某铝业公司业务系统设备故障管理模块讲义

1、|中国铝业公司业务系统中国铝业公司业务系统设备故障管理模块设备故障管理模块 2013年1月此报告仅供中国铝业公司内部使用。|1 设备故障管理模块综述设备故障管理模块综述主要方法介绍应用案例模块评估内容内容|2 设备故障管理模块是设备故障管理模块是CBS生产生产/运营支柱下运营支柱下47个功能模块之一个功能模块之一1 安全环保以公司现有安全环保体系为准，此模块仅作参考本文重点投资项目管理模块投资项目管理模块生产制造模块生产制造模块 质量质量管理管理采购与供应商管理模块采购与供应商管理模块生产制造模块生产制造模块 能源能源效率效率供应链管理模块供应链管理模块生产制造模块生产制造模块 装备装备维护维

2、护生产制造模块生产制造模块 安全安全环保环保1生产制造模块生产制造模块 生产生产管理管理物料管理技术分析与标准管理OEE管理现场管理启动管理 生产控制行为安全职业病预防设备设施安全水土保持污染预防控制事故管理自主维护预防性维修 设备故障管理设备故障管理设备管理信息化早期管理备件管理销售预测管理 库存管理仓储管理 生产计划 销售计划管理及配送服务 维修工程管理电机管理电解工序蒸汽工序加热工序能源业绩管理采购计划新产品及替代品试用供应市场分析 招标、比价、谈判 到货结算供应商准入及评定 物料质量产品质量 质量检查与监督流程和工序改进质量异议及事故处理测量体系管理建设方案合同及计划管理工程现场管理竣

3、工验收管理项目评审及立项项目协同管理资料来源：中铝业务系统|3 设备故障管理模块简介设备故障管理模块简介1 根据麦肯锡在化工行业能效改进取得的平均水平以及在平果铝试点所取得的水平得出，需根据装备和管理水平进行调整，此数据仅供参考2 根据设备、燃料种类不同可能有不同，根据平果铝实践得出，此数据供参考资料来源：中铝业务系统最终状态目标最终状态目标对所有设备都设定科学合理的MTBF和MTTR指标设备故障采取分级管理，分级标准基于设备故障总成本的概念设备故障率明显降低，重复性故障发生率达到最小设备的MTBF（持续运转时间）大幅延长，MTTR（维修时间）显著缩短且得到保证，设备的可靠性明显提高，故障总成

4、本得到大幅降低设备故障管理流程改善，实现PDCA持续改善的状态建立起分析故障根本原因的理念，员工具备应用问题解决工具分析故障根本原因并且制定和跟踪实施改善方案的能力采用合适的分析方法和工具，对设备故障进行根本原因分析，并制定相应的解决措施以及实施方案。对设备状态和数据进行完整记录以支持问题分析，使用各类问题解决工具，如问题树、5个为什么、鱼骨图、柏拉图等，对失效模式进行计算和排序，并固化设备发生的各种失效模式的分析和解决办法 。关键绩效指标关键绩效指标绩效指标包括结果指标和管理指标：结果指标故障总成本直接成本：备件、辅料、人工、外委费用等机会成本：产量、额外的不必要消耗等管理指标MTBF（尤其

5、针对瓶颈工序的主要设备或连续流程中的关键设备）MTTR设备整体效率（OEE）设备可开动率覆盖范围：该模块针对设备故障管理体系的改善，主要涉及从公司，分厂到车间的各级设备主管部门或人员，同时可能辐射到设备管理辅助和支持部门，如采购部等模块负责人：班组级：由班组长担任车间级：由设备主任担任厂级：由设备副厂长担任模块评估和更新公司级每半年进行一次模块评价，厂级每3个月进行一次模块评价每一年对模块内容进行一次更新调整模块简介模块简介组织结构和治理组织结构和治理|4 主要方法工具和模块应用总结主要方法工具和模块应用总结资料来源：中铝业务系统 本模块详细介绍了设备故障问题解决的三个步骤本模块详细介绍了设备

