现代设备管理的理论与实践课件

2023/9/121现代设备管理理论的创新(全面生产设备管理TPEM)2023/8/31现代设备管理理论的创新2023/9/122

全员生产维修TPEM

20世纪70年代初,日本在学习、推广设备综合工程学及预防维修、生产维修的基础上,提出了“全员生产维修”的概念。全员生产维修是全面质量管理概念的扩充，即质量意识和无故障规划在维修领域内的体现。全员生产维修的首要目标是通过减少计划外设备停机时间和废品数量以提高设备的有效利用时间，同时通过满足不断变化的需求以延缓生产设备的使用年限；其第二个

2023/8/32全员生产维修TPEM2023/9/123目标则是减少维修费用,而这又是通过减少辅助人员及提高生产效率加以实现的。日本工程师学会为全员生产维修所下的定义为：

以追求设备综合效率最高为目标；建立以设备一生为目标的全系统的预防维修；与设备管理相关的所有部门的参与；从企业最高管理层到一线员工的参与；开展小组自主活动推进生产维修。2023/8/33目标则是减少维修费用,而这又是通过减少辅助2023/9/124

全员生产维修TPEM特点是三全：全效率，全系统，全员。

全效率：又称综合效率。以提高综合效率为目标，追求设备运行的经济性。

TPEM管理追求生产系统整体综合效率最大化,而设备综合效率最大化是实现这一目标的最根本的措施。全系统：全系统包括两个层面。对设备的全过程管理：设备设计阶段采用可靠性、维修性设计，进行设备的维修预防；使用阶段实施预防

2023/8/34全员生产维修TPEM特2023/9/125维修；对重复故障采取改善维修。建立以设备一生为对象的生产维修机制。另一方面对设备实施全空间的管理：TPEM管理涉及到设备的每一个零部件、也涉及到设备的机械、电气、仪器仪表、等各个子系统，TPEM还要求设备周边的环境、生产现场乃至办公区域实施清洁化、定置化、目视化和文明化的管理。

TPEM的全系统结构如图所示：2023/8/35维修；对重复故障采取改善维修。建立以设备一2023/9/126改善维修分析论证方案实施TPEM的全系统生产维修体系基础保养生产维修日常清洁、保养、点检定期点检、润滑发现异常判断决策自主维修设备分类事后维修突发故障维修计划维修实施预防维修维修计划维修准备维修实施改善方案

记录总结评价建议反馈维修预防制造厂设计改进2023/8/36改善维修分析论证方案实施TPEM的全系统生2023/9/127

全员：操作者的自主维修。涉及设备寿命周期各环节的所有部门及员工均应参加设备的综合管理。全员管理包括两个层面：纵向的全员：从企业高层管理到第一线的操作工人参与TPEM；横向的全员：要求企业中生产、工艺、能源动力、质检、设计、供应、物流以及环保等所有部门都要参与TPEM管理。纵向和横向的全员管理是由完善的TPEM加以组织推动的。2023/8/37全员：操作者的自主维修。涉2023/9/128TPM管理的八大支柱：

TPM管理的八大支柱涉及个别改善、自主维修、专业维修、初期管理、质量改善、安全及环境卫生改善、事物改善以及教育培训。与企业各部门之间的关系如下表所示：2023/8/38TPM管理的八大支柱：2023/9/129TPEM模式实际上反映的是一种企业文化，而这种企业文化的核心就是团队精神，强调的是协作。小组自主活动、6S活动、设备点检制等都是具有鲜明“全员”特色的管理模式。小组自主活动的目的通过各种激励手段是员工的自主意识和团队精神，使员工自觉、自发地开展TPEM管理中的各项活动，实现“生产设备非计划停机时间

