降低800轧线电气系统故障率

2012年4月,单位：本钢特钢厂倡导者：马文才黑带：崔岚,降低800轧线电气系统故障率,七,1,D1.项目背景D2.与战略关系D3.顾客及CTQD4.项目范围D5.Y的定义与分解D6.基线与项目目标D7.预计效益D8.人力组织D9.团队章程D10.推进计划D11.项目授权书D12.阶段小结,定义阶段目录,2,2011年800轧线电气系统故障时间平均达到281.6分钟，不但不能满足厂机动科下发的233分钟指标，而且目前其显然是轧线产量突破的阻碍。2012年特钢厂计划钢材产量80万吨，主要生产集中在800轧线，800轧线设备电气系统的运行效率对产量影响颇大，降低电气系统的故障率，可以有效的减少热停时间，提高生产效率，对我厂实现产量的突破意义重大！因此，选定“降低800轧线电气系统故障率”作为公关课题。,D1-项目背景,3,厂矿经营战略,公司经营战略,建设精品板材生产基地和具有国际竞争力的现代化钢铁企业，保证质量的基础上使产量更上一层楼。,为实现特钢厂本年度产量80万吨的终极目标，减少热停时间，提高生产效率。在保证设备机能充分展示的前提下，使设备的可开动率最大化。,部门经营战略,通过不断地设备功能完善和技术改进，以及创新合理型设备管理体制的实施，完成热停指标。,BB项目,降低故障率,降低故障率，为生产提供可靠的保障！,D2-与战略关系,4,顾客,顾客的声音VOC,内部顾客生产部门外部顾客棒材终端用户,减少热停时间，保证生产的顺利进行，完成预定产量。保证棒材的顺利交货，提高企业在市场中的竞争力。,项目CTQ降低设备系统故障率,D3-顾客及CTQ,5,坯料,轧钢车间设备,钢材,供应商,输入,过程,输出,客户,D4-项目范围,编组台架,小棒冷床,大棒连轧机组,大棒锯,小棒锯,过跨运输机,大棒冷床,小棒连轧机组,小棒收集,初轧机,加热炉,矫直机,6,D5-Y的定义与分解,Y定义,800轧线电气故障率（计算公式：月电气故障时间/日历时间）说明：停机时间包括故障停机、定修和生产计划停机等，如若将日历时间中故障时间以外的时间除去，那么分子、分母都变成了变量，不利于故障率研究的专一性。,y定义,y1.故障时间y2.故障次数,7,D5-Y的定义与分解,从左侧2个柏拉图中我们可以看出：电气故障时间占2011年全年停机时间的10.7%；电气故障次数占总的停机次数的23.6%。电气系统的停机时间居高不下且状态不稳定，而且故障次数的比重相对来说偏高，所以研究电气故障的频次并将其设为y2显得尤为有意义。,8,0.64%,目标,极限水平,D6-基线与项目目标,基线,0.14%,0.079%,2011年月平均故障率,厂机动科限定每月电气热停时间不得超过233分钟；依据这个标准且为了追求卓越，我们将目标定为60分钟，即故障率不得超过0.14%,历史最好水平为2010年2月热停时间为34分钟,9,预计年收益：计划钢材年产量吨钢固定费用1-（1-平均故障率)/(1-目标故障率）8000004621-(1-0.64%)/(1-0.14%）=1850587（元）,无形效益：1.保证生产线设备的连续运行，提高产量，力保月、年产量完成；2.设备管理切实有效；3.设备本身特性充分体现，使用寿命延长；4.点检方法不断完善，预防措施切实有效；5.点检员责任心增强、技术水平提高。,D7-预计效益,10,D8-人力组织,黑带：崔岚,1.初轧区电气设备故障分析2.措施实施者3.相关数据收集者4.区域项目推进责任人,1.协助黑带工作2.负责项目实施3.数据收集整理4.会议记录等工作,流程专家张东海,流程专家杜晓雷,绿带张欣,流程专家李鹏飞,流程专家张岩,倡导者：马文才,1.大棒区电气设备故障分析2.措施实施者3.相关数据收集者4.区域项目推进责任人,1.小棒区电气设备故障分析2.