基于FEMA 制定設備維護策略方法

牙東北

（柳州鋼鐵股份有限公司機動工程部，廣西 柳州 545002）

常見的設備維護策略包括事后維修、周期預防性維護、狀態維護和預測性維護等。由于對策略方法理解不透徹或缺乏工具方法的應用，某些部門、車間在制定設備維護策略過程中，常存在拍腦袋應用、一味追求策略技術的先進性、應用邏輯不正確等問題。為合理制定設備維護策略，必須系統分析設備的生產運行條件、系統結構、技術實現條件和維護需求。本文對制定設備維護策略的FEMA 方法進行分析總結。

1 失效模式及影響分析（FEMA）原理簡述

FMEA 是在產品設計或過程設計階段，對構成產品、設備的部件、零件，對生產過程的各個工序逐一分析，找出所有的失效模式，并分析其可能的后果，從而預先采取必要的措施，以提高質量和可靠性的一組活動。其作為一種可靠性設計分析方法廣泛應用于汽車零部件生產行業，也是汽車行業質量體系IATF16949 標準專門推廣的五大核心工具之一。

設備FEMA 是該工具的一個細分應用方法。其基于設備使用過程數據，預測設備可能的失效模式，分析各個失效模式下后續作業的安全、可靠性、可維修性、有效性。制定合理維護策略，避免主要失效模式發生和事故原因的可能性，減低設備維護成本。該工具的正確的使用邏輯為：（1）列出潛在的失效模式，并對各失效模式所產生的影響程度進行打分；（2）評價各種失效模式產生原因，評價現有手段能檢測出該原因發生能力大小；（3）針對各種失效模式進行風險值大小排序；（4）制定合理的維護策略及維護方案預防此失效模式發生。

常用的風險評估方法為風險優先數法.該方法可定義為：

RPN=S×O×D （1）

式中，S 為嚴重度，是評價設備故障后果的嚴重程度；O為故障發生的頻度，評價故障發生頻率高低；D 為故障檢測度，是評價有效手段故障檢測難易程度。

2 FEMA 方法實施步驟

FEMA 方法實施步驟包括以下幾個方面：（1）明晰分析對象，即對設備工藝條件、設計信息獲取的基礎上列出設備各系統或部件的名稱、功能。（2）列出設備所有的可能發生的故障模式。（3）評估、量化失效模式帶來的影響。（4）找出故障原因，列出故障的檢測方法，決定設備故障采用那種維護策略。（5）構建圖表也是FEMA 方法實施過程中的關鍵。靈活的應用系統圖和矩陣圖容易表達各種分析結論，容易看清設備工藝狀況及各故障模式的關系，維護策略容易歸納。

表1 主抽風機FEMA 分析表

表2 評價標準

3 實例分析

在鋼鐵企業中，燒結機主抽風機作為燒結廠的心臟設備，其是否可靠運行不僅直接影響到燒結機的產量，也影響到煉鐵工序的穩定和高爐產能的發揮。本文以主抽風機FEMA 分析表為例說明其維護策略的制定過程。（1）列出主抽風機各個部件名稱、功能、潛在故障模式、故障產生的影響、故障產生的原因和故障檢查方法（見表1）。

（2）決定主抽風機的維護策略。對應主抽風機的每一種故障模式，綜合OSD 這3 項指標，計算出危險值RPN，決定主抽風機采用何種維護策略。①根據經驗或成立技術交流小組，設定故障模式的頻度、嚴重度、檢測度的評價標準（表2）。本例每個指標都分為四級，等級按從大到小分別用10、7、4、1 進行量化。②確定危險優先數RPN 的閾值。先確定最小的需要采用維護措施的RPN 值，根據95%的置信度原則，將最大的RPN 值乘以（1-0.95），即得RPN 閾值。本例中，RPN 的閾值為10×10×10×（1-0.95）=50。就是說，當某一故障RPN值大于50，就應當采用相應的維護措施。然后依據帕累托的80/20 法則，重點對造成最高的20%的故障采取維護措施。最后，利用RPN 值和實際情況來決定主抽風機的維護策略。③表1 是上述過程綜合得到的主抽風機FEMA 圖。

（3）應用效果。燒結廠在根據設備FEMA 來制定設備維護策略后，取得如下成果。①滿足ISO、IATF16949 體系提出的全面生產維護控制系統建設要求，設備FEMA 表客觀解釋了開展預測性維護工作的理由。②促進設備點檢標準優化，提高了點檢工作的針對性及有效性。③主抽風機綜合效率由原來的70%提高至88%。

4 結語

在設備維護策略制定過程中使用FEMA 方法，可以制定除合理的維修模式及實施時間，同時也帶來一些其他好處：（1）能有效的安排維護活動，及時的獲取備件供應和人力資源。（2）提供設備使用率，避免“維修不足”和“維修過渡”。（3）由于采取了合理的維修策略，減少了專用維修活動的時間和備件消耗，降低維修成本。（4）客觀解釋了各類維修業務開展理由，促進企業IATF16949 等體系建設工作，提高設備管理整體水平。最后，需要指出的是，FEMA方法是一種持續改進的過程。在實施某種維護策略后，需要重新評估、計算新的風險值，看是否在可接受的范圍內，并決定是否切換新的維護策略，即PDCA 循環。