TPM在化工行业的应用

TPM在化工行业的应用

1.摘要

TPM 是以设备的维护管理为切入点，通过所有员工积极参与的自主保全活动与点点滴滴不断改善的过程，为企业构筑防患于未然的机制，它对降低生产成本，提高生产效率，改善企业经营管理，增强企业竞争力起到重要作用。

一般的企业在推广TPM 活动的过程中，都会按照一定的顺序（准备-实施-保持）但进行到一定程度的时候会发现没有了方向，也不知道进行的如何。在分析化工企业所具有的安全性高、对环境影响大、生产工艺连续等特点基础上，搭建适合化工企业的TPM框架；然后根据框架构建TPM 审核体系，建立具有针对性的审核模型。通过对企业的审核，发现企业设备管理中的薄弱环节，制订详细的行动计划并付诸实施。而这制定的实施的计划必须有力的去执行，如果总是想象，那只能成为纸上谈兵。

2.TPM相关内容

2.1 TPM发展的背景

随着世界进入21世纪信息时代，企业在参与世界范围内的竞争的同时也在不断的提高自己的加工能力和水平，装备水平显著提高，设备开始向大型化、精细化、自动化、智能化和技术综合化和功能多样化方向发展。化工行业作为现代企业的一个有机组成部分，近些年来无论是在生产规模还是在装备水平上都有快速的发展。加强和改善设备管理，不仅是提高生产效率，降低维修费用的需要，也是企业节能降耗和提高企业安全等级，降低环境风险的要求。

设备管理是以企业生产经营目标为依据，运用各种技术、经济和组织措施对设备从规划、设计、制造到使用、维护/维修、改造乃至报废的整个寿命周期进行全过程的管理。设备管理的发展从20世纪的50年代的事后维修阶段开始，先后经历了预防维修阶段，以可靠性、维修性、经济性的生产维修阶段，以及预测维修、状态维修、后勤工程学、综合工程学。1971年日本设备管理协会的中岛轻易在总结20多年的设备管理的理论和实践的基础上，提出了TPM的管理理念。以他为主的一批日本管理学家对TPM理论又进行了完善，从而形成了比较完整的TPM管理理论。

TPM设备管理理念的应用首先给企业创造了可观的经济效益。日本的西尾泵厂在实施TPM之前，每月故障停机700多次。在TPM推广的之后的1982年，已经做到了无故障停机，产品质量也提高到100万件产品仅仅有11件次品，西尾工厂被誉为“客厅工厂”。加拿大的WTG 汽车公司在1988年推行TPM，三年时间内，其金属加工线每月故障停机从10小时降到2.5小时，每月的计划停机时间从54小时降到9小时。其活动顶生产线废品率减低68%，人员从12人减少到6人。国内的河北保定天鹅股份有限公司于2005年开始推广TPM，一年后的数据统计分析显示，设备综合效率平均提高7.8%, 产品优等率平均提高4.27%。

也许对于大多数企业，都是只是重视结果，而忽视了生产的过程，对于问题，往往就是出在细节处，虽然很多的企业都有一整套的管理体系如质量管理，设备管理，生

产管理和人力资源管理，承包商管理等，在这些管理体系中会或多或少的发现有内容与TPM 所涉及的8 大支柱的内容是交叉的或者说是被TPM 所涉及到的，这种交叉覆盖的内容也就没有必要重新来过。针对这类企业，需要就目前的企业管理水平来判断该企业和实施TPM 所应具备的基本条件还有多少差距。也就是说，在执行力和问题反馈的问题上做的还不够完善，

而TPM所要求的就是全效率、全系统和全员参加，这也正考验了一个公司全员的团结性。

TPM 审核体系是该公司能否很好的实施TPM规划的重要部分，通过审核反馈不仅可以帮助了解TPM 实施过程中出现的问题和薄弱环节，并在下一步的行动中进行改进。它相当于TPM 的一个自我诊断和纠正系统。有了它，可以帮助我们不断的改进和完善TPM 实施，从而为企业的整个设备管理提高到一个新的水平提供帮助，最终的目的可以使企业效益，文化建设等上一个新的台阶。