措施实施者3.相关数据收集者4.区域项目推进责任人,1.技术改进措施的制定2.设备管理制度的制定,黑带导师:童家格,11,D9-团队章程,总则为追求六西格玛卓越管理理念，变革企业文化，把六西格玛理念融入质量管理，形成本钢企业文化，通过六西格玛项目实施，认真推进集团公司六西格玛实施工作。,项目推进明确项目推进方式：每月一次会议推进，每完成一项工作进行一次汇报、检查、考核。明确团队成员的沟通方式：定期召开有效的会议。确定团队会议行为准则：为保证会议的工作效率，所有人员必须遵守会议准则。,项目考核奖励办法：阶段小结时对完成工作效果好的成员给予奖励，并在项目推进会上给予表扬。惩罚办法：阶段小结时对不按时完成工作及工作效果较差的成员在项目推进会上给予批评，一贯不按时完成者取消成员资格。,12,D10-推进计划,4月,开始日期:4.6完成日期:6.3工作计划:1.授权书2.D阶段内容填写,5月,开始日期:4.6完成日期:6.3工作计划:1.过程分析2.筛选因子,6、7月,开始日期:6.4完成日期:7.29工作计划:2-T检验,8、9月,开始日期:7.30完成日期:9.19工作计划:改善措施,10、11月,开始日期:9.20完成日期:11.2工作计划:控制、标准化及结题,变化值,时间,Define,Measure,Analyze,Control,Improve,13,扫描件,D11-项目授权书,14,D12-阶段小结,完善项目授权书,启动黑带项目。确定项目流程范围，绘制项目流程图。按照公司战略目标，市场调查反馈客户的关键要求。确定项目指标，明确项目要解决的问题。确定项目基线水平、标杆水平，项目目标，预计项目收益。组建项目团队，明确团队成员主要职责，制定团队章程，召开团队会议等。制订项目日程计划表，明确各阶段需要完成的工作。,15,M1.测量系统分析M2.数据收集计划书M3.过程稳定性分析M4.过程能力分析M5.微观流程图M6.因果矩阵M7.FMEAM8.快速改善M9.二次FMEAM10.阶段效果对比M11.阶段小结,测量阶段目录,16,M1-测量系统分析,由于事故的故障时间是由调度在ERP网络统一停机立案，而且开始和停止的时间点都是通过电脑中的“北京时间”获得，时间的量具不存在偏差，测量系统可靠！,17,M2-数据收集计划书,18,M3-过程稳定性分析,结论：P值=0.8860.05，数据成正态分布。,经过检验第17个观测值出现异常，当日飞剪误动作导致轧机夹钢所以处理时间过长。,故障时间的概率图,故障时间的I-MR控制图,19,M4-过程能力分析,结论：Cpk=1.25，Ppk=1.16，1.33Cpk1过程能力一般，若制程因子稍有变异可能产生不良危险，应利用各种资源提高过程能力。,故障时间的过程能力,20,M4-过程能力分析,暴露问题、解决问题！,精益生产的第二个核心思想,21,改善前,改善后,改善措施：在原检测位置增加一个热金属检测器，构成“或”关系，避免了信号出现缺失的情况。,快速改善：对于飞剪因子的改善,M4-过程能力分析,22,在岗位点检卡中明确操作人员班前检查热检检测路径中是否有水管等异物的遮挡。,M4-过程能力分析,改善标准化,23,M4-过程能力分析,通过快赢将异常点对应设备隐患基本排除，系统再无异常点、过程能力稳定。