精益生產的基礎：TPM

TPM，即全面生產性維護，最早由美國制造人員提出，并在1950年由戴明介紹到日本。之后，TPM在日本不斷演化，發展成比較系統的設備維護工具。

1960年，日本電裝公司成為日本第一家導入TPM的企業。當時，日本電裝公司采用專職的維修人員來維修設備，而操作者只負責使用設備生產。由于大量使用自動化設備，設備維護成為瓶頸，需要招募大量的設備維修人員。因此管理層決定由設備操作者自己負責日常的設備維護，稱為自主維護。

自主維護當然是最節省的，因為操作者的成本比高技能的工程師要低的多。與自主維護相對的是專門維護，即專職的維修人員處理較為復雜的設備問題，進行一些長期的設備改進和更新工作。目前，TPM內容已大大擴展，主要包括：

·事后維護(Break-down Maintenance, BM)；

·預防性維護 (Preventive Maintenance, PvM)；

·改良性維護 (Corrective Maintenance, CM)；

·維護預防 (Maintenance Prevention, MP)；

·預見性維護 (Predictive Maintenance, PdM)；

·生產性維護 (Productive Maintenance, PM)；

·全面生產性維護 (Total Productive Maintenance, TPM)；

·全面生產性管理 (Total Productive Management, TPM)；

·全面預見性維護 (Total Predictive Maintenance, TPM)。

早期的設備維護方式是出了故障再修，不壞不修，故稱為事后維護。事后維護用于維護的成本是最低的，但設備一旦損壞，維修的成本卻是最高的，而且嚴重影響生產。

預防性維護是以檢查為基礎的維護，利用狀態監測和故障診斷技術對設備進行預測，有針對性地對故障隱患加以排除，使設備在輕微故障、甚至異常發生前被預防，避免和減少停機損失，從而實現零突發故障。可分為定期維護和預見性維護(PdM)兩類，包含以下5項：

·日常維護：清掃、點檢、加油、調整等；

·定期維護：設備部門定期的檢查(如每月一次)；

·定期檢修：調整、換油、零件更換等；

·預防修理：異常發現后修理；

·更新修理：零件劣化的更換修理。

預見性維護是指通過儀器測量振動、發熱、異常壓力、應力、劣化、防銹、防蝕等技術研究，了解設備現狀，找到最合適的維護頻次，防止預防性維護中的定期維護所造成的過度保養，以達到最經濟。

生產性維護是提高設備生產性最經濟的維護方法，包含以下4項：

·改良性維護：是不斷地利用先進的工藝方法和技術，改正設備的某些缺陷和先天不足，提高設備的先進性、可靠性和易維修性。

·維護預防：就是可維修性設計，提倡在設計階段就認真考慮設備的可靠性和維修性問題，從根本上防止故障和事故的發生，減少和免維修。

·預防性維護。

·事后維護。

全面生產性維護是指通過全員參與使設備效率最大化的手段，著重于各部門間橫向、縱向的溝通和合作，成為一體的系統。TPM的目標為零停機、零廢品、零事故、零速度損失。

必須指出的是，TPM方法不但適用于生產車間，而且適用于所有使用設備的工作區域，如辦公室。TPM的實施可分五個步驟：

步驟1：設備識別和分類

先列出所有設備清單，將所有設備分為A、B、C三個等級：

1)    A類是關鍵設備，使用頻率高，價值高，無替代設備，對生產至關重要，一旦停機，整條生產線停止。

2)    B類為次關鍵設備，通常很穩定，有替代設備，對生產也很重要，一旦停機，生產進度可能會受影響。

3)    C類為非關鍵設備，故障時間發生率低，對生產影響低，容易代替。

對于A、B類設備，要重點關注，即建立定期維護計劃和定義維修配件清單等。

步驟2：清掃設備

清掃設備，不只是為了外觀，而是為了將問題暴露，從而改善設備表現。

1）  清掃為了檢查(Clean to Inspect)：清掃設備、地板、天花墻等上面的灰塵、污跡等；

2）  檢查為了發現 (Inspect to Detect)：確保設備功能正常，將問題區域標識，記錄問題；

3）  發現為了糾正(Detect to Correct)：修理破損表面，重新油漆和拋光表面；

4）  糾正為了完美(Correct to Perfect)：監控TPM、監控缺陷和遺漏問題。

通常，設備檢查應包括：是否線松、松脫，觸點是否腐蝕，是否偏移，部件是否損壞，是否磨損，是否有燒焦印跡，是否漏油，是否缺潤滑，是否污染等。

步驟3：消除污染源

一般地，設備停機主要是由于污染、磨損、使用不當、過度使用和缺乏日常維護保養。其中75%設備停機是由于污染、缺少潤滑油導致磨損等。因此，必須解決和預防污染源，降低設備惡化速度。同時讓設備檢查變得容易，如在設備上，取消太多螺栓，增加直觀的視窗，改為手柄、鉸鏈和梨形孔，從而很容易打開檢查。

