工业4.0时代，TPM设备管理模式

摘要：实际上，工业4.0是围绕生产方式从传统向柔性生产方式转变，所提出的基于信息物体技术解决方案。生产要实现柔性的前提，便是生产设备的安定化保障，这也就对生产设施的可靠性、可用度提出了更高的要求。
 
在TPM管理活动中，我们强调全员参与，强调设备使用和维护人员的责任、意识和能力，本文将探讨在工业4.0条件下，如何提高设备使用和维护人员的责任、意识和能力，如何实施TPM设备管理。
 
01、以目标为导向构建设备管理责任机制
 
以往我们的开展设备管理时，总是在强调应该做什么，具体怎么做。而一直忽略了怎么让他愿意做，因此许多企业在推TPM中的自主维护时，往往会流于形式，起不到持之以恒、持续改善的作用。在未来工业4.0中，并不会出现“智能无人工厂”的情况，而是更强调了维修、维护人员的责任和意识，在对比德国和日本的作业人员责任心时，我国大多数企业恰恰缺少的正是这点，如何去建立设备管理责任机制，笔者认为需要符合企业经营目标，并同作业线形式结合起来去分析。
 
1.1企业经营目标是什么?
 
任何一个商业组织的存在，一定是为了盈利。所有的管理和改善活动，也是为了支持这一目标的实现。
 
 
无论组织规模有多大，作业形式有多变，我们都可以把组织看作一个过程暗箱(见图一)。企业通过输入与输出的基本过程完成产品实现与配销，在这个过程中有三项指标支持着组织的盈利系统，即：
A有效产出，产品加工出来能不能卖出去或者说加工能不能满足市场的需求;
B运营费用，产品实现过程中所必须的资源和费用的投入;
C库存，产品实现过程中，因市场及制程缓冲所持有的原材料库存、在制品库存和成品库存，库存的降低实质上现金流的保障。如何说通过改善活动取得了成效，首先看有效产出有没有增加，再看运营费用有没有降低，最后看库存有没有降低，如果都没有，也就谈不上改善对于企业经营目标的支撑作用。
 
对于企业运用的具体方面，我们要把过程进行分解，即每一个作业线主体，均需要有过程的观念，换句话说，就是作业线是管控的主体，作业线负责人即是三项指标的责任人。
 
1.2流程作业线的设备管理目标
 
对于石化、医药、冶金这一类企业来说，因为产线平衡是通过事先设计确定的，我们称之为流程作业线，同时也包含一般企业里面的水、电、气、蒸汽等公用工程部分。
 
对于这类企业，我们设定的设备管理目标是：
A: 事故停机为零：即有效产出指标，通常这类企业停机损失是很严重的，除了开停机时间损失，还会影响到制程中的物料损失，严重者会带来环境污染、人身伤害事故的发生。
 
B：维修费用降低：这类作业线，为了增强系统的可靠性要求，一般会在线备用设备。而这恰就给设备使用者带来了不重视设备管理的理由，故我们强调维修费用的降低。通常的方法是，第一年时，要求维修费用下降20%，今后慢慢下降到合理区间时，采取定额管控的方式，即每年的维修费用不能超过限额。当然传统设备管理指标有很多，我们建议可以用来做评价指标，而不是作为考核指标。
 
C: 备件库存降低：备件库存的降低取决于设备维修管理的受控程度，我们所说的四种维修方式，即：事后维修、预防性维修、预测性维修和改善维修。也就是只有预测性维修和改善维修数量的增加，才可以减少事后和预防性维修，使故障率降低、延长设备使用寿命，这样才可以使备件使用需求减少，需求的准确性提高，方可做到备件的降低，切不可强制降低备件库存。
 
1.3流水作业线的设备管理目标
 
对于汽车总装、食品包装、家电组装、复合肥等这些行业，作业线呈自动连线。这类作业线分为以人工为主的作业线和以机器设备为主的作业线，我们设定的设备管理目标是：
A: OPE或OEE：即，有效产出指标。以设备为主的作业适合于OEE指标(设备综合效率)，以人工为主的作业线适合OPE指标(人工综合效率)。这类指标在分解和组成虽不一样，但在统计运用时都是一样的，即：实际合格品数量/生产用时×小时标准产能。
 
在管理水平处于初期的企业，我们建议用历史最高产能来核定标准小时产能，这样便于形成统一的标准和产量，而对于管理水平较高或市场竞争特别激烈的行业，建议用工时测定的方法去实施。
 
在这类作业线我们知道，造成效率低下的主要因素是各类停机造成的稼动损失，比如设备故障停机时长和次数，来料不良造成的物料停机损失，人工为主的作业线还包括人员操作不熟练或人员安排不合理造成的平衡率稼动损失，在具体管控时，我们可以把各类停机损失时间限定出来，并对相关责任人以月平均停机时进行管控。
 
B：运营费用降低：维修费用同1.2描述一致。在以人工为主的作业线时，同时还要考虑人均效率的要求。这时候就需要借助到精益生产及TOC约束生产理论和方法，通过自动化改造，动作改善等方法，提高人均效率。
 