,改善效果对比,24,坯料,大棒钢材,初轧,大棒连轧,大棒锯切,Y,M5-微观流程图,小棒连轧,横移编组台架,过跨运输机,大棒冷床,小棒冷床,小棒锯切,小棒收集,小棒钢材,输出,输出,输入,输入,是否可控,是否可控,运输辊道温度辊道现场湿度,PDA通讯网络飞剪轧机风机电力电网,TC27维护人员责任心检测元件环境温度光栅,操作人员操作水平点检员现场经验电磁阀继电器大棒锯房内环境,接近开关备件使用寿命短备件制造周期长TC30,PCS7程序Wincc画面检测元件位置,6#飞剪传动装置电网操作人员反应能力电机温度,关键备件储备裙板维护人员责任心,冷剪检测元件小棒锯房内环境点检员现场经验,维护人员技术水平VR52辊道点检员业务能力,CCCN,CCCCN,CCNC,CCCN,NCCC,CCC,CCNCC,CCC,CCNC,CCC,Y,.,.,.,.,25,M6-因果矩阵,26,M6-因果矩阵,27,M6-因果矩阵,28,M6-因果矩阵,评分原则0：对是否产生故障无影响1：对故障的产生极小3：对故障的产生影响一般9：直接且会产生严重影响,红色字体：主要因子筛选黄色字体：个别因素由于影响较大，值得提出考虑,29,M6-因果矩阵,我们从39个输入因子中进行降序排列,从中筛选出了14个影响不良的输入因子,下一步将分别对各故障的重要输入因子再进行FMEA,进一步找出最关键的输入因子.,2,30,M7-FMEA,31,M7-FMEA,32,M7-FMEA,33,改善前,改善后,改善措施：承载电流比固态继电器更高的光耦合继电器的应用基本杜绝了液压电磁阀的触点粘合故障。,快赢1：对于电磁阀继电器因子的改善,M8-快速改善,34,快赢1：对于电磁阀继电器因子的改善,M8-快速改善,改善成果推广,将编组台架、小棒锯区、打捆机的阀台电磁阀控制继电器相继更换为光耦合继电器。,35,改善前,改善后,改善措施：将检测元件的传动方式改为螺扣式，提高了传动行程的精度，同时拉开了和“红钢”的距离，检测元件的寿命得到了保障。,快赢2：对于检测元件因子的改善,M8-快速改善,36,改善前,改善后,改善措施：通过新增变频器对辊道电机实行分级调速大大降低了故障次数。,快赢3：对于辊道因子的改善,M8-快速改善,37,改善前,改善后,改善措施：由于在小规格棒材生产时需要“穿水”，所以在辊道间会产生很大的雾气，加装风扇可以有效的减少雾气。,快赢4：对于6#飞剪因子的改善,M8-快速改善,38,M9-二次FMEA,39,M10-阶段效果对比,由上图可以看出通过几个快速改善，2012年的月故障时间“大体上”呈下降趋势，但是距离我们的目标“60分钟”还有一些差距，这也从侧面说明了必须对其他的权重因子进行分析、处理。,40,M10-阶段效果对比,对于y2故障次数2012年1月、4月的对比柱状图,改善前,改善后,41,M11-阶段小结,X1:VR52辊道X2:PDAX3:通讯网路X4:接近开关X5:冷剪X6:轧机风机,对2次FMEA后120分以上的输入因子作如下分类，确定需在下一步验证的共6个X,运用六西格玛统计工具，进行测量系统分析、过程稳定性分析、过程能力分析。得到六西格玛水平，还需进一步改进。进行流程图分析及绘制FMEA和因果矩阵图。筛选要因，并做快速改善。,42,A1.重要X比例A2.快速改善A3.采取部分改善后的三次FMEAA4.对X因子的显著性验证A5.阶段效果对比A6.阶段小结,分析阶段目录,43,A1-重要X比例,结论：经过M阶段改善后，通讯网络、PDA、冷剪、VR52辊道、轧机风机、接近开关故障比例仍然很大，但是这些因子基本是可控制的，所以我们将在A阶段继续进行改善、分析。,2,44,问题的提出：9#操作台操作人员与10#操作台操作人员对于VR52辊道的控制经常失效。,快赢1：对于VR52辊道因子的改善,A2-快速改善,头脑风暴法！集思广益,9#台主控,10#台主控,改程序,加接触器,团队会议,45,硬件的改善,改善措施：对容易产生失效控制的5台辊道电机分别单独增加接触器，方便这5台电机编组，可以很容易的进VR51或VR52的组，从而实现9#或10#台的单独控制。,快赢1：对于VR52辊道因子的改善,A2-快速改善,46,软件的改善,改善措施：运用PCS7软件，对控制VR52辊道转动的模块输出端分别增加“与”块，使这5个电机的控制具有独立性。