6、故障问题解决的三个步骤总维护成本分析，识别总维护成本分析，识别关键改进对象关键改进对象FMEA和根本原因分析和根本原因分析B制定改善举措优先级排制定改善举措优先级排序及实施序及实施CA鱼骨图鱼骨图5个为什么个为什么A3报告报告并结合实例，介绍了常用的问题分析、解决并结合实例，介绍了常用的问题分析、解决工具工具故障树故障树FMEA|5 本模块的项目化推进从运营系统、管理体系和理念能力三方面入手建立设备故障本模块的项目化推进从运营系统、管理体系和理念能力三方面入手建立设备故障管理改进的长效机制管理改进的长效机制资料来源：麦肯锡运营系统运营系统管理体系管理体系固化方法和工具理念能力理念能力项目基础项

7、目基础信息的真实性和透明性分析工具的应用改善单元的领导支持和参与严格按照项目时间要求推进专业、工序的专家支持成功案例分享，知识积累固化准备和诊断准备和诊断设计和试点实施设计和试点实施长效机制长效机制建立建立后续实施和推广后续实施和推广2周周1周周6-12月月制定短期工作计划（5周）设备维护成本分析设备故障分析和设备分级主要设备的失效模式和部件列举主要设备的维修历史记录数据收集主要失效模式的总维修成本分析持续改进路线图 （中长期改进计划）推广计划将长效改善举措细化为实施方案，根据优先级针对其他主要设备制定总体实施计划，并加以实施在更大范围（单位和工厂）选择更多的适合项目加以推广试点设备的失效模式

8、的优先排序试点设备策略的改善速赢项目的确定和实施团队建立和角色定义确定设备故障管理的推广计划建立相应的后续实施项目管理方法，包括组织架构、跟踪模板等速赢项目KPI的建立试点设备的目视化管理和绩效对话的建立确定设备故障管理的较好做法基本方法和流程介绍骨干和小组成员相关能力培养制定各级人员能力培养计划内训师培训按计划开展各级人员能力培养2周周设备管理现状调研（针对氧化铝厂和热电厂主要对象的深入访谈|6 设备故障管理模块综述主要方法介绍主要方法介绍应用案例模块评估内容内容|7 故障故障管理管理预防性预防性维修维修设备设备正常正常运行运行设备故障管理和预防性维修策略作为实现设备正常运转的基本管理模设备

9、故障管理和预防性维修策略作为实现设备正常运转的基本管理模块，共同构成设备管理的循环块，共同构成设备管理的循环定义和定义和KPI在设备运行过程中，基于既定的预防性维修策略。对于仍然出现的设备故障进行根本原因分析，解决设备故障的同时，作为预防性维修策略的补充，结合预防性维修共同保障设备的正常运转KPI：MTBF、 MTTR、 OEE、设备故障总成本定义和定义和KPI根据设备的关键性和机构特点，结合设备运转历史，建立设备的失效模式分析并制定详细的针对各个不同部件或单元的预防性的维修方法、频率等KPI：PM%、 PM执行率、OEE资料来源：麦肯锡预防性维修策略制定流程预防性维修策略制定流程故障管理流程

10、故障管理流程xx本书内容|8 设备故障管理分三步进行设备故障解决，消除或降低其造成的损失设备故障管理分三步进行设备故障解决，消除或降低其造成的损失资料来源：麦肯锡分析绘制总维护成本图识别导致维护支出的主要设备，并分析主要损失来源目标目标主要工作主要工作内容内容确定最大的经济损失及其来源确定待解决的问题的主要原因及解决措施根据可行性及影响对改善性措施进行优先级排序并予以实施总维护成本分析总维护成本分析问题根源分析及改进问题根源分析及改进举措的确定举措的确定改善措施优先级排序，改善措施优先级排序，跟踪实施及固化跟踪实施及固化设备失效模式分析根本原因分析结构化措施制定和优先级排序制定和实施计划，跟踪