化工类企业的设备管理重要性是有其特点决定的，在化工企业中实施TPM 完全可以使企业设备管理规范化，节约化。而建立TPM 审核体系是对TPM 实施的过程不断修正、反馈和监督。使TPM 推广过程由开环机制变成闭环，从而弥补企业管理中的一些不足之处。

2.2 什么是TPM及TPM最近发展情况

2.2.1 TPM定义

TPM是工厂全面改善活动（Total Productive Maintenance）的英文缩写，它原来的狭义定义是：全体人员，包括企业领导、生产现场工人以及办公室人员参加的生产维修、保养体制。TPM的目的是达到设备的最高效益，它以小组活动为基础，涉及到设备全系统[1]。

1989 年，TPM被重新定义为广义的TPM，它是指以建立不断追求生产效率最高境界（No.1）的企业体质为目标，通过公司领导到第一线员工全员参与的PG（创新小组）改善活动，构筑能预防管理及生产工序中所有损耗（Loss）发生的良好机制，最终达成损耗的最小化和效益的最大化。简单地说，TPM活动就是全员参与的工厂全面改善活动[2]。日本的TPM与原来的生产维修体制相比，主要的特点是一个“全”字，这个“全”字有三方面的含义,即全系统，全效率，全员参加。

所谓的全系统是指生产维修的各个侧面均包括在内，如预防性维修、维修预防、必要的事后维修和改善维修。全效率是指设备生命周期费用评价和设备综合效率；全员参加是指这一维修体制的群众性特征，从公司经理到相关科室，直到全体操作工人都要参加，尤其是操作人员的自主小组活动。TPM活动的内容分为八个方面，通常叫做八大支柱或者八个分科，即个别改善、自主保全、专业保全、初期改善、品质改善、人才培养、环境改善和事物改善。TPM的对象可以涉及到企业经营管理的所涉及的所有方面和部门。因此企业在完成日常工作的基础上，通过积极参与各分科的活动，就可以达到提高部门管理水平的目的。针对不同的行业和部门，TPM都有相应的方法，主要有自主管理、主题改善、专业保全、情报管理、事物革新、安全管理、品质保全，5S和教育培训，而5S和教育培训是其它各支柱活动的基础。

2.2.2 TPM的最新发展

目前世界范围内的TPM已经发展到第3 代，它以减少16 大损失（原来的8 大损失）为基础，达到如下的目标：检查和弄清本企业的总损失情况；弄清本企业的利润损失；搞好本企业的维修基准4M；建立短、中、长期发展规划；优化PQCDSM（产品、质量、成本、交货期、安全与劳动情绪）。原来的5S变成了4S，以前的5S（整理、整顿、清洁、清扫、素养），相当于现在的4S中的GS（现场满意）；还有其它的S为：CS（客户满意）、ES（雇员满意）、SS（社会满意）。

2.2.3 TPM在我国的企业的应用

中国企业推广TPM 活动,是由中国企业管理协会在20 世纪80 年代开始,向设备管理活动中导入PM 和TPM 开始的.为适应设备的技术进步，以及市场竞争日益激烈的要求，研究运用TPM 这一世界性的成功的设备管理方法，建立企业全员生产维护管理体系，从系统工程的角度出发，对设备实行全员、全系统、全过程管理，把设备寿命周期成本最小作为追求的目标，充分发挥设备的综合效能，建立适应本企业特点的符合中国文化特点的设备现代管理体系，以实现企业生产经营目标，提升其核心竞争力，不断适应我国加入世界贸易组织后的国际竞争的需要。