2023/8/39TPEM模式实际上反映的2023/9/1210为零；由生产设备故障引发的产品缺陷为零；生产设备的速度损失为零”的目标。

所谓“6S”活动的内容就是：

整理：将工作场所的各类物品有序地进行整理、摆放，以便有条不紊地开展各项作业；

整顿：将要使用的各类物品根据定量、定位、使用频率大小、标记化的原则，合理地加以布置，以便

2023/8/310为零；由生产设备故障引发的产品缺陷为零；2023/9/1211作业时能够快速取用；

清扫：将作业场所中的灰尘、油污、垃圾清扫干净，创造一个舒适的作业环境；

清洁：清除各类污染源（如废水、废气等），杜绝各类跑、冒、滴、漏现象；安全：对员工身体健康，生命安全等：（人生安全及设备安全）

素养：员工应具有良好的职业素养，遵章守纪。

6S中的素养是核心。员工具有良好的素养，其余五项就容易形成制度。2023/8/311作业时能够快速取用；2023/9/1212

自1971年日本推广全员生产维修以来,情况发生了很多变化,内容也不断充实和完善。

其主导思想是将局限于生产部门的TPEM推广到包括开发、经营、管理等所有部门的遍及全工厂的TPEM,以此追求整个生产系统的最高效率。与此对应,TPEM的目标、研究对象都由“设备”推广到“整个”生产系统,这就赋于了TPEM以更广泛的意义。2023/8/312自1971年日本推广全员生产维修2023/9/1213其包括生产、开发、经营、管理的所有部门和全体成员。追求生产系统的最高效率则是使“灾害为零,废品为零,故障为零”,而不单是追求生产效率最高。新的观点也为“维修”赋予了广义的解释,使其不单指生产系统的使用、维修阶段,而是以生产系统的寿命周期全过程为对象的活动。全员生产维修在日本已由生产部门逐渐推广到整个企业,形成全企业TPEM的格局。2023/8/313其包括生产、开发、经营、管理的所有部门和2023/9/1214

全面生产维修TPEM（TotalProductiveMaintenance）是一个在世界范围内为维护、生产及企业管理者所关注并试图学习和了解的话题。一些世界级企业都将TPEM视为一种最新和最好的现代管理模式，如戴姆勒·克莱斯勒、大众、福特、宝马、邓禄普、摩托罗拉、卡夫、柯达、博世、西门子及其它一些世界级企业已经或正在建立TPEM管理系统并取得了很好的成效。TPEM似乎将成为现代企业中一种最具发展潜力的管理模式。2023/8/314全面生产维修TPEM（2023/9/1215因此，建立TPEM模式，必须首先为全体员工制订适合本企业实际情况的TPEM计划，在此基础上根据不同部门的需求再规划出TPEM实施进程。按照日本人的观点，TPEM模式的引进需要大量的时间、精力和金钱，因而必须取得企业高层的支持才能成功。必须清醒地认识到，在TPEM模式取得成效之前，不仅在时间、金钱方面的消耗是巨大的，而且企业文化也将发生变化。

2023/8/315因此，建立TPEM模式，必须首先为全体员2023/9/1216

在许多企业中，一些管理人员乃至高层领导重生产，轻设备，对设备管理的重要性认识不足，他们只看到对设备所做出的投入，而没有认识到良好的设备管理将使这种投入转化为更高的产出，即经过精心管理的设备是企业产品质量的可靠保证，同时也是企业获得良好经济效益的重要前提条件。在许多世界级企业中，对设备的维护保养几乎臻于极致，对设备的精心维护和保养已成为企业全体员工的一种基本素养和职业习惯，这也是其产品保持高质量的重要原因之一。2023/8/316在许多企业中，一些管理人2023/9/1217

例如丰田公司实施的及时生产制（JIT,Justintime）就是一种极其有效的管理模式。其最大的优势在于可以大大减少企业原料及产成品的库存数量及范围（其目标是库存为零）。但是及时生产制能否取得成效在很大程度上则取决于生产设备的可靠性，由于产品库存为零，如果在及时生产制的实施过程中设备突然发生故障停机将企业由于无法及时交货而面临极大的损失。而设备的可靠性除了设计、2023/8/317例如丰田公司实施的及时生2023/9/1218制造等方面的因素外，在很大程度上又取决于对于设备的管理与维修。丰田公司推行的SMED法也是减少设备准备时间，提高生产效率的有效方法。SMED全称是“六十秒即时换模”(SingleMinuteExchangeofDie)，是一种快速和有效的切换方法，快速换模法这一概念指出，所有的转变（和启动）都能够并且应该少于10分钟，因此才有了单分钟这一说法。所以又称单分钟快速换模法、10分钟内换模法、快速作业转换，用来不断设备快速装换2023/8/318制造等方面的因素外，在很大程度上又取决于2023/9/1219调整这一难点的一种方法。将可能的换线时间缩到最短(即时换线)。它可以将一种正在进行的生产工序快速切换到下一生产工序。快速换模法同时也常指快速切换。快速换模法能够并且常常是用于启动一个程序并快速使其运行，且处于最小浪费的状态。

