提升空瓶檢測(cè)（EBI）可靠性提升產(chǎn)品質(zhì)量
——以可靠性為中心的維護(hù)體系（RCM）的應(yīng)用

龐衛(wèi)珍 吳衛(wèi)群 林慶文 李加亮

從工業(yè)時(shí)代開始就有設(shè)備的維修，隨著故障經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，人類對(duì)維修概念有階段性發(fā)展，設(shè)定良好的預(yù)防性維修策略使用設(shè)備一直高效運(yùn)行，但管理者應(yīng)該主動(dòng)思考，高效運(yùn)行的設(shè)備在產(chǎn)品質(zhì)量保證，減少浪費(fèi)，降低成本等方面如何努力。

一、維修概念發(fā)展與應(yīng)用

（1）維修概念發(fā)展

最初的維修概念是，當(dāng)設(shè)備損壞時(shí)緊急維修，影響生產(chǎn)效率，還可能造成的維修成本更大，慢慢有了演變，考慮到設(shè)備安全，質(zhì)量，計(jì)劃和成本方面，提高可靠性。以下是維修在不同時(shí)期變化的階段。

文章英文縮寫注釋表

目前的維護(hù)更多地處于第三階段，雖然進(jìn)行多維度分析問題，但每次都是出現(xiàn)問題后再找出根本原因，被動(dòng)的觸發(fā)，只能消除該故障出現(xiàn)過的根本原因，但同一個(gè)故障往往有很多方面影響，因此設(shè)備仍然存在潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)。以下是百威某工廠空瓶檢測(cè)的例子分析。

（2）目前維修概念使用

如上圖1-2-1 所示，是EBI 的瓶底檢測(cè)功能模塊，圖1-2-2是其正常的檢測(cè)圖像，處于居中狀態(tài)，但由于其它原因可能導(dǎo)致這檢測(cè)失效，造成不對(duì)中，如圖1-2-3。正常情況下，當(dāng)?shù)谝淮纬霈F(xiàn)拍照不對(duì)中，深入分析方法是：

圖1-2-1 瓶底檢測(cè)

圖1-2-2 瓶底對(duì)中

圖1-2-3 瓶底不對(duì)中

這次的根本原因就是人員技能不足，制定的行動(dòng)是開發(fā)單點(diǎn)課程和標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程（SOP- Standard Operating Procedure），并培訓(xùn)崗位員工。但一個(gè)月后再次出現(xiàn)同樣的拍照偏離，詳細(xì)的分析過程如下：

這次的根本原因是沒有潤滑，制定行動(dòng)是建立定期潤滑工單任務(wù)。再次發(fā)生“拍照偏離”的問題，又一輪的分析是：

這次的根本原因是沒有定期更換輸送帶，制定6 個(gè)月的皮帶更換周期。

通過以上的案例，我們可以看到，雖然每次的故障表象都是瓶底拍照不對(duì)中，也都通過“5Why”來找出根本原因，制定相關(guān)的行動(dòng)在來防止，但是潛藏的其它的原因仍然會(huì)造成同樣的故障再次發(fā)生。雖然通過多年以后，可以總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，也有比較完善的保養(yǎng)策略，但企業(yè)已經(jīng)損失了很多，包括效率與成本等。有些硬件自然磨損可以維持5 年到10 年，這樣沒出現(xiàn)過的就沒預(yù)防了，設(shè)備還是隨時(shí)有故障爆發(fā)的隱患。

如果把分析化被動(dòng)為主動(dòng)，正向分析每一個(gè)故障現(xiàn)象可能存在的多個(gè)根本原因，事前預(yù)防，將可以避免更多的損失。 例如“拍照偏離”的現(xiàn)象分析，如圖1-2-3，造成故障發(fā)生除了皮帶運(yùn)行外，還有光電開關(guān)，觸發(fā)板卡等的問題。

圖1-2-3 拍照偏離的原因分析

除了上述提到 “安裝技能不足”，“沒有潤滑”和“沒有定期更換”等原因會(huì)影響“拍照偏離”，還有觸發(fā)光電，觸發(fā)板卡和編碼器等多方面也會(huì)影響，這種提早梳理設(shè)備功能失效模式，制定預(yù)防的措施，化被動(dòng)分析為主動(dòng)分析的維修理念稱為：以可靠性為中心的維修，英文縮寫是RCM 。

