高自動(dòng)化率工業(yè)制造生產(chǎn)線設(shè)備停臺(tái)維修思路研究

秦志剛，宋志強(qiáng)

（一汽—大眾汽車有限公司天津分公司，天津 301950）

0 引言

隨著《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略發(fā)布實(shí)施，中國(guó)制造業(yè)進(jìn)入高自動(dòng)化率、智能制造的變革時(shí)代，中國(guó)工業(yè)進(jìn)入以提質(zhì)增效為中心[1]的高質(zhì)量發(fā)展階段。在這場(chǎng)變革中，設(shè)備成為當(dāng)仁不讓的主角。隨著設(shè)備數(shù)量及其復(fù)雜性、精密性的提高，因設(shè)備故障帶來(lái)的設(shè)備綜合效率損失[2]成為影響生產(chǎn)效率的一個(gè)重要因素，這使得如何快速發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障點(diǎn)并修復(fù)成為有意義的課題。

汽車制造業(yè)作為最典型的工業(yè)場(chǎng)景之一，更是大量采用先進(jìn)機(jī)電一體化設(shè)備[3]以提高智能制造水平。結(jié)合10 年國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的汽車生產(chǎn)線設(shè)備管理實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在處理設(shè)備停臺(tái)時(shí)，大部分人還是依靠經(jīng)驗(yàn)解決問(wèn)題，一旦經(jīng)驗(yàn)失效，就會(huì)有無(wú)從下手的感覺(jué)，從而造成設(shè)備故障點(diǎn)遲遲不能發(fā)現(xiàn)而造成停臺(tái)時(shí)間的延長(zhǎng)，給企業(yè)帶來(lái)效率和成本的損失。

1 “一分為二”思路

故障點(diǎn)的鎖定是設(shè)備故障維修時(shí)最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，只有鎖定了故障點(diǎn)才能采取針對(duì)性措施，消除故障。但因整個(gè)自動(dòng)化設(shè)備系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，故障點(diǎn)的排查也往往較難?！耙环譃槎钡木S修思路在排查故障點(diǎn)時(shí)非常適用。

任何設(shè)備系統(tǒng)都是依據(jù)一定的工作結(jié)構(gòu)原理組合在的一起的，“一分為二”就是在排查故障時(shí)，先參照整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的工作原理結(jié)構(gòu)圖，在合適的中間位置“切一刀”，將整個(gè)系統(tǒng)分割成兩個(gè)部分，分別判斷是否故障。第一次判斷后，在對(duì)有故障的部分，再在合適的中間位置“切第二刀”，第二次“一分為二”分別判定，直至排查出具體故障點(diǎn)。每一刀切的位置，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和判斷的難易快慢綜合取舍。每“切一刀”后，可以通過(guò)工具測(cè)量、功能測(cè)試、備件更換、現(xiàn)場(chǎng)同類設(shè)備對(duì)調(diào)等方法確定故障發(fā)生在那一部分，這些判定的工具和方法需要在日常工作中進(jìn)行積累總結(jié)和固化。

以汽車生產(chǎn)線中的自動(dòng)MAG 焊系統(tǒng)為例，其組成部分有：機(jī)器人自動(dòng)控制系統(tǒng)和MAG 焊系統(tǒng)，MAG 焊系統(tǒng)又包含焊槍、拉絲機(jī)、焊接管束、送絲機(jī)、焊機(jī)、控制屏等部分（圖1）。當(dāng)焊接系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)法送絲故障時(shí)，可以先在機(jī)器人自動(dòng)控制系統(tǒng)和MAG 焊系統(tǒng)間“切一刀”，通過(guò)手動(dòng)送絲，確定是機(jī)器人控制系統(tǒng)故障，還是MAG 系統(tǒng)故障。如果確定MAG 系統(tǒng)故障，可以在管束和拉絲機(jī)間“切第二刀”，將管束和拉絲機(jī)構(gòu)斷開，再次手動(dòng)送絲，確定哪部分故障。以此類推，直至確定故障點(diǎn)。

圖1 自動(dòng)MAG 焊接系統(tǒng)

2 “將信將疑”思路

設(shè)備故障處理時(shí)，基本上都是團(tuán)隊(duì)合作，隊(duì)員之間需要互相交流。但由于每個(gè)人的對(duì)技術(shù)的理解層次、對(duì)事情的習(xí)慣表達(dá)方式各不相同，在交流過(guò)程中，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)信息傳遞“跑偏”，影響故障判斷方向和解決方案制定。