C: 库存降低：备件库存同1.2描述一致。流水线不存在在制品库存的说法，但会因为来料质量控制、以及生产效率不明的情况下，出现过量生产和过量储存原材料的情况。对于一些优秀企业，通常的做法是：对内设定由公司二把手担任物料经理，当由于物料问题导致交货期延后时，追究其物料相关责任人如采购、质量、工艺、财务、仓储人员的责任，使其能齐心协力的去解决问题，提高物料相关人员的责任心;对外强化供应商管理，甚至将精益管理、TPM管理、TOC约束生产方法导入到供应商，强化供应商的交货期和质量管理水平。
 
1.4离散作业线的设备管理目标
 
对于汽车零部件、家电零部件、以及机械加工等等这些行业，作业线呈离散分布，这类作业线称为离散作业线。对于这类企业，我们设定的设备管理目标是：
 
A: 交货期：这类企业往往处于总装企业的供应环节，顾客的交货期及交货质量要求往往是比较苛刻的。但这类企业的物料流动是极难掌控的，我们将在下一章节提出信息化解决思路;
 
B: 运营费用：与1.3描述一致。
 
C: 库存：与1.3描述基本一致。但需要说明的是，离散行业会存在在制品库存，在实施改善时，要注意观察库存堆积比较严重的瓶颈环节，通过瓶颈环节的改善和有效产能发挥，来降低在制品库存，从而提高作业效率，减少库存挤压造成的现金流问题。
 
在同一个企业，三种作业形式有可能会以不同形式的组合而同时存在，企业在设定设备管理目标时，应综合进行考虑，这样方能使设备管理符合企业经营目标要求，做到有的放矢。
 
02、以大数据为决策依据的设备管理信息化解决方案
 
在厘清设备管理目标后，TPM管理活动便可有的放矢。但我们依然会发现需要建立复杂的流程和大量的基层数据统计，方可以分析出我们的改善要点是什么。从企业经营者的思维角度，我们希望每一项改善都能取得成效。为此我们需要建立一个设备管理大数据体系，实现信息化条件下的系统管理。
 
2.1设备管理大数据的基本逻辑
 
在以往缺乏信息化的条件下，往往会找一条线来做试点，然后再进行全面推广。而往往是在全面推广时，由于受到资金、人力和知识结构的约束，导致效果并不理想。在大数据时代，我们强调每条线均有目标数据的展现，这样便可以方便得出，到底那条线是瓶颈，进行有针对性的改善，将会起到四两拨千斤的效果，从而提升企业整体绩效。
 
数据按照层次可以分为：
 
A: 目标瓶颈数据。依据目标管理数据呈现，可以得出数据最弱的作业线，那么企业可以通过管理手段，技术帮扶措施，进行针对性的提升。如果是集团公司，还可呈现不同子公司的瓶颈，进行重点管理和考核;
 
 
B: 目标对比数据。公司或集团层面，作业线负责人可以根据历史目标数据同比、环比，以及与其他作业线进行横向比较，通过目标对比，明确自己的差异，进而激发改善的意愿和责任心。
 
C: 目标改善数据。在大数据面前，公司和作业线能一目了然的清晰认识到影响组织盈利的核心问题是什么，进而通过数据进行具体的改善活动。
 
D: 基层绩效数据。因为数据的细分，相关性的数据可以直接落实到各个责任主体，包括维修人员、设备管理人员、操作员工等，对于锁定执行层面的目标也能轻松实现，则可以通过绩效管理手段，促使执行人员责任意识的提升，从而从系统上解决责任意识不到位，管理缺位的现象发生。
E: 底层分析数据。对于如何根本解决设备管理中的具体问题，比如如何确定预测性维修的部位、时机和内容，就需要借助一些在线或者离线的检测仪器，通过相关分析方法，得出实施的具体方向及方案。
 
2.2流程作业线的设备管理信息化解决方案
 
值得一提的是，在构架大数据条件下的设备管理信息系统时，一定要把作业线视为最基本的管理单位，即设备资产归属，设备管理的目标挂靠的第一责任人必须是作业线的负责人。这样，作业线负责人才能成为设备的主人，主动做好自主维护的工作，配合设备部门做好预防性、预测性和改善维修。道理其实也很容易理解，就好比我们买了汽车，我们就是汽车的主人，有责任维护好属于自己资产，因故障和事故产生的相关费用也是自己承担。
 
针对于过程作业线的目标是维修费用和事故停机，故过程作业线的信息化是以设备管理为主导的作业线类型。
 
设备管理的所有问题最终也会体现在备件管理上面，在绝大数企业里都会有存在备件库存高、闲置量大、维修缺件及采购质量、规格不符合现场需要。追其原因，备件使用者以需求为导向，仓储人员以降低库存为目标，采购人员以低成本为控制要点，再加上三方信息不共享，导致了三方抓瞎，而最终的结果是维修费用降不下来，生产效率不能保障，备件在库金额和闲置库存较高。
 