,快赢1：对于VR52辊道因子的改善,A2-快速改善,47,从二次FEMA中我们可以看出“轧机风机”因子的潜在失效仅仅是风机故障，如风机电机单相、接地等非常易处理的小故障。但是失效造成的后果却是异常严重的，因为当风机报故障时，轧机会立即停机，如若此时正在过钢，钢材可能夹在轧机中，这样处理的时间会很长且易造成设备的损坏。这说明风机故障的优先级被设计得非常高，降低优先级的做法显然是不科学的，但是我们可以让操作台画面报警、同时给予轧机停止一个延时信号，保证钢材的顺利通过、避免夹钢，然后用很短的时间处理风机故障。,快赢2：对于轧机风机因子的改善,A2-快速改善,可行性分析,48,增加预报警功能,改善措施1：在Wincc画面中增加报警功能，当轧机风机出现故障时，在操作台画面中会显示：轧机将在150秒后停止。给操作人员一个反应时间。,快赢2：对于轧机风机因子的改善,A2-快速改善,49,对逆变器参数的改进,改善措施2：在逆变器启、停条件中特别对风机的数据作了优化，为风机信号增加了150秒的延时，使轧机的响应减少，给操作人员充分的反应时间，避免了长时间的热停。,快赢2：对于轧机风机因子的改善,A2-快速改善,50,改善前,改善后,改善措施：将小棒锯区检测元件的位置合理的更改，大大减少了其损坏的频率。,快赢3：对于小棒锯区接近开关因子的改善,A2-快速改善,51,快赢4：对于冷剪因子的改善,A2-快速改善,深度剖析原因！,电磁干扰,52,重新铺设电缆,改善措施：将冷剪控制电缆更换为铠装屏蔽电缆，尽量避免电磁干扰。,快赢4：对于冷剪因子的改善,A2-快速改善,53,改善后,改善措施：并且为了消除信号衰减在线路中增加中继器。,快赢4：对于冷剪因子的改善,A2-快速改善,54,A3-采取部分改善后的三次FMEA,55,A4-对X因子的显著性验证,假设：Ho：1月份故障时间小于等于6月份；Ha：1月份故障时间大于6月份。从而间接证明改善是否对故障时间有影响？1月产生29次故障；6月产生21次故障。分别对两个月每次故障时间（计量型）记录数据收集人:张欣对收集数据采用双样本T检验,结论：两个月数据符合正态分布,56,A4-对X因子的显著性验证,功效和样本数量双样本t检验检验平均值1=平均值2（与）计算平均值1的功效=平均值2+差值Alpha=0.05假定标准差=2.809样本目标差值数量功效实际功效6.4550.90.951238样本数量是指每个组的。,结论：1月、6月的样本量完全满足条件,57,A4-对X因子的显著性验证,等方差检验:1月,6月95%标准差Bonferroni置信区间N下限标准差上限1月292.411513.136794.443136月211.830352.481473.79386F检验（正态分布）检验统计量=1.60,p值=0.281Levene检验（任何连续分布）检验统计量=2.45,p值=0.124,结论：P=0.2810.05，所以1月和6月故障时间的方差相等。,58,A4-对X因子的显著性验证,双样本T检验和置信区间:1月,6月1月与6月的双样本T平均值N平均值标准差标准误1月2915.043.140.586月218.592.480.54差值=mu(1月)-mu(6月)差值估计:6.448差值的95%置信下限:5.113差值=0(与)的T检验:T值=8.11P值=0.000自由度=47,结论：P=0.0000.05，所以拒绝原假设，同时表明1月的故障时间确实比6月高，也就是说对相应因子的改善真正起到了作用。,59,A5-阶段效果对比,接近开关故障次数,8,1-6月,7-10月,2,60,A5-阶段效果对比,通过以上部分快速改善后，设备故障有了很大的改善，效果十分明显，基本上得到控制；但是通讯网络和PDA占故障比例依然很大，这样需要我们在下一阶段对其采取控制。