SMED法可以有效地应对多批少量、降低库存、提高生产系统快速反映能力。

SMED法的三个基本要点是：

2023/8/319调整这一难点的一种方法。将可能的换线时间2023/9/1220

区分“内变换操作”和“外变换操作”。SMED法要求把与设备调整有关的操作区分为“内变换操作”和“外变换操作”前者是指那些只能在设备停止运行后方可进行的操作；后者则是指那些能够在设备运行过程中进行的操作；减少“内变换操作”。SMED法要求尽可能把内变换操作转变为外变换操作，这是SMED法的核心。因为内变换操作占用停机时间，所以要缩短整个装换调整时间，最关键的是把内变换操作2023/8/320区分“内变换操作”和“外变换操作2023/9/1221减少到最低限度；缩短“内变换操作”时间。如上所述，内变换操作”占用停机时间。为此，SMED法要求采用必要的技术手段，尽可能缩短“内变换操作”时间。同时．要简化“外变换操作”，并一定要在设备运行过程中完成全部“外变换操作”。这样，就可能在设备停机后的很短时间内迅速完成设备换装与调整。缩短切换的时间意味着设备综合效率OEE提高，使实现JIT模式成为可能。

2023/8/321减少到最低限度；2023/9/1222

设备管理对生产成本的影响在现代企业的生产过程中，设备的维修费用一般要占到生产成本的5%～15%左右，具体占比则取决于生产企业的类型。一般说来，劳动力密集型企业所占的份额要少于自动化生产的企业。因此，通过加强设备管理降低设备维修费用对于企业生产成本的控制有着极其重要的意义。在现代企业中，设备对生产经营成本的影响主要表现在两个方面：

2023/8/322设备管理对2023/9/12231）设备投资所形成的资本成本所谓经济增加值是指企业税后净营业利润与该企业加权平均的资本成本间的差额，是为出资人创造的“真正的利润”。其核心在于不仅剔除了债务成本，还考虑了股权投资的机会成本，消除了在传统会计利润下企业认为“股东资本免费”的弊端。2023/8/3231）设备投资所形成的资本2023/9/1224

降低成本的关键不仅在于费用本身，更为重要的是现代工业生产发展的趋势。一方面，由于现代工业生产的集约化、自动化和连续化，单位设备投资通常在现代企业中要占到60%以上，设备资产如果使用不当，效率低下，将极大地降低企业固定资产的投资效益，对企业的生产经营产生重大的影响。

2）设备使用过程中形成的成本

2023/8/324降低成本的关键不仅在于费2023/9/1225从设备寿命周期费用的构成来看，设备在其寿命期内所产生的维持成本远远高于其购置成本。国外的统计资料表明,不同设备的维持费用大致是设置费用的10—16倍。因此加强对设备使用过程中的维护、管理对于生产成本的控制具有特殊重要的意义。一方面，由于现代工业生产的集约化、自动化和连续化，单位产品的生产成本不断降低；而另一方面，由于设备2023/8/325从设备寿命周期费用的构成来看，设备在其寿2023/9/1226大型化、自动化所导致的投资增加又使得用于设备维护方面的费用在不断增加，这是现代设备的特点所导致的结果。许多企业寻求降低维修费用的途径，但是他们关注的仅仅是不可预测和控制的突发故障的维修，即救火队式的抢修，但这对于维修费用的降低是影响甚微的，维修资源的配置才是影响其成本的关键要素。现代设备管理通过对各种维修资源的优化配置可以有效地降低设2023/8/326大型化、自动化所导致的投资增加又使得用于2023/9/1227备维护费用。一些发达国家企业的经验表明，维修资源的优化配置大体上可以降低10%—20%的维修费用，而且还可以较大幅度地提高设备的生产效率。