RCM 與目前階段的預(yù)防性維修（PM- Preventive Maintenance）有區(qū)別，應(yīng)用RCM 其目的是幫助提高預(yù)防性維修計(jì)劃的質(zhì)量，下圖是PM 和RCM 之間的關(guān)系。

圖1-2-4 PM 和RCM 關(guān)系圖

可靠性的維修方法是多管齊下的，而不僅僅是簡單的預(yù)防性維修，鑒于PM 優(yōu)化和RCM 的優(yōu)勢(shì)，2020 年起，RCM 已成為百威英博全球維護(hù)戰(zhàn)略的關(guān)鍵部分。

· 優(yōu)化了人們必須做的工作量；

· 確保設(shè)備的可靠性可以維持在高水平；

· 確?？茖W(xué)發(fā)展自下而上的維護(hù)預(yù)算存在；

圖1-2-5 RCM 分析功能故障

實(shí)行RCM 的分析是一個(gè)項(xiàng)目，需要一系列的流程，不是單靠個(gè)人分析就能完成的，需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來總結(jié)，以下是完成機(jī)臺(tái)RCM 分析的過程圖：

圖1-2-6 RCM 分析流程圖

二、RCM 的推行過程

（1）建立分析小組團(tuán)隊(duì)

RCM 是一個(gè)項(xiàng)目,一旦選定了機(jī)臺(tái)，需要組成團(tuán)隊(duì)，執(zhí)行RCM 分析的可靠性工程師是關(guān)鍵，因?yàn)榉浅Ｊ煜ぴO(shè)備，可以幫助團(tuán)隊(duì)完成RCM 過程，RCM 非常注重細(xì)節(jié)，在建立系統(tǒng)階段需要管理團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持不懈。

建立了團(tuán)隊(duì)后，RCM 是一個(gè)項(xiàng)目，還需要制定每一步的分析計(jì)劃，定期組織開會(huì)，跟蹤計(jì)劃完成進(jìn)度，圖2-1-3，RCM 計(jì)劃完成表。

圖2-1-1 推行RCM 團(tuán)隊(duì)架構(gòu)圖

圖2-1-2 RCM 責(zé)任分工表

圖2-1-3 RCM 計(jì)劃完成表

（2）定義范圍和功能

RCM 要對(duì)一個(gè)機(jī)臺(tái)全面分析，在還沒出現(xiàn)過故障的情況下，把全部有可能引起功能失效的原因梳理出來，必須非常了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)和功能。例如，汽車廠要對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)全面分析，需要把發(fā)動(dòng)機(jī)每一個(gè)部件結(jié)構(gòu)組成和功能了解清楚清楚，如下是發(fā)動(dòng)機(jī)的解剖圖（圖2-2-1）。在了解結(jié)構(gòu)后，對(duì)每一個(gè)部件進(jìn)行分析，有可能影響發(fā)動(dòng)機(jī)故障的部件有哪些，根本原因是什么等。

圖2-2-1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)解剖圖

同理，以下為是對(duì)空瓶檢測(cè)設(shè)備做RCM 分析的例子?？掌繖z測(cè)一共有六大功能檢測(cè)，把設(shè)備拆分各模塊，了解機(jī)械結(jié)構(gòu)部分，并要清楚各功能檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。圖2-2-2為結(jié)構(gòu)圖。

圖2-2-2 EBI 機(jī)械結(jié)構(gòu)圖

按照之前的分析，需要把各功能有可能引起故障失效的分級(jí)別列出，一層往上一層找原因，直到找到根本原因，這樣就形成了EBI 故障樹。

（3）各功能失效的故障樹

每個(gè)功能失效可以梳理出很多的根本原因，需要按故障的影響級(jí)別來定相應(yīng)的預(yù)防措施，這樣才能更有效分配資源。（見下頁）

（4）定義故障的影響

定義故障影響的目的是區(qū)分影響級(jí)別，按照故障后產(chǎn)生的后果，影響的維度有：安全，環(huán)境，質(zhì)量，財(cái)務(wù)和生產(chǎn)。除此之外，還有故障的影響程度如何，發(fā)生比率如何，如何修復(fù)，需要多長時(shí)間來修復(fù)等等。