我国自上世纪80 年代引进TPM管理理念后，经历了模仿到消化吸收的过程，广州大学信息与机电工程学院李葆文教授在研究TPM管理体制的基础上提出了一种适应中国国情和企业实际的新型设备管理模式TnPM（Total Normalized Productive Maintenance）[9]，是中国式的TPM，是中国设备管理发展的一种新模式，它着重于生产现场的设备管理，是以提高设备综合效率为目标（全效率），以全系统的预防维修体制为载体，以员工的行为规范化为过程（全过程），全体人员参与为基础（全员）的生产和设备保养、维修体制。TnPM在TPM的基础上更加强调规范，通过规范和全员参与改变员工的行为习惯和思想意识，改变长期以来“用”者不管设备维护，“修”者不知设备状况的矛盾，达到全员共同致力于设备综合效率最大化。它以设备综合效率和完全有效生产率为目标，以全系统的预防维修系统为载体，以员工的行为规范为过程，以全体人员参与为基础，主张根据企业的设备状况、工人素质和技术水平，制定指导操作人员、维修人员以及生产辅助人员全员参与的设备管理作业规范。

2.3 TPM的应用

2.3.1， TPM实施的步骤

2.3.2 公司需要开展的五大支柱及生产部需要的八大支柱

2.3.3 TPM与品管手法

据说某家企业在应征大专新进人员，QCSTORY（解决问题的步骤）为必考题，解决问题的步骤（现状把握→目标设定→原因分析→对策拟定与对策实施→效果确认→标准化），各家企业名称或作法虽有所不同，但整个架构与逻辑大同小异。当然在解决问题的过程中，所使用的手法有QC七大手法及QC新七大手法、IE、VA/VE、QCC等。

为了让TPM的特色能呈现出来，将其定义说明如下：

1. 追求生产系统效率化的极限（总合的效率化），以改善企业体质为目标。

2. 在现场现物架构下，以生产系统全体寿命周期为对象，追求“零灾害、零不良、零故障”并将所有损失在事先加以预防。

3. 生产部门之外还包括开发、营业、管理等所有部门。

4. 上自经营层下至第一线的员工的全员参与。

5. 经由重覆小组集团活动来达成零损失的目标。

TPM所使用的手法与QC STORY观念与逻辑有异曲同工之妙，尤其是WHY！WTY！分析手法，只是表格设计各有不同，就算同样是使用QC STORY各家企业展开的表格也有所不同PM分析手法是TPM活动中较为特殊的手法，即然是日本设备协会发展出来的手法，当然它的特色就是站在设备的源头作分析的一种手法。

PM分析是将现象（Phenomena）作物理（Physical）分析，并从结构上（Mechanism）作分解说明，并取其第一个字母组成，最适合用于改善慢性损失，以下示意图说明：

在解决品质问题时，如果品质不良率很低，但基于某些市场因素或其它因素的考量，必须加以解决时，这时PM分析就是你的好伙伴，当然能够用原有的品管手法解决，就不要刻意用PM分析手法，因为这样会提高工作的复杂程度。

2.3.3.1 TPM与品质的保养

1．以不产生品质不良之产品的设备为目标，来设定零不良之条件，并依时间序列点检及测定该条件。

2．确认该测定值在标准以内，藉以预防品质之不良。

3．观察测定值之变动情形，预知发生品质不良之机率，以便事先采取防患对策。

为了防患由于设备及加工条件所引起的品质不良于未然，可将品质保证活动与设备管理活动结合起来，藉以探讨品质特性与原材料条件、方法条件及设备精度等之关联性，以便设定不产生不良之设备条件。这种条件设定，就是将不良要因明确化，亦即为了生产良品，就应该设定并维持其原材料、加工方法及设备精度等条件，且以自主保养活动与技能教育训练所培养出对设备专精的操作人员为基础，进而谋求对所设定之条件进行维持管理，以实现零不良之目标。以上所述就是品质保养的基本思路（下图）。

品质保养的基本思路：

此一测量值在超过所设定基准值前就能采取对策之做法。推行品质保养的前提条件

要实现「经由设备制造品质」，就必须做到以下几点：

A、彻底排除强制劣化，而保持只有对自然劣化所进行之「安定的设备状态」。

B、从管理者到操作人员对设备具有专精为其前提条件，且必须满足下列四项条件：

1、实施排除强制劣化：在设备具有强制劣化的状态下，即使要管理设备精度也会受所构成零件寿命变短，且很难进行点检。

因此，必须透过自主保养活动，彻底推行排除强制劣化，并减少零组件之寿命不均匀，并追求寿命之延长，才易进行品质保养。

2、培养对设备专精的人才：管理者理应要使操作者对本身的设备很了解，同时也要使他们具备维持管理之能力；换言之，为了要实现「零不良」必须维持「人、机系统」的平衡状态来从事生产活动。