舉例說(shuō)明，在一次激光器停臺(tái)處理中，激光器因?yàn)閮?nèi)部冷卻水溫高于40 ℃，而報(bào)警“高溫急?！?。通過(guò)對(duì)冷卻水箱中加入低溫水，可以快速降溫而解決此急停。員工A 負(fù)責(zé)向水箱中加入低溫水，并不斷向負(fù)責(zé)監(jiān)控故障是否消除的員工B 詢問(wèn)：“急停消除了嗎？”，員工B 一直回答：“急停未消除。”但是當(dāng)水溫降到35 ℃時(shí)，員工B 依然回復(fù)急停未消除。此時(shí)員工A 覺(jué)得事情蹊蹺，到監(jiān)控屏上親自查看發(fā)現(xiàn)事實(shí)上“高溫急?！币呀?jīng)消除，但是因?yàn)榧す夂阜块T打開而在報(bào)警“外部急停”，此急停只需要復(fù)位即可。因?yàn)樾畔⒔涣鱾鬟f的跑偏，導(dǎo)致設(shè)備停臺(tái)時(shí)間延長(zhǎng)了1 h。為避免此類問(wèn)題，設(shè)備維修人員處理停臺(tái)時(shí)接收到任何信息后，都要保持“將信將疑”的態(tài)度，要認(rèn)真求證，直到經(jīng)自己判斷全部信息真實(shí)后，方可采用進(jìn)行下一步維修判定。

保持“將信將疑”的態(tài)度，在以下3 種信息交接時(shí)更為重要：①故障第一現(xiàn)象信息的確認(rèn)。故障第一現(xiàn)象的準(zhǔn)確描述，對(duì)于準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)至關(guān)重要要，一旦現(xiàn)象失真就會(huì)導(dǎo)致維修方向錯(cuò)誤，甚至南轅北轍。舉例說(shuō)明，同一閥島上的閥片A、B 分別控制氣缸A、B，正常工作時(shí)序是“閥片A 獲得控制信號(hào)，氣缸A動(dòng)作后反饋到位信號(hào)；然后閥片B 獲得控制信號(hào)，氣缸B 動(dòng)作后反饋到位信號(hào)”，如圖2 所示。一次設(shè)備故障時(shí)，通過(guò)觀察信號(hào)監(jiān)控面板，員工描述第一故障現(xiàn)象為“閥片A 獲得控制信號(hào)時(shí)，氣缸A 不動(dòng)作，而氣缸B 動(dòng)作到位?！贝斯收现挥袃煞N可能，或者閥片底座串氣，或者閥島控制單元內(nèi)芯片損壞。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)2 h 的維修后，才發(fā)現(xiàn)真實(shí)的故障現(xiàn)象是“閥片A 獲得控制信號(hào)時(shí)，氣缸A 反饋動(dòng)作到位，同時(shí)氣缸B 也反饋動(dòng)作到位”。此故障的原因是上次改造時(shí)，錯(cuò)誤地將氣缸A 的動(dòng)作到位反饋信號(hào)，引入到氣缸B 動(dòng)作反饋信號(hào)的監(jiān)控面板指示燈上；②停臺(tái)時(shí)間跨越兩個(gè)班次時(shí)，兩個(gè)班次的維修人員在交接停臺(tái)信息和已完成的判定工作時(shí)；③使用“一分為二”的判定思路，確認(rèn)故障部分時(shí)，尤其要注意是否用正確的判定工具和判定方法獲得的判定結(jié)果。

圖2 閥島控制系統(tǒng)

為了減少信息傳遞時(shí)的“跑偏”問(wèn)題，要將故障描述語(yǔ)言、維修判定方法、維修工具使用方法等標(biāo)準(zhǔn)化，讓所有維修人員使用統(tǒng)一的專業(yè)化語(yǔ)言，保證信息傳送和接收的一致性。

3 變化點(diǎn)思路

設(shè)備常因日常磨損、設(shè)備固有缺陷、安裝不當(dāng)、外界環(huán)境變化等原因?qū)е聯(lián)p壞。除此之外，在沒(méi)有外界變化點(diǎn)干擾的情況下是不會(huì)無(wú)緣無(wú)故損壞的。因此，停臺(tái)處理過(guò)程中，通過(guò)排查變化點(diǎn)往往可以快速鎖定故障點(diǎn)。變化點(diǎn)的排查可以從以下6 個(gè)方面入手：

3.1 設(shè)備改造

當(dāng)前制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力巨大，產(chǎn)品迭代速度決定著產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，產(chǎn)品迭代所進(jìn)行的設(shè)備改造往往是與舊產(chǎn)品生產(chǎn)同步進(jìn)行的。若設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，生產(chǎn)線正在進(jìn)行產(chǎn)品迭代設(shè)備改造，需要重點(diǎn)排查前一天的改造變化點(diǎn)，包括機(jī)械、電氣硬件安裝和軟件、程序、參數(shù)更新調(diào)試等。

3.2 程序優(yōu)化

自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)動(dòng)作的執(zhí)行，采用先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)[4]。設(shè)備程序優(yōu)化不能一蹴而就，是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程。因此設(shè)備程序優(yōu)化是伴隨著產(chǎn)品的全生命周期的。若發(fā)生故障前進(jìn)行過(guò)程序優(yōu)化和修改，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行排查。

