基于FMEA理論的風機維修策略探討

陳露露+郭琳

摘要： 隨著企業在設備上的投資越來越多，設備維修所占用的資金也越來越多，但大多數企業普遍存在著低效率、高資金占用的弊病。文章結合近年來風機維修過程中總結的經驗和發現的問題，簡要介紹了將失效模式和效果分析（FMEA）理論應用于風機的維修策略制定的步驟和方法，并在實際的維修應用過程中對維修策略進行了改善，維修效率顯著提高。

Abstract： Along with more and more investment on equipment， the maintenance expense of the companies is also getting increased. However， most of the companies are facing the problem of low efficiency but high capital occupancy. Based on the fan maintenance experience， this article not only provides the process and procedures to make fan maintenance strategy applied with FMEA， but also introduces the improvements of the strategy during the maintenance practice which finally leads to obvious high efficiency.

關鍵詞： 風機；FMEA；設備維修

Key words： fans；FMEA；equipment maintenance

中圖分類號：TS737+.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）11-0030-02

1 風機維修的現狀

風機在制造性企業的生產中起著重要的作用，其工況狀態的良好是生產能否正常運轉的重要保障之一。近年來，越來越多的企業對設備維修、維護保養重要性的認識都有了顯著提高，但是技術人員的技術水平和維修策略的管理機制是制約維修效率的一大瓶頸。目前在行業內絕大多數維修企業采用的維修策略是日常檢查與事后維修相結合的方法，這種管理模式相對落后，往往只考慮生產的需要，而不考慮現實的經濟性，這與現代的生產管理理念相悖。在實際的實施過程中，由于管理理念或策略的原因，事先的計劃性很差，維修的預防性工作不夠，將有可能導致的后果可能有：維修人員多但效率低，突發性的故障頻發，維修人員將大量的時間放在了做緊急程度高的事情上，惡性循環；大量無用的備件占用了絕大多數資金和倉庫；維修過程中發現沒有需要的備件，緊急采購且備件采購周期長，費用高。

制定高效的設備維修策略能有效的提高設備維修的效率，將失效模式和效果分析（FMEA）理論引入風機維修的策略制定和維修過程中，將很大程度上改善目前風機維修存在的效率問題，進而使企業獲得更多的利潤。

2 FMEA的工作原理

FMEA 最早被美國汽車制造廠商開發并應用于汽車零部件的生產制造商上的，目的是為了保證其生產和制造的可靠性。總結其工作原理是：第一，梳理系統中的失效模式，并對該失效將可能產生的各個后果進行評價和打分；其次，謹慎地評估導致該失效發生的原因和發生的可能性；最后，對各種潛在的產品和流程失效進行排序；最后，著重努力消除和避免產品以及各流程存在的問題，并研究如何預防問題的再次發生。

從系統上來講，FMEA是一整套預防措施，與事后處理的理論不同，它的知識結構包括了識別、控制和提高等一系列管理過程。這一系列管理過程不僅可以為汽車零部件行業很好的使用，也同樣可以應用到其他希望能夠排除潛在風險的各種事件或領域上。這也使得將FMEA應用于風機的維修過程中，制定相應的風機維修策略成為了可能。

3 風機維修策略的制定與改善

應用在風機維修過程中的FMEA的主要過程包括以下內容：①找出風機運行過程中潛在的各種故障模式；②制定評價體系，對找到的各種故障模式進行量化和評估；③列出風機故障的起因和機理，尋找預防或改進措施。它的核心內容是針對風機系統進行分析和研究，確定通過何種方式可以提高風機系統的可靠性，避免系統失效。

3.1 建立FMEA維修檔案 以F式傳動風機為對象，根據FMEA方法建立風機維修檔案。

3.1.1 風機各組件失效模式分析 維修檔案梳理歸類了該型號風機各組件名稱、功能，通過之前的點檢記錄、維修記錄、設備廠家的確認各部件潛在發生的故障模式，分析出各項故障產生的原因，討論對系統產生的影響。F式風機各組件主要失效模式分析見表1。