因此，必须培育具有能及早发现「似乎会产生不良」之异常原因及能迅速对该异常采取正确措施之操作人员。为了使生产部门的操作人员能对设备具有专精，实施自主保养、个别改善、PM分析研习会及技能训练就变得很重要了。

3、设备「零故障」运动：在推行品质保养上极为重要的是要将设备停止型故障及机能降

低型故障减少到「零」，尤其是要将品质与设备（设位、零件）条件之关联明确化，并能开发与应用诊断技术，期能以此诊断技术判断其劣化之条件。

4、新产品或新设备之MP设计：从产品设计或设备设计阶段，就必须建立起不会产生不良产品或设备之制造体制。

2.3.3.2 品质保养与TPM活动中各支柱（各活动）的关系

2.3.3.3 品质保养展开的十个步骤

品质保养的十个步骤展开如下表所示,其活动手法旨在于进行不良现象之确认、不良发生工程调查、3M（原料、设备及方法）条件调查分析、3M条件不适合之对策检讨和复原、良品化条件不确定者之解析评估与3M条件缺陷改善。

步骤内容注意点

品质改善准

备

1 现状确认

(1) 确认品质规格、品质特

性

(2) 制作QC单位工程流程

图

(3) 品质不良状况与现象之

调查层别

应维持之产品品质特性值要明确化

设备系统机构、机能加工原理、顺序等要明确

掌握工程品质不良发生状况

层别不良现象

发生不良现象单位工程要明确化

调

查

2

发生不良工

程调查

制作QA矩阵，并对不良项目

这发生单位工程调查

单位工程与不良项目之关联性调查

2.3.4 TPM与安全

2.3.4.1 一般工厂在日常生产活动中安全管理主要存在下列几个方面的问题：

1．追究事故的原因时，常有一种为了责任不要波及管理者或作业人员的心态，以致发生的原因常混沌迷离而呈模糊状态，而真实的原因（发生源）无法被明确认定。

2．未培养在工业安全方面专精的技术人员，故无法系统的追究事故的原因及建立对策。工业安全活动未在强有力的领导能力之下被推动，也没有相关的权限设定。

3．即使是主管或是工业安全方面的技术人员，也无法将事故的发生源以「现场、现物、现象」三个方面来使其明朗化，往往仅以护栏、扶手、或安全防护罩等治标不治本的方法来作为解决对策，最后不了了之。

4．并未开发出除惊吓警惕法、危险预知训练、动作复诵确认法之外的新的工业安全活动。即使发生许多工伤事故，但仍然重复着类似的作业，并未以作业解析的结果来对应废止哪些属于不良作业或危险作业。

2.3.4.2 依据TPM的工业安全管理，其基本原则为：凡可能导致劳动灾害、工业安全事故的发生源，务必使其明确化，且要用心考虑其对策并加以实施。

2.3.4.3 工业安全活动措施

2.4 TPM在化工行业的应用

2.4.1 化工行业设备管理特点分析

1 设备的安全性要求高

化工企业一般归属于流程制造，具有连续生产的特点，其原材料或者产品为化工产品，而生产过程的化学反应可能会产生副产品。化学反应一般在反应釜中进行，需要一定的条件（压力，温度和催化剂等），反应的过程比较剧烈，有比较大的危险性，可能会导致爆炸，直接后果是人身伤害；而原料和产品的传输一般使用管道，很难有比较直观的了解。所以化工企业对于安全的要求是非常高的。