11、实施效果，固化和标准化|9 设备故障管理分三步进行设备故障解决，消除或降低其造成的损失设备故障管理分三步进行设备故障解决，消除或降低其造成的损失资料来源：麦肯锡分析绘制总维护成本图识别导致维护支出的主要设备，并分析主要损失来源目标目标主要工作主要工作内容内容确定最大的经济损失及其来源确定待解决的问题的主要原因及解决措施根据可行性及影响对改善性措施进行优先级排序并予以实施总维护成本分析总维护成本分析问题根源分析及改进问题根源分析及改进举措的确定举措的确定改善措施优先级排序，改善措施优先级排序，跟踪实施及固化跟踪实施及固化设备失效模式分析根本原因分析12结构化措施制定和优先级排序制定和实施计划，跟

12、踪实施效果，固化和标准化|10 定期通过总维护成本分析识别主要的支出来源定期通过总维护成本分析识别主要的支出来源说明说明各类设备的总维护成本各类设备的总维护成本百万美元资本性支出平均维护成本 生产损失成本分别获得各类设备过去一年的维护成本并计算其三个月的平均维护成本获得过去一年来与各类设备相关的资本性投入（维护相关），计算其三个月的平均资本性投入绘制总维护成本图计算近三个月的生产损失生产损失成本为完成此项计算，需要甄别出业务瓶颈中的生产损失，分析损失是由于设备可利用率、使用率还是性能造成的，然后根据其经济成本，将生产损失成本分配至相应的设备根据分析的频次（比如每三个月一次）根据分析的频次（比如

13、每三个月一次）示例由于各项成本均已被考虑在内（包括生产损由于各项成本均已被考虑在内（包括生产损失的生产损失成本），所以此项分析效果非失的生产损失成本），所以此项分析效果非常显著，可以帮助客户着重突出有待改进的常显著，可以帮助客户着重突出有待改进的领域（比如维护成本低但生产损失成本高的领域（比如维护成本低但生产损失成本高的设备）设备）资料来源：麦肯锡分析ABCD1*|11 各类设备的生产损失成本产量的损失生产成本的损失减产带来的单耗升高开停机带来的额外消耗备用设备启用的成本等总维护成本分析：示例总维护成本分析：示例千美元各类设备的维护成本千美元各类设备的维护相关资本性投资支出千美元部分设备的生产

14、损失成部分设备的生产损失成本较高，但维护成本与本较高，但维护成本与其他所有设备相近，体其他所有设备相近，体现出明显的成本不平衡现出明显的成本不平衡资料来源：麦肯锡分析示例ABCD 绘制总设备成本图绘制总设备成本图说明说明各类设备的总维护成本各类设备的总维护成本*资本性支出平均维护成本 生产损失成本1|12 识别导致维护支出和损失的主要设备，并分析主要损失来源识别导致维护支出和损失的主要设备，并分析主要损失来源解决方案的重点解决方案的重点对在总生产损失成本中占比最高的设备进行优先级排序理解对业务影响最大的根本原因并对其进行优先级排序设备8在累计成本中占比设备7设备6设备5设备4设备3设备2设备1

15、生产损失成本千美元设备设备1设备设备1计算由于重点设备的质量问题导致的设备平均故障间隔时间、可利用率和生产损失占比资料来源：麦肯锡分析详细信息后几页示例ABC可利用率84%平均障间隔时间小时120质量损失百分比0%ABC2说明说明设备1属于瓶颈问题。生产损失与设备可利用率成正比有必要通过解决最重要的故障起因，来提高该设备可利用率|13 设备性能指标计算设备性能指标计算质量损失质量损失可利用率可利用率平均故障间隔时间（平均故障间隔时间（MTBF）量化设备不可投入使用的时间（计划内维护、故障等）应当排除其他中断导致的停工事件（如果其他流程或者设备停工，导致设备无法运转，这段时间属于机会性维护，并不

