基于TPM開展科研院所設備全生命周期管理

王資璐

（中國航發北京航空材料研究院，北京 100095）

0 引言

科研院所作為科技創新的主力軍和國家隊，是落實國家創新驅動發展戰略的中堅力量。科研院所一方面要開展基礎研究、前沿探索、技術研發等科學研究，同時也要承擔著從實驗室研究到工廠批產中間階段的工藝攻關、小批試制等工程化研究任務，設備是支撐所有科研生產工作的硬件保障。由于科研院所多數為事業單位或國有企業，其設備投入主要依靠國家技改項目支持，設備采購周期長，同類型設備數量少，具有科研生產普遍混線、設備狀態調整頻繁、設備運行參數范圍廣、運行工藝參數接近設備極限、設備運行負荷高等特點。隨著國家對科技創新發展的投入顯著增加，設備成為科研院所快速、可持續發展不可或缺的要素，對設備管理工作提出了設備故障率低、可靠性高、維修及時、成本低、工藝適應能力強、狀態穩定等要求。傳統的設備管理主要側重于設備維護、維修，有時甚至是等同考慮，具有很大的局限性[1]，已不能滿足科研生產的需求，科學有效地開展設備管理十分重要。

1 設備全生命周期管理

設備的全生命周期指設備論證立項、采購、安裝調試、驗收、運行、維修保養、升級改造直至停用、報廢全過程。設備全生命周期管理指通過一系列技術、經濟措施，對設備全生命周期各階段進行管理（圖1），不斷降低設備管理成本、提高綜合利用率，最終滿足科研生產需求的管理方法[2]。設備全生命周期管理的意義在于以下3點[3]：

（1）實現設備的規范化、可靠性管理。

（2）有利于構建科學、合理、清晰的現代化設備管理模式，解決設備管理繁多、雜亂、協調困難等問題。

（3）有助于提高設備的可靠性，減少維護、維修費用，保持設備的性能，降低故障率，減少停機時間，延長設備使用壽命，保證設備的正常運行，有效提高企業的經濟效益。

2 設備TPM管理

圖1 設備全生命周期管理示意

TPM（Total Productive Maintenance，全員生產維護）是一種通過全員參與使設備效率最大化的設備管理體系。TPM關鍵在于以設備為對象，通過全系統、全效率和全員參加，一方面提高設備綜合效率，另一方面提高設備管理各層級人員的技能水平和自主意識。TPM管理的內涵包括5個主要因素[4]：

（1）提出促進企業設備使用效率的最優化解決方案。

（2）以設備自身壽命為標準，建立全周期檢查機制。

（3）促進企業中各部門之間的協調合作。

（4）明確全體員工共同參與的概念。

（5）最大限度激發自主檢修和自主維護的理念。經過長期的實踐和積累，形成了TPM設備管理“九步法”（圖2）。

圖2 TPM設備管理九步法

3 科研院所設備管理存在的問題

目前，科研院所設備管理現狀不容樂觀，設備故障率高，綜合效率低，管理成本高。一方面是由于缺乏設備管理人才，管理職能分散。科研工作通常要圍繞產品材料、熱工藝、冷工藝、試驗測試技術、裝配、試車考核等全工藝流程開展研究，故現場設備種類多，涉及專業廣，而科研院所的絕大部分人員為科學研究相關專業，機械、電氣、自動化等設備相關專業人員占比低，無法滿足數量龐大的設備管理需求；設備管理通常按職能分為設備采購、條件保障、操作、維修等不同崗位，經常出現“買的人不管用，用的人不懂修，修的人不會用”等情況，各崗位人員缺乏信息溝通和協作配合，設備管理容易出現疏漏和空白。另一方面是缺乏設備體系化管理理念，管理手段單一、管理內容簡單粗放、管理數據缺乏傳遞和有效利用。

科研院所相較企業或工廠，專業化維修力量薄弱，設備管理以事后維修為主，缺乏結合設備工況的日常清潔和定期分級保養；設備管理、使用、維修資料缺失且實用性差，設備狀態、標識不清晰，備品備件缺乏或冗余；設備管理數據分散、無法在流程中有效傳遞，且可用性、指導性差。

為了改善科研院所設備管理的問題和矛盾，各單位也在積極探索利用設備全生命周期管理和TPM管理等先進方法指導設備管理工作。但在實踐中發現，設備全生命周期管理更多是一種流程管理，缺乏指導性、標準化、可實施的操作方法；設備TPM管理作為一種具體的指導工具，大多在設備運行階段開展實施，一方面缺失設備的前期管理，同時設備運行期間的TPM工作也缺乏設備前期工作的指導和支持，給TPM運行團隊帶來較大的工作量和較多的問題。為此，應該將TPM管理與設備全生命周期管理相結合，充分利用設備供應商的指導和支持，在設備前期加入TPM管理規范和要素，探索建立基于TPM自主維修保養的設備全生命周期管理體系，有利推動科研院所設備管理工作的科學化、體系化、標準化、規范化和實用化。

4 建立基于TPM自主維保的設備全生命周期管理體系實踐

以需求為導向，依托設備供應商和TPM運行團隊，將TPM管理九步法融入設備全生命周期各階段（表1），針對設備管理不同時期的TPM管理內容和側重點也不同。TPM管理九步法具體內容介紹如下：

