參差不齊，連續作業能力下降，故障率升高，操作人員和維修人員勞動強度加大等問題。

本研究針對卷包設備可靠性下降的問題，以設備連續作業率為切入點，由MTBF測試結果反映設備真實現狀和潛在問題，探索了提升設備連續作業率的方法和措施，提高了卷包設備的可靠性和穩定性。

1 卷包設備MTBF測試標準

1.1 測試機型及時間

每個月選取兩組中速機和兩組高速機進行設備MTBF測試，其中中速機從GDX2硬盒包裝機、B1軟盒包裝機和FOCKE350硬盒包裝機三種機型中隨機抽取兩種，高速機從GDX2000硬盒包裝機、GDX3000硬盒包裝機和FOCKE FX硬盒包裝機三種機型中隨機抽取量種。測試時間為9:00～16:00，共420分鐘。

1.2 測試車速及考核指標

在設備MTBF測試中，設備的測試車速按卷包部生產運行車速考核值作為考核標準。而在設備連續作業率考核指標中，分別設置了達標值、目標值和挑戰值三個閥值作為衡量設備可靠性的主要指標，考核值的確定按照MES設備數采系統中的停機次數和停機時長統計數據作為基準，以GDX2硬盒包裝機為例，統計數據見表1。

表1 GDX2硬盒包裝機停機數據統計表

連續作業率達標值、目標值和挑戰值的確定按照統計結果中的平均不可控故障停機次數為參考進行設置，以表1中GDX2機型數據為例，420分鐘內的停機次數為52次，其中不可控停機次數為18次，因此，要通過各項管控舉措，降低主動停機次數，消除可控故障停機次數，則MTBF值約為23分/次，以此確定考核指標。各機型的測試車速和考核指標見表2。

表2 各機型的測試車速及考核指標

1.3 故障判定標準

啟動：設備啟動運行，主機出口生產出連續、合格產品，判定為設備啟動成功。

停機：設備運行中由于外部、下游機、主機故障等原因造成主機停機或操作人員手動停機均判定為設備停機。

停機判定標準：以包裝機主機出口是否生產出連續產品作為停機判斷標準。

故障停機判斷：以下情況外可判定為非故障停機。①包裝機輔料使用完，需停機更換新輔料。②制度規定保養時段，停機保養。③外部生產條件不具備造成的生產中斷，如煙條輸送故障、缺少煙絲、嘴棒、原輔材料等。④其他特殊原因（由設備使用部門提出，設備管理部門根據實際情況判定）。除以上情況外的停機都判定為故障停機。

1.4 計算標準

設備連續作業率（MTBF）=運行時間(T)/故障次數(N)（分/次）

運行時間(T)=測試時間(T1)-停機時間(T2)（分）

其中：T1為測試過程總時長，例如9:00～16:00測試，總時長T1為420分鐘；T2為停機總時長，用秒表記錄下的停機總時長，包含故障停機和非故障停機。

故障次數(N)=停機次數(N1)-非故障停機次數(N2)（次）

其中：N1為測試過程總停機次數；N2為判定標準中認定的非故障停機次數。

2 卷包設備MTBF提升措施

在設備MTBF測試過程中，從“人、機、料、法”等方面，按照“MTBF測試—原因分析—制定對策—持續改進”的方法，針對參與測試的不同機組、不同班次，部門相關測試人員反復將設備連續運行的理念和要求傳達到機組人員，敦促機組人員及時關注設備的穩定性，按照部門SOPS標準化作業流程和TPM設備保養規范進行設備的操作和保養，思考和總結良好的操作方法和操作習慣，減少設備的啟停機次數。另一方面，以MTBF測試為契機，持續收集機組人員提出的影響設備連續作業的原因，及機組人員的困難和要求，從使用者角度分析設備管理問題和現實中存在的不足和短板，從而有針對性地制定對策措施以促進連續作業率的提升。持續改善流程見圖1。

卷包設備MTBF測試保障舉措主要分為非測試階段的例行保障和測試階段的專項保障。

2.1 非測試階段

圖1 MTBF測試持續改善流程圖

（1）意識保障。提升設備保養、保修效果，強化標準化、規范化作業意識。首先，充分利用相關培訓課件和教學視頻等資料，進一步強化操作人員、修理人員對TPM設備自主維保的規范化意識和SOPS設備作業流程的標準化意識，提升設備自主維護水平和設備操控維修技能。其次，針對操作人員采取“現場講解—過程糾偏—規范執行—事后總結—持續優化”的策略進行相關標準和規程的強化學習，針對修理人員采用“計劃—執行—檢驗—反饋”的流程進行設備保修的深入落實。通過對設備操作人員和保障人員標準化、規范化思想意識的強化和固化，從意識層面為設備的可靠性和穩定性創造保障條件。