16、被市委可利用率损失）可利用率可利用率 = 71.8%560780= 量化设备实际运转的小时数量化同期设备故障次数示例示例MTBF（小时）（小时） =2705402= 示例示例 以MTBF计算中的例子为基础时间时间小时设备生产率设备生产率 (tph)100 1202802070 100故障OMPM故障3060量化由于质量不达标导致的生产损失量化同期的原计划预期产量示例示例故障导致生产损失（复工率从85%下降到70%）质量质量损失损失 4%100 x 15%440 x 85%= =设备生产率设备生产率 (tph)2802070100100 tph3060100 tph100 tph时间时间小时资料

17、来源：麦肯锡分析PM= 计划内维护；OM= 机会性维护；F= 故障2b运行时间故障次数可以投入使用的时间总时间生产损失预期产量MTBF = 可利用率可利用率 = 质量损失质量损失 =*示例|14 分析对业务造成重大影响的原因，确定每台设备的改进重点分析对业务造成重大影响的原因，确定每台设备的改进重点 设备设备MTBF可用性可用性质量损失质量损失资料来源：麦肯锡分析注重可靠性注重可靠性如果系统中有冗余的设备，而如果设备同时发生故障会导致生产损失，那么则应优先考虑设备的可靠性 例如：粗碎机、磨泵注重可用性注重可用性如果某个设备的停工会造成巨大的直接生产损失，那么这种情况下，应优先考虑设备的可用性

18、不仅应该分析不可预见的事件，还应考虑到与计划维修时长不符的情况，以及根据设备情况制定的计划维护（所谓计划进行的是因为这些维修是至少提前七天便已产生的） 例如：SAG磨机、球磨机注重质量注重质量如果因为质量导致巨大的损失，那么则应优先考虑质量 解决方案的可行性和设备停机产生的机会成本之间应达到一种平衡 例如：阴极分离机2c示例|15 设备故障管理分三步进行设备故障解决，消除或降低其造成的损失设备故障管理分三步进行设备故障解决，消除或降低其造成的损失资料来源：麦肯锡分析绘制总维护成本图识别导致维护支出的主要设备，并分析主要损失来源目标目标主要工作主要工作内容内容确定最大的经济损失及其来源确定待解决

19、的问题的主要原因及解决措施根据可行性及影响对改善性措施进行优先级排序并予以实施总维护成本分析总维护成本分析问题根源分析及改进问题根源分析及改进举措的确定举措的确定改善措施优先级排序，改善措施优先级排序，跟踪实施及固化跟踪实施及固化设备失效模式分析根本原因分析12结构化措施制定和优先级排序制定和实施计划，跟踪实施效果，固化和标准化|16 *设备失效模式分析设备失效模式分析解决方案的重点解决方案的重点说明说明设备的失效模式设备的失效模式停机时间/故障总成本小时/RMBAD选定的问题选定的问题根本原因根本原因资料来源：麦肯锡分析详细信息后几页解决方案的重点解决方案的重点说明说明A 列举设备的失效模式

20、，并计算和评估各种失效模式的S（严重性），O（发生频率）和D（可探测性），得出RPN，确定最重要的设备失效模式B 对失效模式的原因进行分析，制定有效的举措，降低失效模式的发生，从而降低RPN目前的维修准则不包括此失效模式 维修时间超时AB注重失效模式A和D1举例|17 FMEA（失效模式与影响分析）（失效模式与影响分析） 是一种甄别故障关键部位的方法是一种甄别故障关键部位的方法甄别流程中某些特殊问题的起因和影响优选出最关键的问题因果联系为最关键的环节制定改善方案FMEA的主的主要目标要目标甄别某种设备可能的失效模式甄别出每种失效模式的影响、起因和控制手段按照优先度进行排序并明确改善性措施FME