如圖2-4-1，空瓶檢測(cè)的剔除裝置的漏擊打，其中一個(gè)功能失效原因是輸送帶拉長，造成錯(cuò)位剔除。

圖2-4-1 定義故障影響和關(guān)鍵等級(jí)

影響：有可能沒有把異物瓶子剔除出來，缺陷產(chǎn)品流入市場(chǎng)，造成市場(chǎng)投訴。

輸送帶的磨損屬于自然磨損現(xiàn)象，在正常潤滑的情況下，出現(xiàn)漏剔除現(xiàn)象周期大概是：6-12 月。因此，對(duì)于這故障影響的嚴(yán)重性可用以下矩形圖來分析，級(jí)別是M。

定出了故障級(jí)別后，要根據(jù)維修邏輯來判斷預(yù)防性工作的策略，主要的維修邏輯是考慮維修成本和技能。

（5）應(yīng)用RCM 的決策邏輯

所謂的低成本維修任務(wù)是操作工日常檢查，若操作員無法完成任務(wù)，需要維修工定期檢查。

較高成本的維護(hù)任務(wù)是強(qiáng)制性更換備件，甚至是設(shè)備大型改造等。例如：空瓶檢測(cè)的其中一個(gè)功能失效“剔除錯(cuò)位”根本原因是輸送帶拉長，圖2-5-1 是輸送帶拉長的檢查標(biāo)準(zhǔn)方法，當(dāng)輸送帶拉長超出原來的3%時(shí)， 就會(huì)出現(xiàn)剔除延遲現(xiàn)象，需要更換。

圖2-5-1 輸送帶檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

使用RCM 決策邏輯選擇技術(shù)上可行的最低成本的維護(hù)任務(wù)，根據(jù)不同的故障模式影響, 選擇不同的判定邏輯 (故障隱蔽性, 安全, 環(huán)境相關(guān)性, 質(zhì)量/運(yùn)行/成本相關(guān)性)，通過對(duì)每一個(gè)問題的回答, 依次選擇合適的預(yù)防性維護(hù)任務(wù)，如圖2-5-2。

圖2-5-2 邏輯樹梳理PM

因此，需要加強(qiáng)維修工例行檢查。

針對(duì)根本原因識(shí)別出預(yù)防性維修任務(wù)，需要在工單系統(tǒng)建立維護(hù)提醒，根據(jù)自然周期或運(yùn)行周期系統(tǒng)自動(dòng)提醒任務(wù)，便于長期計(jì)劃的備件與人工準(zhǔn)備。

（6）定義維修任務(wù)，資源和工具

維修任務(wù)有多種，在線檢查，停產(chǎn)檢查，定期更換等。針對(duì)上述的根本原因輸送帶拉長的問題，維修工通過測(cè)量工具判斷輸送帶是否需要更換，在使用4000 小時(shí)后開始每月停產(chǎn)檢查1 次，把維修任務(wù)鎖定在工單系統(tǒng)里，同時(shí)把有可能更換的備件建立在對(duì)應(yīng)的功能位置物料清單（BOM- Bill of Materials）里，需要使用時(shí)可以立刻調(diào)用出來。如下圖2-6-1 預(yù)防性維修工單。對(duì)于強(qiáng)制更換的維修任務(wù)，需要把備件建立在BOM 里，這樣目的是可以在長期計(jì)劃里提醒計(jì)劃員關(guān)注庫存，也可以通過大修工單預(yù)估年度備件的費(fèi)用。如圖 2-6-2，強(qiáng)制更換備件的大修工單。

圖2-6-1 預(yù)防性維修工單

圖2-6-2 強(qiáng)制更換

完成機(jī)臺(tái)RCM 分析后，需要跟蹤后續(xù)設(shè)備的運(yùn)行和PM 工單完成情況，從效率，維修工時(shí)，成本，安全，質(zhì)量等方面。經(jīng)過數(shù)據(jù)的跟蹤，總結(jié)RCM 對(duì)工廠帶來提升的KPI。