（2）人員保障。對于該月未參與設備連續作業率測試的機組，嚴格按照部門相關保障要求和規定進行設備運行狀態的恢復或保持，確保設備處于正常的運行狀態。

①操作人員。首先，嚴格按照SOPS標準作業流程和TPM設備自主維護要求進行設備操作、保養和質控，強化各項工作的規范性和標準化。其次，對設備潛在問題進行及時反饋和提報，確保設備問題得到及時解決，避免延誤維修時機而造成更大的影響。②維修人員。首先，嚴格按照“四級五定”專業保修體系進行設備關鍵部位的維保工作。其次，重點巡查掛靠機組的設備運行情況，必要時進行跟進處理。③工程技術、管理人員。首先，針對設備提報問題合理規劃跟進維修、專項維修或輪保，恢復設備狀態和精度，確保問題得到徹底解決。其次，針對月初恢復生產首日，各機群組合理分配修理資源，確保維修資源管用、夠用，并發揮最大效能。

2.2 測試階段

對于該月參與設備MTBF測試的機組，按照測試階段的專項保障進行人員安排。

（1）操作人員。①機長。首先，配合操作人員啟動設備后做好產品質量控制工作；其次，統籌安排相關工作和輪換休息；再次，關注輔料添加情況，避免因輔料添加問題引起的停機，如商標堆垛不整齊導致的商標阻塞等。②卷煙機操作工。在保證5分鐘煙支質量自檢處于穩定可控的前提下，保證煙支的供給充分，避免包裝機無煙停機，同時重點進行以下工作：首先，關注煙絲、嘴棒、各輔材來料是否正常；其次，關注儲煙桶煙支存量，適時調整卷煙機車速，盡量避免卷煙機的主動停機；再次，在輪換就餐時段，對包裝機下煙道橫亂煙進行關注并處理；第四，必要時協助包裝機操作工處理相關問題，如輪換就餐時段發生的鋁紙、卡紙等輔料斷裂重穿、更換拉線等；第五，利用設備主動停機的時間間隙或班中強制保養時間對設備粘膠點、關鍵部位等進行有效保養，確保設備隨時處于較好的運行狀態。③包裝機操作工。在保證15分鐘煙條質量自檢處于穩定可控的前提下，重點進行以下工作：首先，關注各輔材來料是否正常；其次，關注儲煙桶煙支存量，適時調整包裝機車速，盡量避免包裝機的無煙停機；再次，關注下煙道橫亂煙并及時處理；第四，必要時協助卷煙機操作工處理相關問題，如盤紙、水松紙斷裂重穿等；第五，利用設備主動停機的時間間隙或班中強制保養時間對設備粘膠點、關鍵部位等進行有效保養，確保設備隨時處于較好的運行狀態。

（2）維修人員。協助測試機組操作人員進行相關工作，全力保障設備的正常運行。遇到設備故障及時跟進處理，并關注維修效果。

3 卷包設備MTBF提升效果

從2017年4月～11月共8個月的設備連續作業率測試結果中，統計得到GDX2、FOCKE 350、B1、GDX2000、GDX3000和FOCKE FX六種包裝機型的設備連續作業率（MTBF）和對應的有效作業率，結果如表3所示。

中速機（GDX2、B1和FOCKE350）的柱形圖如圖2所示。

圖2 中速機測試數據比較

高速機（GDX2000、GDX3000、FOCKE FX）的柱形圖如圖3所示。

表3 各機型連續作業率測試數據

圖3 高速機測試數據比較

從MTBF測試數據統計結果中可以看出，開始測試的第1個月（4月）達標率僅為50%，其中高速機GDX3000和FOCKE FX均未達標。但是，隨著MTBF測試持續改善的不斷深入，人員自主意識不斷加強，設備潛在故障得到快速解決，從測試的第2個月（5月）開始，達標率提升至100%，而挑戰值率為50%，其中中速機GDX2達到目標值，高速機FOCKE FX達到達標值，設備連續作業率得到一定提升。

從6月～11月，6個月的連續作業率測試機組均達到挑戰值（僅僅9月的GDX2000因設備故障造成測試未達標，分析此故障屬于不可預見性故障，且維修恢復耗時較長，不屬于正常情況，故可忽略不計），達標率和挑戰值率均為100%，設備連續作業率得到較大幅度的提升，設備的可靠性大大增強。

4 結語

從引入“MTBF測試—原因分析—制定對策—持續改進”的卷包設備可靠性提升方法以來，實現了卷包設備的快速響應動態管理，設備的可靠性和穩定性得到了不斷加強。從實踐成果來看，在全面提升各崗位人員操控和維保標準化、規范化意識的基礎上，通過MTBF測試工作和改善驗證工作的不斷推進和實施，探索了更加完善和優化的設備保障機制，為提升卷包設備連續作業率，提高設備運行效率，保障設備運行穩定性和質量穩定性，創造了良好的條件。通過培養員工自主管理、持續改善的技能和素養，以設備MTBF的提升，帶動設備有效作業率、設備可靠性和穩定性的不斷提升，為促進設備管理工作的精益化轉型和系統化升級提供了思路。

參考文獻：

[1]孫宏杰,王庚斗．卷煙包裝機組PLC控制系統的可靠性設計[J]．電子質量,2005，(4):24-25．

[2] 唐磊,楊志雄,應洲等．基于TPM的精益卷包設備管理體系的探索與應用[J]．設備管理與維修,2017，(10):13-14．

[3]郭天文．卷包設備綜合效率評估的難點與解決措施[J]．自動化技術與應用,2016,35(11):110-113．