化工企业的在生产过程中使用的有毒有害原材料包括化学反应以及生产的产品或者生产过程中产生的附属反应产生的附属产品，排放的废气废水废渣都对环境产生巨大的影响。即使企业安装了废水废气的处理系统，维护这些系统的正常运行和合格排放是巨大挑战。而生产过程中出现的跑、冒、滴、漏都会直接导致环境的污染。07年夏天无锡太湖水的蓝藻时间直接的结果是无锡提前两年于年底关闭了772多家的化工企业。化工设备发生故障导致失效，对环境的和安全的影响将被提到优先考量的地位。

2 设备的排放物质对环境的影响大

化工行业因为会处理危险物质或有毒物质，有些则在高温、高压高噪音的作业下工作，基于这些原因，一旦发生爆炸，将会直接导致周围环境的污染和人员的身体伤害。液体、粉末的溢出和发散是经常发生的事情。即使在正常生产的情况下，其产品以及生产过程中产生的附属产品以及三废（废气废水废渣）对环境的影响也是巨大的，所以在这行业里大部分从业人员均认为污染是不可以避免的。而且大部分也都认为处理腐蚀的化学物质时，很容易生锈是非常正常的。但随着国家经济的发展，人们对于环境的清洁以及人身体的安全要求越来越高，不重视环境保护和安全生产以及越来越没有市场。

3 设备的种类繁多，数量庞大，控制复杂

化工行业的设备可以分为静止设备和旋转设备两种。静止设备（如反应釜，受槽、塔热交换器、锅、储存槽、加热炉等）无法从设备外部看到里面的反应，为了让操作者观察内部的反应情况而设置有观察孔。旋转设备则包括泵、搅拌、减速箱、电机、压缩机等。而一般的机械加工组装工业的工厂里面，操作员可以随时看到工作的进行状态。与塔、槽、热交换器、蒸发器、热交换器截然不同的设备有管道、仪表、电气控制、压力和流量开关等。与这些和生产流程密切相关的技术涵盖了机械、电气、电子、化学、物理等广泛学科。

化工企业的原材料中一般都会用到强腐蚀性的酸和碱以及一些易燃易爆的化学品，这些原材料的储存使用的储槽或罐都需要耐酸碱，这对设备的性能和材质的要求产生比较大的影响。对于管道一般采用不锈钢内衬特氟隆，而泵体一般采用磁力泵。

机械加工行业的设备，虽然有搬运机器等大型设备或连接成生产线的设备在运转，但大部分的设备还是以单机的形式存在，分别由各设备自行控制，具有离散性企业的显著特点。然而，化工行业的设备的控制大部分集中在控制室，运用DCS系统在控制室决定设备的运转条件以及控制设备的运转，修改各种工艺参数。控制部分一般除了使用DCS（distribution control system）或者PCS（process control system）比较复杂之外（工艺参数如：压力，温度以及流量等会直接影响产品的质量），个体相对比较简单（由比较多的安全连锁装置），这和离散性企业个体设备的控制非常复杂是不同的。

4 设备故障对生产损失影响大

计划维修（Planning Maintenance）是化工行业的一个特征，也就是停机维修（Shutdown Maintenance）。停机的周期因工厂而异，从一个月到一个星期，实施频率有一年一次，一年两次以及一年三次等等。计划维修因为要停机，所以工期会拉长而增加停产损失。但如果修理不落实，则在下一次维修之前会可能发生很多的故障。此外若定期维修的周期拉长，会增加定期修理的费用。化工设备由于其产品的特点，导致其维修模式基本上仍以计划维修体制为主，大多按照设备不同的修理周期进行设备大修、中修和小修，常常造成维修的过剩或者不足，甚至发生损坏性维修，影响设备的寿命。

一般来说，每年必须停机一次做定期保养，但如果设备状态较好可以延长到每两年定期维修一次。定期维修的费用金额庞大，如果可以延长维修的周期，则对于计划维修的预算的经济性是很有利的。TPM 活动对这些工厂的贡献是可以预见的。同时进行自行检查时，有效运用设备诊断的预防性维修也是不可或缺的。

设备故障有很多种情形是相同的，在化工行业中发生的设备故障大多数都是以下的情