3.1.2 統計各組件維修成本 根據近年來風機維修過程中的經驗和積累的數據，匯總各組件發生故障的頻率和維修的成本，統計結果見表2。

3.2 故障模式和影響分析 由表1、表2 可知，葉輪故障和軸承聯軸器故障是該型號在使用過程中最常見的故障，且維修成本較高。故將葉輪和軸承聯軸器故障作為維修重點加以關注，并研究響應策略，其他各組件故障頻率不高，應重點進行預防性對策。

同時，針對這些主要的故障，為了更直觀的反映出這些故障的危害性，有必要對這些危害性進行量化分析和故障模式影響分析。FMEA有作為系統化的處理流程，根據工廠生產的實際情況，將故障發生頻度、嚴重程度和維修成本這三項作為重點考察對象，對F式風機關鍵的失效模式進行影響分析。定義如下指標：

①嚴重度（S）：評價各種故障可能導致的后果，并打分（1～10分，風機故障造成后果的嚴重程度越大，則該分值越大，如有造成停產風險則為10分）。

②頻度（O）：評價各種故障出現的頻率，并打分（1～10分，風機組件故障頻率越高分值越大）。endprint

③探測度（D）：評價在采用目前的方法進行點檢和維修時，故障被查出的難易程度，并打分（1～10分，查出難度越大分值越高）。

④風險順序數（RPN）：嚴重度（S）、頻度（O）、探測度（D）得分的乘積，其數值越大潛在的風險越高，越應該采取預防措施。

根據歷史數據、綜合考慮現場操作工、維修工及工程師的建議，對風機各組件的失效模式進行量化計算，并研究主要對應措施。因篇幅有限，表3列舉了軸承及聯軸器各組件故障的分析過程。

根據RPN評估，將RPN≥60對應的故障原因作為高風險故障，篩選出了軸承故障或磨損、主軸密封磨損或損壞共二項。經研究發現，該兩項都具有發生頻度較高、發生頻率較多、維修時間長、維修成本高的特點。針對主軸密封磨損，經分析研究，通過尋找國產化的密封備件、增加庫房備件數量等措施，大大降低了維修的成本和備件等待的時間，使該故障的嚴重度在重新評估后由原來的“7”降為了“3”，RPN值由原來的“70”降為“30”，成功使一個高風險故障降為了中度風險。在降低風險的同時，設備在實際運行過程中，故障率也有了明顯降低，維修成本也實現了合理管控。

4 結語

綜上所述，基于FMEA理論指導下完成的這種風機檢修策略的關鍵是對各種故障的嚴重度、頻度和探測度進行嚴密的風險評估，通過量化的方式找到定高風險的故障，并制定相應的預防措施和控制手段，從而將各種故障可能導致的風險完全消除或者能夠減小到可以接受的水平。該方法的應用同樣可以擴展到其他設備設施的維修上。但要注意運用FMEA理論進行維修對策的應用，是一個持續改善的循環過程。隨著改善深度的進一步加強，以及技術水平的提高，高風險故障項O-S-D評分將不斷降低，那么改善的重點也會進行轉移。

參考文獻：

[1]D.H.Stamatis.故障模式影響分析FMEA從理論到實踐[M].陳曉彤，姚紹華譯.北京：國防工業出版社，2005.

[2]李維佳.FMEA應用于設備維護的研究[D].成都：西南交通大學，2004.

[3]孫家坤，曹美榮，楊超英.面向FMEA的售后維修系統設計[J].組合機床與自動化加工技術，2013（05）.

[4]徐赟剛.水利樞紐機電設備維修管理模式研究[D].上海交通大學，2011.

[5]曹翠芝，丁文峰.循環水冷卻塔風機故障的原因分析及改造[J].風機技術，2008.endprint

③探測度（D）：評價在采用目前的方法進行點檢和維修時，故障被查出的難易程度，并打分（1～10分，查出難度越大分值越高）。

④風險順序數（RPN）：嚴重度（S）、頻度（O）、探測度（D）得分的乘積，其數值越大潛在的風險越高，越應該采取預防措施。

根據歷史數據、綜合考慮現場操作工、維修工及工程師的建議，對風機各組件的失效模式進行量化計算，并研究主要對應措施。因篇幅有限，表3列舉了軸承及聯軸器各組件故障的分析過程。