2023/8/327备维护费用。一些发达国家企业的经验表明，2023/9/1228

设备管理对可持续发展战略的影响在全球范围内，环境保护和节能降耗问题已日益为人们所关注，相关的法律条款也日趋严厉。设备在生产过程中已严格限制向大气、地表和江河湖海中排放工业废弃物，只有经过严格环保认证的设备才被允许投入运行。可持续发展的另一方面是节能降耗。对于制造业来说，电动机是能耗最多的设备。设备维护中的缺陷是导致电机效率低下，能耗增高的重要原因，企业设备管理所面临的挑战是怎样才能降低能耗，使设备能耗降至最低。2023/8/328设备管理对可持续发2023/9/1229

由于环境保护与节能降耗在很大程度上都是通过设备实现的，因此良好的设备管理对于这两大目标的实现具有非常重要的意义。此外，在设备的维修作业中，许多项目也都是涉及到环保和节能的。例如维修过程中的喷涂、刷镀、电镀、清洗液的处理等等都事关环保与节能，日益严苛的环保法律、法规也将对维修作业产生越来越重要的影响，即在工艺的改进，技术进步及废弃物的排放方面提出越来越高的要求。2023/8/329由于环境保护与节能降耗2023/9/1230

对于大多数企业而言，改造生产设备管理系统可以通过以下三个阶段进行：

现有生产设备系统的改造；将经改造后的设备管理系统维持在高效及高有效度的水平上；购置高效及高有效度的新设备。设备管理的每一阶段都包括许多步骤，这是在建立TPEM体系的规划中必须加以注意的问题。对于TPEM系统来说，首先应该将设备性能及有效度维持在尽可能高的水平，这在TPEM体系中是十分重要的问题。2023/8/330对于大多数企业而言，改造2023/9/1231

虽然必须投入大量的金钱、时间和精力才能实现这一目标，但是相对于生产率和质量的改造及成本的降低而言，这些投入还是很有意义的。充分而详尽的数据资料及周密的计划对于第一阶段目标的实现也是至关重要的。应予优先考虑的是改造生产过程，使有限的生产设备能够生产更多的产品，这也将使得早期对TPEM的投入得到补偿。设备管理的第一阶段：通过对设备的改进使其达到尽可能高的效率及有效度。第一步：确定现有设备的效率及有效度;

第二步：确定设备的实际状态;2023/8/331虽然必须投入大量的金钱、2023/9/1232

第三步：已实施的维修信息的采集;

第四步：设备故障损失的分析;

第五步：确定改进设备状态的需求及可能性;

第六步：确定设备换装的需求及可能性;

第七步：按计划实施改进及换装方案;

第八步：检查及评估方案实施的效果.

对于第一阶段前三步的实施来说，应予优先考虑的是数据的采集、处理。数据是TPEM系统可行性研究的重要组成，对于管理决策和TPEM项目的成败也是关键的要素。2023/8/332第三步：已实施的维修信息2023/9/1233

通过可行性研究得到的信息和其它数据（如现有的设备失效记录，故障登记表，修理费用，平均故障间隔期MTBF等等）可以被TPEM小组用来进行生产设备故障（第四步）及设备状态改进可能性的分析（第五步）。改进方案将按照设备投入产出分析，生产状况，产品质量提升的需求，设备有效度及其它因素依其重要程度逐项予以安排。第六步的重点在于对设备换装的必要及可能性进行研究，由专业工程师组成的TPEM小组将分析换装过程中可能出现的损失，换装对于设备的必要性并拟定2023/8/333通过可行性研究得到的信息2023/9/1234相应的方案。第六步则是根据拟定的计划实施改进的方案，这一过程延续的时间取决于设备的状态、所确定的需求及可能性，可能长达6至18个月。由于设备的改进是一个持续的过程，因此这一进程将不断延续下去。对于TPEM管理模式来说，设备状态的改进是最有效的成果，对于生产设备及其它固定资产的使用效率，产品质量，产量及成本都将产生积极的具有深远意义的影响。TPEM模式的投资将通过小组的自主维修活动及与其它人员的紧密协作产生的效果得到回报。在2023/8/334相应的方案。第六步则是根据拟定的计划实施2023/9/1235最后一步中，生产设备状态改进的效果应通过与其改进前状态的比较而得出，在此基础上再考虑进一步的需求。生产设备管理的第二阶段是将其效率及有效度保持在最高状态，所要做的就是巩固第一阶段所取得的成果，使之不致出现反复。对于新设备也要使其在全部使用时间内保持高效状态，要达到这一目标，关键就在于良好的预防性维护，舍此之外别无良策。一个运转良好的预防维修体系是建立在以现代仪器仪表为检测手段，能够判断2023/8/335最后一步中，生产设备状态改进的效果应通过2023/9/1236设备状态的预知维修之上的。将设备保持在最佳状态并不需要完全依赖复杂而昂贵的检测设备，耐心而细致的检查同样可以发现并排除设备运行中存在的各种故障隐患。设备清洁工作在维护中是一种重要的辅助手段，对于设备的高效运转及产品质量的提升来说，清洁工作都是必不可少的。与其它维护手段相比，清洁工作的作用似乎不太明显，但是在整个生产过程中产生的影响是绝不可以低估的。2023/8/336设备状态的预知维修之上的。2023/9/1237