（1）TPM團隊由操作者、工段長、工藝員、維修員、設備員、技安主管、條件保障主管、主管領導等設備各層級、各崗位人員組成。TPM團隊作為某一類設備的權威專家團隊，應在設備全生命周期范圍內對同類設備的管理工作進行指導，并負責TPM工作的具體實施。

（2）設備清掃。設備驗收前，應在設備供應商各專業人員指導下按TPM模板編制設備清掃清單，明確設備各部位清掃周期、重點清掃部位、清掃工具和用品、安全注意事項等；對于需要在清掃時拆裝的部位應單獨編制清掃標準作業指導書，特別注明拆裝過程中的易損、易耗件，用于提醒相關人員在清掃前準備妥當；對于清掃困難部位及時請廠家安裝人員進行調整、改善。設備運行過程中，由TPM團隊人員根據清掃清單和周期對設備進行徹底清掃，及時統計并處理清掃時發現的問題，降低故障隱患。設備停用前/啟用前應徹底對設備進行清掃，清除雜質、油污、灰塵等容易造成設備腐蝕、生銹、卡死等情況的物質。

表1 TPM“九步法”在設備全生命周期各階段的應用情況

（3）設備修理與改善。在設備安裝調試前后，應由TPM團隊成員全程跟進，針對重要、復雜部件、組件、整體安裝必須詳細記錄安裝步驟，并與安裝調試人員共同編制各部件的標準維修手冊，用于指導后期維保作業；在設備驗收過程中，對于與設計圖紙不符合的地方應重點備忘，并詳細記錄維修流程，避免出現圖物不符的問題。在設備中期，重點針對設備清掃和點檢過程中發現“跑冒滴漏”的根本原因進行維修和改善。在設備改造升級時，應統籌考慮維修的便捷性，并同步編制出改造升級部位的維修標準化作業手冊。

（4）設備標識與可視化。設備標識與可視化涉及設備涂裝、管道線路著色及流向、開關、限位、液位、安全標識、區域防護等標準化、專業化要求，后期實施復雜、工作量大。在設備采購時，應在采購合同中盡可能說明設備標識與可視化內容，讓設備供應商在設備生產制造和安裝調試過程中按要求制作，并在驗收時單獨列項驗收。在設備運行后，TPM運行團隊應做好標識和可視化的維護和補充。在設備停用或報廢時，要在現場做好相關狀態標識。

（5）設備檔案管理。設備檔案管理應貫穿設備全生命周期各個階段。在設備前期，一方面應收集各階段資料，特別對于設備立項指標、設計變更、基礎施工洽商、安裝調試問題、驗收問題及解決措施等內容重點記錄、歸檔，另一方面應組織設備供應商協助TPM團隊成員共同編制設備使用說明、設備維護手冊、一二三級保養手冊、潤滑手冊、點檢指導書等TPM相關文件。在設備中期，由TPM團隊成員根據實際情況補充完善設備檔案，并做好相關記錄及歸檔工作。在設備后期，應將設備各狀態變更材料及時歸檔。

（6）設備日常維護。在設備前期，應組織設備供應商協助TPM團隊成員確定設備點檢制度、定期分級維護計劃。在設備運行時，由TPM團隊成員負責點檢、維保計劃的實施和完善，對于三級維保應請設備供應商或專業公司進行。在設備停用前，要做好設備整體的潤滑、防銹等保養。

（7）設備備件管理。設備備件管理是設備管理的重要工作之一，因此應做好備件工作的統籌策劃工作。在設備采購階段，應要求設備供應商提供詳細的設備零部件清單及易損件清單，外購件提供采購商信息、采購周期，加工件提供詳細加工圖紙；對于部分金額高、采購周期長或較為關鍵的備件應在采購合同中通過備件包形式一并采購；在設備調試安裝期間，應由設備安裝調試人員梳理形成“設備零件地圖”，在設備系統圖中逐一標注各部位備件、維修工具等情況，方便在設備維保時查找、使用。在設備中期，應由TPM團隊完善設備備件清單、建立設備備件存放區（庫），對備件明確存量并定置管理。在設備后期，對于升級改造部位應納入設備備件管理范圍；設備停用時期要梳理易老化備件，及時補充更新，確保設備啟用時及時更換；在設備報廢時，應將利用率高、價值高或不易采購的通用零部件拆除入庫，作為同類設備的備件。

（8）設備運行狀態監測。設備運行狀態監測主要針對設備運行中期，建立設備運行狀態各指標測量、維修故障統計分析等管理者標準作業程序，實現對設備運行狀態的動態分析、評估。

（9）持續改進。在設備立項論證階段，應將同類在用設備存在的問題、改進措施、升級改造等內容在新采購設備中避免、改善或升級；在設備安裝調試、驗收中，應不斷指導廠家按照TPM管理要求圍繞設備本體及周邊現場進行改進、升級。在設備中期各階段，應完善自主維護制度和規范；設定改進目標，持續改進設備維護過程。

5 結束語

傳統的設備管理方式已無法滿足科研院所快速增長的科研生產任務需求，通過建立基于TPM自主維修保養的設備全生命周期管理體系，將TPM管理覆蓋至設備前、中、后期，一方面可以促進科研院所的設備管理工作更加科學化、體系化、標準化、規范化和實用化；另一方面可以利用外部優勢資源支持、保障設備管理工作在其全生命周期的有效、快速實施；更重要的是顯著提升科研院所設備管理團隊的人員素質和技能水平，切實做到預防性維護與可靠性維修相結合，最終實現設備綜合效率的最大化，持續降低設備運行成本，保障設備安全、可靠、穩定。