根據RPN評估，將RPN≥60對應的故障原因作為高風險故障，篩選出了軸承故障或磨損、主軸密封磨損或損壞共二項。經研究發現，該兩項都具有發生頻度較高、發生頻率較多、維修時間長、維修成本高的特點。針對主軸密封磨損，經分析研究，通過尋找國產化的密封備件、增加庫房備件數量等措施，大大降低了維修的成本和備件等待的時間，使該故障的嚴重度在重新評估后由原來的“7”降為了“3”，RPN值由原來的“70”降為“30”，成功使一個高風險故障降為了中度風險。在降低風險的同時，設備在實際運行過程中，故障率也有了明顯降低，維修成本也實現了合理管控。

4 結語

綜上所述，基于FMEA理論指導下完成的這種風機檢修策略的關鍵是對各種故障的嚴重度、頻度和探測度進行嚴密的風險評估，通過量化的方式找到定高風險的故障，并制定相應的預防措施和控制手段，從而將各種故障可能導致的風險完全消除或者能夠減小到可以接受的水平。該方法的應用同樣可以擴展到其他設備設施的維修上。但要注意運用FMEA理論進行維修對策的應用，是一個持續改善的循環過程。隨著改善深度的進一步加強，以及技術水平的提高，高風險故障項O-S-D評分將不斷降低，那么改善的重點也會進行轉移。

參考文獻：

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[3]孫家坤，曹美榮，楊超英.面向FMEA的售后維修系統設計[J].組合機床與自動化加工技術，2013（05）.

[4]徐赟剛.水利樞紐機電設備維修管理模式研究[D].上海交通大學，2011.

[5]曹翠芝，丁文峰.循環水冷卻塔風機故障的原因分析及改造[J].風機技術，2008.endprint

③探測度（D）：評價在采用目前的方法進行點檢和維修時，故障被查出的難易程度，并打分（1～10分，查出難度越大分值越高）。

④風險順序數（RPN）：嚴重度（S）、頻度（O）、探測度（D）得分的乘積，其數值越大潛在的風險越高，越應該采取預防措施。

根據歷史數據、綜合考慮現場操作工、維修工及工程師的建議，對風機各組件的失效模式進行量化計算，并研究主要對應措施。因篇幅有限，表3列舉了軸承及聯軸器各組件故障的分析過程。

根據RPN評估，將RPN≥60對應的故障原因作為高風險故障，篩選出了軸承故障或磨損、主軸密封磨損或損壞共二項。經研究發現，該兩項都具有發生頻度較高、發生頻率較多、維修時間長、維修成本高的特點。針對主軸密封磨損，經分析研究，通過尋找國產化的密封備件、增加庫房備件數量等措施，大大降低了維修的成本和備件等待的時間，使該故障的嚴重度在重新評估后由原來的“7”降為了“3”，RPN值由原來的“70”降為“30”，成功使一個高風險故障降為了中度風險。在降低風險的同時，設備在實際運行過程中，故障率也有了明顯降低，維修成本也實現了合理管控。

4 結語

綜上所述，基于FMEA理論指導下完成的這種風機檢修策略的關鍵是對各種故障的嚴重度、頻度和探測度進行嚴密的風險評估，通過量化的方式找到定高風險的故障，并制定相應的預防措施和控制手段，從而將各種故障可能導致的風險完全消除或者能夠減小到可以接受的水平。該方法的應用同樣可以擴展到其他設備設施的維修上。但要注意運用FMEA理論進行維修對策的應用，是一個持續改善的循環過程。隨著改善深度的進一步加強，以及技術水平的提高，高風險故障項O-S-D評分將不斷降低，那么改善的重點也會進行轉移。

參考文獻：

[1]D.H.Stamatis.故障模式影響分析FMEA從理論到實踐[M].陳曉彤，姚紹華譯.北京：國防工業出版社，2005.

[2]李維佳.FMEA應用于設備維護的研究[D].成都：西南交通大學，2004.

[3]孫家坤，曹美榮，楊超英.面向FMEA的售后維修系統設計[J].組合機床與自動化加工技術，2013（05）.

[4]徐赟剛.水利樞紐機電設備維修管理模式研究[D].上海交通大學，2011.

[5]曹翠芝，丁文峰.循環水冷卻塔風機故障的原因分析及改造[J].風機技術，2008.endprint