设备管理的第二阶段：保持生产设备的最高效率和有效度第一步：编制设备的维护目录第二步：编制设备的润滑目录第三步：编制设备的清洗目录第四步：制订设备清洗、润滑及维护的实施方案第五步：编制设备的检查程序第六步：建立包括监督机制在内的预防维修、润滑、清洗和检查体系第七步：编制预防维修手册第八步：按计划实施维护、润滑、清洗第九步：检查和调整相关的计划2023/8/337设备管理的第二阶段：保持2023/9/1238

在第二阶段中，首先要为生产设备确定预防维修的需求。由工程师、维修人员、操作人员组成的小组基于自身经验及设备制造厂商推荐的方案编制和调整设备维护计划。这项工作可以分两种实施方式，第一种由操作人员经培训后进行，第二种则由专业维修人员负责。在第二、第三步中，需要分别为设备编制润滑、清洗计划。紧接其后的是制订设备清洗、润滑、维护的实施方案，这也是员工培训，预防维修的检查目录，操作规程及工作进度计划的基础。第五步是为生产设备编制检查程序，2023/8/338在第二阶段中，首先要为生2023/9/1239通常情况下检查是预防维修的一个重要组成部分，偶尔也可用预防维修工作分开进行，以便更好地确定了零部件的磨损状态和早期发现潜在的故障隐患。如同在维护、清洗和润滑工作中一样，检查工作也可以采用两种形式进行。

在第六步中，为了加强维护、润滑、清洗及检查工作的计划、实施和调整，必须编制相关的报表。这些报表包括检查目录，操作规程，工作进度计划，检查报表，相关的工作报告等等。第七步的工作是编制预防维修手册，手册2023/8/339通常情况下检查是预防维修的一个重要组成部2023/9/1240应体现TPEM模式中的预防维修理念，涉及预防维修策略，维护、润滑、检查程序及组织机构。预防维修目录的编制及应用，操作规程，维修工作进度计划及控制（包括平均故障间隔期MTBF），维修费用及发展趋势等也都属于维修手册的范畴。完成前七项工作后就可以开始实施由操作人员参与的预防维护、清洗、润滑和检查等项工作，其成败则取决于操作人员的素质及激励机制。在TPEM理念中，第一种实施方式通常都是2023/8/340应体现TPEM模式中的预防维修理念，涉及2023/9/1241由操作人员承担较多的设备管理工作，这种工作性质的转换则是通过长时间的培训才能加以实现的。经改造后的预防维护、润滑、清洗和检查所显示的成效表现为所实施的任务及实施间隔可以根据需要进行调整。最有效的预防维修系统应该是动态的，随时可以根据需要和生产设备的实际状态进行调整，即如果在实施预防维护时生产设备或零部件的状态许可，则可以通过减少工作量或延长实施间隔的方式使管理过程得以优化，这种优化必须建立在维修与操作人员积极主动参与的基础上。2023/8/341由操作人员承担较多的设备管理工作，这种工2023/9/1242

设备寿命周期费用最佳在TPEM的第三阶段，新设备筹措（购置或自制）是以高效及寿命周期费用（LCC,LifeCycleCost）低为前提的。寿命周期费用是贯穿于设备寿命周期的全部费用，分为五个部分：