三、RCM 的帶來的得益

（1）產(chǎn)品質(zhì)量的提升

雖然有先進(jìn)的空瓶檢測(cè)設(shè)備，但市場(chǎng)還存異物瓶的投訴。針對(duì)市場(chǎng)異物瓶情況分析設(shè)備，有兩種情況，分別是：?漏剔除異物瓶；?沒有識(shí)別到時(shí)錯(cuò)誤瓶。

第?種的是屬于設(shè)計(jì)的問題，通常的設(shè)備廠家出廠設(shè)備時(shí)，會(huì)考慮很多方面的因素，設(shè)計(jì)比較成熟。但是特殊的環(huán)境，可能設(shè)備在設(shè)計(jì)上就沒考慮到。例如EBI 由于不正常操作直接拍急?；蚍诺沟钠孔舆M(jìn)入設(shè)備，在運(yùn)行中突然急停會(huì)導(dǎo)致瓶子在輸送帶上錯(cuò)位并報(bào)警，如果有異物瓶子在這段范圍而操作工又沒有手動(dòng)拿出瓶子直接復(fù)位開機(jī)，這樣就有流過去的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過RCM 分析，找到有可能影響的來源，工廠實(shí)施了設(shè)備的改造，在EBI 末端再增加一個(gè)剔除裝置，并設(shè)定程序針對(duì)這情況把瓶子自動(dòng)剔除出來，安裝圖3-1-1，以及控制方式對(duì)比表3-1-2。

圖3-1-1 EBI 后增剔除裝置

圖3-1-2 EBI 后增剔除裝置

第?種是設(shè)備精度不足。目前驗(yàn)證EBI 的方式都是使用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試瓶，左圖3-1-3 為部分測(cè)試瓶。雖然在破口寬度和異物都比較小，是2×2mm，但是在EBI 檢測(cè)里是很容易能識(shí)別的。而工廠瓶子主要來源是回收瓶，里面的異物各種類型都有。有的因瓶子存放環(huán)境惡劣，時(shí)間過長導(dǎo)致產(chǎn)生霉斑，位置很難清洗干凈；有的被消費(fèi)者丟透明紙進(jìn)瓶子里，偏光膜也無法識(shí)別。還有的是在瓶子檢測(cè)盲區(qū)無法判斷。以下是舉例，工廠收到瓶子異物投訴，那種異物瓶在設(shè)備上測(cè)試并使用RCM 方法查找有可能引起的原因。

圖3-1-3 測(cè)試瓶實(shí)物圖

圖3-1-4 異物投訴

圖3-1-5 異物位置分析

終上RCM 的應(yīng)用，對(duì)設(shè)備改造與程序精細(xì)調(diào)整，在產(chǎn)品投訴方面是有很大的提升。如圖3-1-6 是客戶投訴和3-1-7 臟瓶投訴的結(jié)果，單位ppb（10 的9 次方瓶產(chǎn)生的投訴次數(shù)）。

圖3-1-6 客戶投訴統(tǒng)計(jì)

圖3-1-7 臟瓶投訴統(tǒng)計(jì)

有這么大的質(zhì)量改善，離不開各個(gè)崗位人員良好的配合，操作工承擔(dān)部分維修工時(shí)，在生產(chǎn)和巡檢時(shí)更有效檢測(cè)設(shè)備的狀況，工廠管理人員開展自主維護(hù)計(jì)劃（ATOAutonomous Operations）,按等級(jí)提升操作工技能。

（2）人員技能的提升

例如在空瓶檢測(cè)設(shè)備里，操作工技能提高了，完全可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行自主維護(hù)，真正自己的設(shè)備自己維修。下圖是RCM 應(yīng)用后操作工技能等級(jí)變化，及對(duì)應(yīng)技能等級(jí)的內(nèi)容。

RCM 應(yīng)用后，操作工可以完成部分的維修工作，讓維修工更多時(shí)間處理設(shè)備的痛點(diǎn)問題，或者研究設(shè)備技術(shù)，提升了維修人員利用率。