除了按照维修作业类别制定相应的采购策略，最重要的是借用现在电商的服务模式，构建企业内部的备件电子商务系统，建立O2O+B2B的备件电子商务系统，通过虚拟库存的建立，最大程度上利用社会资源，保证维修的及时性和库存的最低化。
2.3流水作业线的设备管理信息化解决方案
 
流水作业线在设备管理信息化构架和流程作业线的基本构架是一致的，只是不涉及到事故停机一项目标管控。但因为目标管理中有涉及作业效率问题，故要增加一个生产计划与统计模块。在以人工为主的作业线中，还应根据实际情况上线安灯系统、分段采集停机时数据、加载报警系统。一方面在于做到异常快速响应，另一方面也可将停机时数据进行分类，便于设备管理中MTTR(平均故障修复时间)、MTBF(平均故障间隔时间)的管控，便于对操作作业稼动损失的时间管控，便于对物料供应不及时和物料不良造成的损失时间管控。
 
2.4离散作业线的设备管理信息化解决方案
 
系统的自由度决定了管理的复杂度，离散作业中因为部分设备停机不会直接影响上游作业，于是库存和等待成了现场管理的常态，再加上多品种交叉加工，以及撤单和插单作业的影响，使得现场管理极其混乱，生产管理整日忙于救火。
 
针对这类企业，就需要利用物联网技术，通过信息技术模拟现实工厂，进而掌握计划执行动态，并通过精益和TOC约束生产改善手法，实施针对性的改善，以提高交货期。
 
在解决生产问题的同时，设备瓶颈也会凸现出来，那么在构架设备管理信息化时，构架和流水线的基本一致。但要注意在一些瓶颈设备(含瓶颈作业线)及关键设备上，必须关注其MTTR和MTBF两个指标，以保证这些关键制程能发挥其最大产能。
 
03、设备管理工业服务体系的建立
 
工业4.0虽然已经上升到国家战略层面，但绝非某一个企业或一个单纯的工业服务企业可以做到的。必须以管理咨询和信息化为主导，整合到故障诊断服务商，系统润滑服务商，甚至设备供应厂商，方能搭建起工业4.0的工业服务体系。

3.1 以目标为导向，以两化融合为载体，开展两化融合管理体系咨询服务

就当下的中国，大多数企业要么信息化管理处于空白，要么信息化与管理不兼容，无法做到指引企业进步，引导企业规范、高效管理的条件。故首先要解决的是管理理念和管理责任落实的问题，并在此基础上搭建两化融合体系，搭建信息化战略平台，使其信息化规划与企业发展战略相一致，相互促进、相互提高。

3.2 故障诊断与系统润滑工作开展

安定化是柔性化的基础，针对设备管理工业服务而言，就是要协助企业强化预测性维修，提高预测性维修的准确性。视作业线类型和设备装置的复杂程度，分为：

A：复杂装置及大型流程作业线，应对部分重点设备实施在线检测分析，包括DCS集散控制系统，在线振动检测设备的应用。

B：对于流水作业线的一些动作机器人，因关节的经常产生冲击应力，应采取状态监测技术的运用，以提前发现隐患点，避免造成停线时间损失。

C：对于一般的设备建议使用离线红外成像分析、泄漏分析仪、油液分析仪等其他适应的仪器，进行振动分析，以识别设备隐患状态，及时安排预测性维修，避免停机及大修造成的维修费用增加。

D：机械故障中80%与润滑不良有关，60%的润滑不良与选油有关。工业服务中，系统润滑必不可少，那么就需要工业服务企业具备指导企业正确选油、正确用油，规范润滑方式，做到按质换油。从而从整体上减少机械故障发生，延长设备使用寿命，同时良好的润滑，能使设备运行负荷降低，从而促进企业节能减排指标的优化。

3.3 重视设备前期管理中的维修性和可靠性评估

设备的结构越复杂，其可靠性要求会更高。而我国大多数的设备只是在使用功能上强化，而忽略了设备的可靠性设计，且在设计中未考虑维修方便性，造成故障识别和维修的困难。

要解决这方面问题，一方面在介入管理咨询业务时，要求企业对今后改造和设备引进时，必须要做维修性和可靠性评估，并发现现有设备中的这类问题，力求解决。另一方面，可联合一些设备供应商，使其具备维修性和可靠性设计的评估和优化能力，从根源上解决这一问题。

04、结束语

工业服务是工业4.0框架中至关重要的一个环节，伴随着物联技术和电子商务模式的发展，目前已经具备了技术条件。笔者抛砖引玉，主导搭建一个以管理咨询作为目标需求导向，以信息化技术实现作为目标和大数据的管控方案，以故障诊断、系统润滑、设备供应商等供应商配合实施的技术解决方案，搭建全新的工业服务体系。旨在集合市场资源，迎接将到来的工业4.0时代，为广大的工业企业提供更适宜的服务，实现共同成长。