3.3 備件更換

隨著設(shè)備的不斷運(yùn)行，運(yùn)動(dòng)部件的磨損，備件更換是一項(xiàng)經(jīng)常性工作。若是備件更換后產(chǎn)生的故障，可以重點(diǎn)排查備件問(wèn)題，如備件的尺寸、安裝是否到位，參數(shù)是否設(shè)置正確，電控版本是否一致。

3.4 產(chǎn)品切換

隨著個(gè)性化定制服務(wù)需求的增加，制造業(yè)從大規(guī)模流水線生產(chǎn)轉(zhuǎn)向“多品種、小批量”的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)已是大勢(shì)所趨[5]，同一條產(chǎn)線可能具備生產(chǎn)多個(gè)產(chǎn)品的能力。設(shè)備發(fā)生故障如果正處在產(chǎn)品切換時(shí)，需要重點(diǎn)排查是否因產(chǎn)品切換導(dǎo)致。例如，產(chǎn)品雖然切換但設(shè)備工藝參數(shù)未切換；A 產(chǎn)品設(shè)備進(jìn)行改造，但是未考慮到對(duì)B 產(chǎn)品生產(chǎn)的影響；硬件、程序優(yōu)化后，只對(duì)A 產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，未對(duì)B 產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)行驗(yàn)證等。

3.5 設(shè)備預(yù)修

為了保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在設(shè)備停產(chǎn)時(shí)，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行潤(rùn)滑、保養(yǎng)等預(yù)防性維修。停產(chǎn)后第一個(gè)工作日的故障往往高于其他工作日，此時(shí)需要考慮是否因?yàn)轭A(yù)修導(dǎo)致的故障，要對(duì)預(yù)修工作中涉及的位置進(jìn)行排查。

3.6 人員變動(dòng)

設(shè)備的長(zhǎng)期使用者對(duì)其負(fù)責(zé)設(shè)備的特殊特性最了解，一旦人員變化，信息交接不全面，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障。所在企業(yè)采用了一種有釘沖鉚設(shè)備，當(dāng)設(shè)備故障時(shí)，不能點(diǎn)復(fù)位，因?yàn)辄c(diǎn)擊復(fù)位后，設(shè)備會(huì)自動(dòng)送一個(gè)新釘子，此時(shí)沖頭處已經(jīng)有一個(gè)釘子，而帶來(lái)因?yàn)槎嘁粋€(gè)釘子導(dǎo)致的二次停臺(tái)。

4 設(shè)備重啟、程序還原思路

自動(dòng)化程度越高的生產(chǎn)線，其自動(dòng)化設(shè)備的數(shù)量、種類、也越多，與之相匹配的程序也越繁雜[3]。與民用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類似，對(duì)于一些自動(dòng)化設(shè)備系統(tǒng)故障，如系統(tǒng)文件丟失、程序邏輯有漏洞等問(wèn)題在設(shè)備投入生產(chǎn)后難以避免。此類故障表現(xiàn)出的現(xiàn)象也不盡相同，難以提前識(shí)別所有故障現(xiàn)象，找到故障點(diǎn)。并且由于自動(dòng)化設(shè)備程序都具有一定的封閉性，直接分析程序查找故障點(diǎn)難度也極高，耗費(fèi)時(shí)間極長(zhǎng)。這時(shí)，相較于查找故障點(diǎn)，對(duì)設(shè)備重新啟動(dòng)初始化程序、還原程序，將一些文件重新導(dǎo)入，對(duì)處理此類故障更加簡(jiǎn)單高效。

5 求助思路

自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域設(shè)備種類繁多，故障現(xiàn)象千變?nèi)f化，無(wú)論誰(shuí)都無(wú)法做到全部精通。儒者集思廣益，群策群力，“求助”也是拓展維修思路的金鑰匙，設(shè)備維修人員要善于借助外部力量。求助對(duì)象有：對(duì)單體設(shè)備特性有足夠的了解的設(shè)備生產(chǎn)廠家；線體搭建和早期設(shè)備調(diào)試的線體商技術(shù)人員；有相同設(shè)備的兄弟單位維修人員等。通過(guò)在解決故障的過(guò)程中與求助對(duì)象交流學(xué)習(xí)，不僅可以解決實(shí)際問(wèn)題，還可以促進(jìn)雙方關(guān)系升溫，實(shí)現(xiàn)共贏。

6 總結(jié)

當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)生產(chǎn)的企業(yè)日益增多，各行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)方式各不相同，設(shè)備停臺(tái)處理方法和思路也就無(wú)法一言蔽之。論述的自動(dòng)化設(shè)備停臺(tái)處理方法和思路可能并非在任何環(huán)境條件下都普遍適用，具體實(shí)踐還是要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和轉(zhuǎn)化，但對(duì)于同行業(yè)具有一定借鑒意義。