設(shè)備故障問題的系統(tǒng)性分析法應(yīng)用探究

王海濤，黃亞勤，王海令，劉同江

（1.ABB（中國）有限公司 過程工業(yè)自動化部，重慶 401123；2.重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械工程與自動化學(xué)院，重慶 401120；3.福士汽車零部件（濟南）有限公司 設(shè)備維管部，濟南 250000；4.重慶建筑科技職業(yè)學(xué)院 智能制造工程學(xué)院，重慶 401331）

在工業(yè)自動化設(shè)備使用過程中，設(shè)備的運行維護及故障分析處理伴隨整個周期。運用系統(tǒng)性分析方法，找出導(dǎo)致設(shè)備停機的主要問題并制定有效實施方案，可以大大減少設(shè)備停機時間，提高設(shè)備利用率。激光焊接非標(biāo)設(shè)備是汽車零部件生產(chǎn)組裝工廠的關(guān)鍵設(shè)備之一，一旦出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致生產(chǎn)流水線無件可用而停產(chǎn)，對生產(chǎn)影響較大，必須保障正常運行。非標(biāo)激光焊接設(shè)備具有不可替代性，且系統(tǒng)較復(fù)雜，故障類型眾多，需要以系統(tǒng)性分析方法處理。本文結(jié)合近三年的激光焊接非標(biāo)設(shè)備故障記錄數(shù)據(jù)，運用系統(tǒng)分析方法，對重點頻發(fā)故障進行針對性處理，以降低故障發(fā)生率，縮短設(shè)備停機時間。同時，對系統(tǒng)性問題分析方法的實際使用提出相應(yīng)建議。

1 設(shè)備故障數(shù)據(jù)分析

本文以2016—2018三年的工廠設(shè)備維修部維修報表統(tǒng)計數(shù)據(jù)為依據(jù)，進行系統(tǒng)分析。

帕累托圖[1]（Pareto diagram）是按照事件發(fā)生頻率大小順序繪制的直方圖，表示有多少結(jié)果是由已確認(rèn)類型或范疇的原因所造成。帕累托法則往往稱為二八原理，即80%的問題是由20%的原因所造成的。帕累托圖在項目管理中主要用于找出產(chǎn)生大多數(shù)問題的關(guān)鍵原因并加以解決。

應(yīng)用帕累托圖分析得到圖1所示的激光焊接非標(biāo)設(shè)備故障分布柱狀圖，其中，主要故障有7類，總停機時間為7 560分鐘。

圖1 激光焊接非標(biāo)設(shè)備故障分布柱狀圖

應(yīng)用帕累托法則[2]分析可看出，占據(jù)主要停機故障時間的為機械故障（56.4%）和電氣元器件故障（19.5%），這兩大類故障占據(jù)整體停機時間約80%，是非常主要的因素，需重點分析和處理。

2 重點故障問題分析及處理

2.1 機械故障分布及分析處理

2.1.1 機械故障問題點分布

在焊接過程中，自動化工業(yè)機器人需在激光焊接非標(biāo)設(shè)備中運用較多的機械夾具等工裝，以及機械部件的運動配合才能完成工位生產(chǎn)工作。焊接過程中產(chǎn)生的大量粉塵顆粒物料對機械連

接運動部件沖刷，加之運動部件相對摩擦等，都會造成運動部件磨損，配合精度下降，機械效率降低，還會產(chǎn)生振動、噪音和發(fā)熱等現(xiàn)象。

根據(jù)激光焊接非標(biāo)設(shè)備機械維修數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，設(shè)備機械故障主要發(fā)生在夾具部分。運用帕累托圖及帕累托法則對夾具故障發(fā)生的部位和現(xiàn)象進行了細化，分析結(jié)果如圖2所示。

由圖2可發(fā)現(xiàn)，機械故障產(chǎn)生原因主要集中在焊渣導(dǎo)致的機構(gòu)卡滯和焊接不良方面?；诙嗽恚槍@兩項進行分析及處理，可大大減少設(shè)備因機械故障導(dǎo)致的停機時間。

圖2 機械故障問題點分布柱狀圖

2.1.2 機械故障問題產(chǎn)生原因分析

由日本管理大師石川馨先生提出的魚骨圖[3]法，是一種透過現(xiàn)象看本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)問題 “根本原因” 的方法，具有簡捷實用，深入直觀的特點。魚骨圖分析時，將問題或缺陷（即后果）標(biāo)在 “魚頭” 處，在魚骨上的 “魚刺” 處列出產(chǎn)生問題的可能原因或要素，按相互關(guān)聯(lián)性與特性整理排列。各要素層次分明、條例清楚，利于說明各原因間如何相互影響。