,61,A6-阶段小结,X1:通讯网络X2:PDA,利用双样本T检验的六西格玛工具验证了故障时间减少的趋势，通过部分快速改善以及3次FMEA后，VR52辊道、冷剪、接近开关、轧机风机四项基本得到了控制；在下一阶段我们将继续对以下因子作出改善：,62,I1.提出改进方案I2.确定实施方案I3.四次FEMAI4.阶段效果对比I5.阶段小结,改进阶段目录,63,I1-提出改进方案,64,I2-确定实施方案,65,I2-确定实施方案,快赢1：对于通讯网络因子的改善,改善措施：对易产生网络中断的操作箱单独设立通讯CP模块，减少其他通讯的负荷。,66,I2-确定实施方案,快赢1：对于通讯网络因子的改善,改善措施：将抗干扰性能不强的双绞线更换为光纤，保证通讯的稳定。,67,I2-确定实施方案,快赢1：对于通讯网络因子的改善,68,PDA为我们提供生产过程数据的采集与分析，尤其对分析设备的故障起到至关重要的作用。一直以来我们大棒线和小棒线共用一台PDA，由于数据采集点有限，所以难以满足我们的需求。2012年7月PDA备件到货且IBA公司技术人员的现场调试，使我们大、小棒线的数据采集点完全够用，为日后的故障分析诊断提供了可靠保证。,快赢2：对于PDA因子的改善,I2-确定实施方案,69,快赢2：对于PDA因子的改善,I2-确定实施方案,左图为5V轧机的实时电流、转速数值，PDA对现场的监测点实现了时时监控，减少故障的分析时间。,70,I3-四次FEMA,71,I4-阶段效果对比,2011年,2011年,72,I4-阶段效果对比,由上图可以看出通过几个快速改善，2012年下半年的月故障率持续降低，且距离目标0.139%差距越来越小，这说明我们对因子需要持续改进。,73,I5-阶段小结,通过以上改善发现通讯网络每月故障次数、时间大大降低了；而且在PDA地帮助下分析故障的时间也减少了。在下一阶段我们将继续对因子进行跟踪，从而进一步掌握其动态规律进行控制，且按照现在的控制方法通讯网络还有很大的改善空间，我们将在下一阶段对其作进一步的控制。,本阶段对通讯网络、PDA制定改善方案，并进行实施。同时并保持已观测的效果，到本阶段结束，目前效果良好。对两个因子进行四次FEMA，通过对比已观测的数据，验证改善的成果。,74,C1.持续改进的五次FEMAC2.控制计划C3.标准化文件C4.阶段效果对比C5.过程能力对比C6.财务收益C7.阶段小结,控制阶段目录,75,C1-持续改进的五次FEMA,对于通讯网络因子的持续改善,改善措施：由于9月份网络故障又出现一次“闪断”，说明我们的快赢还有改善的空间，改善措施依然存在不足。所以在程序中对OS01-OS07分别增加了600ms的屏蔽延时。,76,C1-持续改进的五次FEMA,77,C2-控制计划,78,C2-控制计划,79,C3-标准化文件,80,C3-标准化文件,81,C3-标准化文件,82,C3-标准化文件,83,C3-标准化文件,84,C3-标准化文件,85,C4-阶段效果对比,由上图可以看出2012年九月、十月故障率都保持在目标值左右，证明项目目标基本实现。,86,C5-过程能力对比,均值变化,0.479%,0.261%,87,C6-财务收益,实施期效益10公式:(281.6-Ti)100吨/60分钟吨钢固定费用i=1其中：281.6为2011年月平均故障时间、Ti为2012年1-10月的故障时间、平均班（8小时）产为800吨、吨钢固定费用462元则原式=1559100/60462=1200429元,预计年效益公式:12(281.6-T目标)100吨/60分钟吨钢固定费用其中：281.6为2011年月平均故障时间、T目标为8、9、10月平均故