（3）維修工時(shí)優(yōu)化

現(xiàn)在各行業(yè)都在優(yōu)化人員架構(gòu)，隨著產(chǎn)量礦大，設(shè)備維護(hù)工時(shí)需要更多，更需要精細(xì)的維修。RCM 分析后，其實(shí)之前很多部分是重復(fù)或者可以合并的，甚至有部分可以轉(zhuǎn)化為操作工日常巡檢的工作， 通過優(yōu)化工單，PM年度總工時(shí)有降低，也有能更精益的維修。 圖3-3-3 空瓶檢測(cè)工時(shí)變化。

圖3-3-3 空瓶檢測(cè)工時(shí)變化

設(shè)備保持高效運(yùn)行，而且消除了部分過剩維修工作，備件也會(huì)減小消耗，從而帶來維修成本的節(jié)約。

（4）維修成本的下降

圖3-2-1 ATO 技能等級(jí)和變化圖

圖3-2-2 各技能清單

例如：如上文所述，輸送帶拉長的問題，當(dāng)被拉長達(dá)到3%后，會(huì)出現(xiàn)剔除延遲現(xiàn)象，這是屬于自然磨損，不可避免，但是潤滑可以延遲拉長的時(shí)間。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)在正常潤滑的輸送帶單道瓶子運(yùn)行情況下，要達(dá)到3%，運(yùn)行小時(shí)在4000 小時(shí)以上，如圖3-4-1。

圖3-4-1 輸送帶磨損時(shí)間

因此可以由原來自然周期6 個(gè)月強(qiáng)制更換改為運(yùn)行周期4000 小時(shí)后再檢查，如發(fā)現(xiàn)拉長嚴(yán)重的，再更換輸送帶。原來每年需要更換2 次，每次成本3.2 萬元。如4000 后的每次數(shù)據(jù)收集和分析，實(shí)際輸送帶拉長大于3%所最終達(dá)到5400 小時(shí)（約10 個(gè)月），隨著年產(chǎn)量變化而變化，這樣每年更換的次數(shù)就變?yōu)? 次了。通過RCM 分析，按兩年計(jì)算，空瓶檢測(cè)輸送帶備件費(fèi)用節(jié)省了接近6.3 萬元。

由上述分析，RCM 對(duì)設(shè)備管理有非常大的幫助，可以節(jié)省工時(shí)，發(fā)展人才，節(jié)省成本和完善設(shè)備等，但不是所有的設(shè)備都適合一開始就實(shí)行RCM 分析。

四、設(shè)備RCM 的條件

從維護(hù)的角度來看，設(shè)備會(huì)隨著時(shí)間的推移而磨損或惡化，可以把退化分為兩種:被迫的和自然的。區(qū)分這兩種類型很重要，因?yàn)槊糠N類型都需要不同的維護(hù)方法。

如圖4-1 說明了被迫磨損和自然損耗之間的關(guān)鍵區(qū)別。對(duì)于被迫磨損，設(shè)備磨損速度要快得多，導(dǎo)致的故障比自然損耗發(fā)生得更快。當(dāng)某些條件不滿足時(shí)，就會(huì)發(fā)生被迫磨損(例如:被敞開的電板、沒有潤滑的軸承、未對(duì)準(zhǔn)的附屬設(shè)備、過載操作、缺乏維護(hù)等)。因此，用維護(hù)計(jì)劃處理自然損耗，用根本原因解決方案處理強(qiáng)制磨損。RCM 不適用于可靠性不搞的設(shè)備，必須處于高效速度運(yùn)行情況下才，需要再找出突破點(diǎn)才合適應(yīng)用RCM。

圖4-1 磨損模式隨時(shí)間磨損圖

五，總結(jié)

歷史上，維護(hù)計(jì)劃一般在日常會(huì)議上創(chuàng)建，沒有分析自然和被迫性惡化，沒有制定解決停機(jī)根本原因（造成停機(jī)的80%的原因）的行動(dòng)，產(chǎn)生的新維護(hù)計(jì)劃，帶來了不必要的執(zhí)行需求，也給維護(hù)團(tuán)隊(duì)造成了不必要的負(fù)擔(dān)。RCM(以可靠性為中心的維護(hù))是一種用于定義維護(hù)計(jì)劃的方法，以確保高效、精益的計(jì)劃落實(shí)實(shí)施，提升設(shè)備的可靠性。