设计费用；制造费用；试运转及故障排除费用；设备运转费用；维护及修理费用。2023/8/342设备寿命周期费用2023/9/1243

上述五项费用中，前三项称为购置费用。除了自动化和无维修设计的设备，设备在运转及维护、修理过程中所发生的费用通常都远远超出其购置费用。设备寿命周期费用的80%是在设备的设计及制造过程中确定的，这其中既取决于设备的自动化程度，也取决于设备运转过程中所需要的操作人员数量及维护和修理的强度。在某些条件下，设备的安装及调试阶段所需的费用在全部购置费用中所占比例也是相当高的。2023/8/343上述五项费用中，前三项称2023/9/1244

设备管理的第三阶段：筹措效率高，寿命周期费用低的新设备第一步：设备技术性能的确定；第二步：通过操作人员收集现有设备的相关信息；第三步：通过维修人员收集现有设备的相关信息；第四步：对现有设备存在的问题进行排查；第五步：根据新工艺规划设备工程方案：第六步：编制故障诊断的程序：第七步：编制维修工作的标准和规范：第八步：对维修及操作人员进行早期培训；第九步：新设备的验收。2023/8/344设备管理的第三阶段：筹措2023/9/1245

新设备的技术性能主要是指自动化程度、功能及工作周期等项指标以及这些指标对产品的适应程度。收集、分析及处理操作与维修人员基于自己操作与维修设备的实际经验及相关工作记录所积累的信息对于新设备的筹措来说都是十分重要的，这也是第二及第三步中所需要加以解决的问题。利用第二第三步所收集到的信息，通过设计良好的规划方案使现有设备使用中存在的问题不致出现在新设备中则是第四步的中心工作，其目标是依据人类工程学的原理加快设备筹措的进程，从而实现减少或避免损失的目标。2023/8/345新设备的技术性能主要是指2023/9/1246

第五步的中心工作是根据新工艺规划设备工程方案，进行此项工作时必须注意方案的安全性及环保性。编制故障诊断程序是设备管理第三阶段第六步需要解决的问题。故障诊断可以通过多种方式进行，油压表，热传感器，润滑指示器，计数器，水位计，振动传感器，计时器等等都是用于故障诊断的工具。办公设备中的复印机也为此提供了一个很好的例子，其故障诊断系统不仅能显示不同形式的故障，而且能确定故障的位置并自动加以记录，将相关故障信息告之维修人员。2023/8/346第五步的中心工作是根2023/9/1247

在第七步维修标准和规范的制定中，维护是已经预先计划好的，其目标是无维护或至少做到设备的维护性能良好。通向维护位置的路径通畅，经常性的清扫和保养也是必须持之以恒的工作，例如为设备加装防护罩，对设备内部经常性的吸尘等等。对维修及操作人员早期培训的一项重要内容就是尽可能早地熟悉新设备，进行作业练习。在设备交货前派遣维修及操作人员赴设备制造厂实习、培训也是早期培训的一种重要手段。强化对员工的培训对于保持新设备的高效运转和良好状态也是行之有效的。2023/8/347在第七步维修标准和规范的2023/9/1248

在第九步新设备验收中，一般是由设备制造厂家负责此项工作，通常这也是购货合同中所规定的厂家的责任。对于设备的用户来说，新设备投入使用在时间上是紧迫的，因而在安装、试运转过程中故障的排除及试车的时间往往被大大压缩。这就将导致新设备在使用之初就难以达到较高的综合效率。

TPEM的目标为使生产设备达到并保持最高的生产效率，必须建立一个明确的管理目标，如同质量管理中的零缺陷一样，TPEM模式中与之相类似的目标是：2023/8/348在第九步新设备验收中，一2023/9/1249

生产设备非计划停机时间为零；由生产设备故障引发的产品缺陷为零；生产设备的速度损失为零。

上述三项目标中，第一项即非计划停机时间为零是最重要但也是最为困难的目标，通常情况下实现这一目标几乎是不可能的。这里所强调的是为达到非计划停机为零的目标，需要投入多少计划停机时间来实施计划维护、预防维修、清洗、润滑、检查和调整等各项工作。2023/8/349生产设备非计划2023/9/1250

由于停机时间的存在，因而产量的损失也是不可避免的，如果要完全达到