預防污染源的方法有：安裝可沖洗的管子，設計新的防護罩，利用橡膠和塑料防護屏，擰緊螺栓避免松脫，及時更換部件(如過濾網)，使用更好的泵和冷卻系統等。

步驟4：建立標準

建立標準主要考慮以下方面：

1）  針對A、B類設備，建立定期維護計劃表：考慮預防性和預測性活動；識別潛在失效模式；設定計劃維護周期(每日、每周、每月、每季、每半年、每年等)；安排更換和修理易損件。如設備不多，可以做成一個大展示板放在工作區域，比較直觀和透明。亦可建立一個簡單的數據庫系統，只要維護時間一到，馬上自動提醒。所有維護結果，都必須輸入系統作為設備歷史記錄。

2）  建立直觀控制：對涉及儀表控制、安全區域、點檢、設備維修等，應用直觀控制，如上鎖掛牌、安全警示標志、儀表有效范圍等。

3）  建立操作者每日點檢指引：點檢表必須確認關鍵控制點，點檢方法，并用直觀控制在現場顯示。特別提醒的是，安全要求必須用紅色醒目地突出顯示點檢指引上。

4）  建立配件清單：需列出易損配件名稱、更換周期、庫存數、供應商、采購周期等。

5）  監控設備綜合效率：OEE是本行業對設備有效性的標準衡量，用于指導設備的改進。OEE有三大要素和六大浪費，參見表1。

表1  OEE的三大要素和六大浪費

OEE = 利用率x 效率x 合格率。如何計算OEE？舉例說明。

例1：某設備一天工作時為8小時，班前計劃停機15分鐘，設備調整25分鐘，故障停機30分鐘。產品的理論加工周期為0.6分鐘/件，一天共加工產品450件，有20件廢品，求這臺設備的OEE。

方法1：  設備負載時間 = 8 x 60 (計劃運行8小時) - 15 (午飯) = 465分鐘

         實際加工時間 = 465 - 25 (換模) - 30 (停機) = 410分鐘

         利用率 = 實際運行時間 / 設備負載時間 * 100% = 410 / 465 * 100% = 88%

         理論加工時間 = 理論加工周期 x 生產數量 = 0.6 x 450 = 270分鐘

         效率 = 理論加工時間 / 實際加工時間 * 100% = 270 / 410 * 100% = 66%

         合格率 = (450 - 20) / 450 * 100% = 96%

         OEE = 利用率 x 效率 x 合格率 = 88% x 66% x 96% = 55%

方法2：  最大理論產量 = (8 x 60-15) / 0.6件=775件

         合格產品數 = 450 - 20 = 430件

         OEE =合格產品數 / 最大理論產量 = 430 / 775 = 55%

據統計，一般企業的OEE大概在40%左右，而世界級企業可以達到90%以上。改善OEE是一個不斷改進的過程，主要從設備的利用率、效率和產品良率三方面去考慮。改善OEE的主要方法有：采用日本新郷重夫開發的個位分鐘快速換模法(SMED)，盡可能減少設備準備時間和調整時間；對設備進行設備能力研究，提高產品良率；分析工作區內最重要的前十個停機，從而大幅降低；做好計劃性維護，減少異常停機；定期召開工作區設備停機及改進會議等。

步驟5：實施和監控

TPM類似于5S，特別強調全員參與和人員培訓。只有員工真正把設備當作自己的物品，TPM才會成功。主要方法如下：

·         全員培訓和參與；

·         定期(每周)跟蹤結果，特別是意外停機時間；

·         建立設備歷史記錄；

·         對設備進行過程能力分析；

·         分析OEE最低的前十位設備問題，進行根源分析，找出改進方法；

·         對突出的改進成功故事進行展示，并給與獎勵；

·         對以前發生的設備問題，進行分享，并在新項目和新機購買時考慮維修性預防；

·         提倡在設計階段就認真考慮設備的可靠性和維修性問題，從根本上防止故障和事故的發生，減少和避免維修。