21、A的主的主要步骤要步骤资料来源：麦肯锡1A严重程度严重程度发生频率发生频率检测检测RPN对潜在失效模式的影响进行评估对某一特殊起因发生的可能性以及导致的失效模式进行评估根据得出的数值，可以对需要采取纠错性措施的领域进行准确的优先级排序对现有控制手段能否检测出失效模式起因的可能性进行评估|18 对所选的设备列举失效模式对所选的设备列举失效模式失效模式失效模式轴承损坏齿轮损坏漏油结果结果停机性能差危害环境设备设备精轧入口导板精轧入口导板功能性部件功能性部件升降装置升降装置开闭装置开闭装置前后装置前后装置交叉追随装置交叉追随装置（上下）（上下）液压控制装置液压控制装置可维修项目可维修项目 马达 PL

22、G 抱闸 接手 减速器 千斤顶 限位开关 马达 PLG 抱闸 齿轮箱 螺母 导板主体和衬板 导辊 液压缸 软管 衬板 擦拭器 冷却管 旋转接头 油缸 软管 密封 硬管 单向阀 开关阀 单向阀 截止阀 开关阀 截止阀1A|19 使用使用FMEA模板进行数据记录和分析模板进行数据记录和分析资料来源：麦肯锡问题描述问题描述单位设备和组件名称问题/失效模式影响/损失原因分析原因分析直接原因深层原因1深层原因1深层原因1RPN计算和解决计算和解决目前预防措施RPN计算严重性可能性可探测性应对措施1A|20 计算各种失效模式的造成的损失，并选择主要的故障进行计算各种失效模式的造成的损失，并选择主要的故障进

23、行失效模式分析失效模式分析资料来源：小组分析，热电厂，氧化铝厂主要故障锅炉1A#可维修部件可维修部件失效模式失效模式成本成本1,000 元人民币成本积累所占成本积累所占百分比情况情况导板开闭装置丝杆，丝母轴承损坏49导板开闭装置导向轮轴承损坏52导板开闭装置导向轮轮面磨损55交叉追随装置（下）油缸缸体损坏86导板开闭装置导板主体与衬板变形或粘钢51导板升降装置脉冲发生器不影响生产6交叉追随装置（下）软管爆裂73交叉追随装置（上）油缸缸体损坏72交叉追随装置（下）软管漏油85故障维修花费很长时间，但目前为止只有一台轧机里发生过 1 次频繁的定期维修，但有频繁的故障故障发生频繁，而且更换的部件昂贵

24、F7 上频繁发生的故障高频故障昂贵的部件出故障定期更换并发生故障F6 上发生的故障高频故障示例：精轧入口导板停机成本人力成本备件成本57.825.018.019.419.0231.35.311590.30.382.8247.655.8151.183.279.80.10.40.10.60.12.10.10.20.258.425.120.219.619.280.3*|21 针对主要失效模式分析根本原因针对主要失效模式分析根本原因导轮失效模式根本原因分析导轮失效模式根本原因分析导轮经导轮经常发生常发生故障故障辊子卡死辊子卡死表面磨损表面磨损导辊碰撞导辊碰撞倾斜倾斜导辊下体导辊下体脱落（分脱落（分体形

25、）体形）轴承卡辊子被碎片卡产品跑偏头尾部碰撞导轮固定结构设计不合理高温烘烤，导轮轴承热膨胀产品跑偏，碰撞导轮与衬板间隙处轧制时活套大，产品上下摆动，导轮与新板间隙处产品边部易刮破操作工未及时清理产品跑偏时，一侧导轮易磨损导轮材质软易磨损轧制时无直接冷却水轧制时高温烘烤热膨胀温度高耐磨性下降导轮固定装置差产品跑偏易撞，固定装置易松动中间焊接点轧制后易脱焊分离立辊对中不好来料板形差（粗轧）零调精度偏差大（薄板跑偏比例高）目前结构靠螺丝紧固，承受不了产品撞击上下插入式结构轴承改型高温烘烤导致轴承缺油，轴承损坏改成另一种油质没有冷却加水嘴喷水已实施解决方案安装时空隙偏大侧面间隙5mm，底板与轮底成水平产品本身跑偏问题轧制稳定性不好，零件活套摆动过大攻关项目，年底结束利用每天40分钟清理，轧制过程边部有问题才清理我们没有方法提前预测何时卡成本