結(jié)合實際分析可知，激光焊接非標(biāo)設(shè)備的主要機械故障表現(xiàn)在焊渣導(dǎo)致的機構(gòu)卡滯和焊接不良等方面，考慮行業(yè)中的人、機、料、法、環(huán)等因素對其產(chǎn)生的影響，運用魚骨圖對其分析，結(jié)果如圖3所示。

圖3 激光焊接非標(biāo)設(shè)備的主要機械故障魚骨圖分析結(jié)果

2.1.3 機械故障問題處理及效果

由圖3對焊渣導(dǎo)致機構(gòu)卡滯和焊接不良等主要機械故障的魚骨圖分析，可直觀地找到問題產(chǎn)生的原因，制定相應(yīng)措施。

例如：通過對產(chǎn)線員工進行故障處理能力培訓(xùn)、更換專業(yè)清潔工具及增加清潔頻次等辦法，可保證焊接作業(yè)面的清潔及氣缸運動順暢[4]；通過對產(chǎn)線員工處理故障能力培訓(xùn)、更換耐磨材料及銅套、及時增加潤滑油脂等辦法，可降低設(shè)備機構(gòu)磨損。

通過魚骨分析并采取相應(yīng)措施后，機械故障的控制效果[5]如圖4所示。圖4表明，焊渣引起機構(gòu)卡滯和焊接不良導(dǎo)致的停機時間呈下降趨勢，特別從2018年12月開始，效果改善比較明顯。

圖4 焊渣導(dǎo)致機構(gòu)卡滯和焊接不良改善效果（2018—2019年）

2.2 電氣故障分布及分析處理

在激光焊接非標(biāo)設(shè)備中另一類應(yīng)用較多的是電氣控制元器件，會產(chǎn)生各種不同的電氣故障，其原因查找及故障處理方法也各有不同，且因人而異，故電氣故障的系統(tǒng)性分析及針對性處理要求更高[6]。

2.2.1 電氣故障問題點分布

運用帕累托圖及帕累托法則對激光焊接非標(biāo)設(shè)備電氣維修數(shù)據(jù)分析細化，結(jié)果如圖5所示。由圖5可見，電氣故障主要由夾具通信失敗導(dǎo)致。根據(jù)二八原理對其進行專項分析處理，將大大減少設(shè)備因電氣故障導(dǎo)致的停機時間。

圖5 激光焊接非標(biāo)設(shè)備電氣故障分布柱狀圖

2.2.2 電氣故障問題產(chǎn)生原因分析

激光焊接非標(biāo)設(shè)備的夾具通信失敗電氣故障[7]原因復(fù)雜，擬通過 “五why” 法分析，找到根本原因，進而采取切實可行的故障排除措施。

“五why” 分析法最初由豐田佐吉提出，是對一個問題點連續(xù)發(fā)問五個 “為什么” ，以探究其根本原因。雖為 “五why” ，但實際并不限定只追問五次 “為什么” ，而是找到根本原因為止。 “五why” 分析法的關(guān)鍵是鼓勵避開主觀或自負(fù)的假設(shè)及邏輯陷阱，從結(jié)果著手，沿著因果關(guān)系鏈條，順藤摸瓜，直至找出根本原因。

運用 “五why” 分析法對激光焊接非標(biāo)設(shè)備的電氣故障進行分析，結(jié)果如表1所示。

表1 夾具通信失敗 “五why” 分析結(jié)果

2.2.3 電氣故障問題處理及效果

結(jié)合帕累托法則與 “五why” 分析法，針對夾具通信失敗等具體電氣故障點分析根本原因，解決根本問題，從源頭上消除了故障對設(shè)備停機的影響。

通過加強對電氣產(chǎn)品備件的有效性管理和對線纜彎折防破損的刻意規(guī)避，減少了員工排查的難度和不必要的設(shè)備停機時間[8]。電氣故障年度停機時間統(tǒng)計結(jié)果如圖6所示。圖6表明，運用系統(tǒng)性分析方法，排查電氣故障并實施相應(yīng)措施后，設(shè)備因電氣故障導(dǎo)致的年度停機時長得到較好控制，呈明顯下降趨勢。

圖6 電氣故障年度停機時間統(tǒng)計

3 結(jié) 論

對激光焊接非標(biāo)設(shè)備故障問題應(yīng)用系統(tǒng)性分析方法，能迅速找到故障的主要問題點和故障根本原因；通過采取針對性措施，大大縮短了設(shè)備停機時長，提高了技術(shù)處理的準(zhǔn)確性，提升了設(shè)備故障處理水平，可為設(shè)備問題的系統(tǒng)處理提供借鑒。