TPM管理在智能制造時代中的探索優化

劉科，邊超，倪云

（中國重汽集團濟南卡車股份有限公司，山東 濟南 250000）

TPM是英文Total Productive Maintenance的縮略語，在傳統上可分為以設備操作班組為單位的自主保全工作；以設備維修班組為單位的巡檢點檢工作；以高技能專業人員或小組為單位的周期性專業保養工作。目前裝配生產線中傳統“各司其職”的崗位職責劃分已逐漸模糊，取而代之的是具備較高技術能力的生產線運維管控人員同時承擔設備操作、維修、保養、疑難故障處理等多項任務。本文以某國有大型商用車生產企業車身總成生產線為背景，簡述在智能設備時代TPM工作推行過程中所進行的有效探索與嘗試。

圖1 TPM生產時間

1 TPM在長期運行過程中存在的問題

企業車身部門共有生產設備800臺，關鍵設備執行TPM全面管理，該類設備共約113臺。基于以上數據可知，設備的日常點檢、巡檢、維護需要消耗較高資源與成本投入。但即便在全力投入的前提下，仍存在以下幾個方面的問題。

（1）TPM執行過程存在遺漏現象。現場員工巡查重復性設備部件如水泵、電機、焊機過程中，人工作業不可避免的偶發疏漏情況。疏漏發生后，對于設備即時運行情況將處于失控狀態，存在發生設備故障的狀態隱患。

（2）TPM執行的時效性。就商用車車身總成中單條壓型-焊接-涂裝生產線為例，按照國內制造業通常采用的“三班制”生產現場，每班次的巡查時間約在20min左右，每個工作日設備巡查將占用60min的生產時間，生產時間如圖1所示。在不斷追求產能提升的流水線上，若能通過技術手段實現路徑導航功能將巡查時間進一步縮短，則對企業生產經營帶來的推動作用將非常顯著。

（3）TPM隱患匯總流程繁瑣。在記錄表（單）中明確存在問題后，如何將一個班組、一個部門甚至全公司的故障及隱患情況匯總，為制定維修計劃、預算維修費用提供數據支持一直困擾現場設備管理人員。這種信息傳遞環節的滯后將造成維修備件的供應不足、對維修時間預判有誤將造成停產等嚴重事件。

（4）紙質資料的局限性。隨著智能設備的不斷普及，機器人、PLC、單片機、變頻器在制造業生產線批量應用，TPM更多監控生產線設備電流（A）、電壓（V）、頻率（Hz）、自由度（Degree of freedom）、傳感器（Sensor）等參數，受紙質表格的篇幅及文檔在現場的局限，往往存在描述不明確現象。在設備參數精度不斷提升的趨勢下，精準描述設備狀態及參數成為TPM管控文件亟需解決的主要問題。

2 提出以智能便攜終端為依托的解決方案

隨著RFID自動感應技術的不斷成熟，計算機網絡通信與數據處理技術能力日益完善，生產企業嘗試在TPM執行過程中由紙張信息統計向儀器智能統計的轉變，以解放人力，實現TPM巡查的精準高效。

2.1 TPM智能巡檢儀布局與主要功能

巡檢儀本體采用耐震不銹鋼外殼及工程塑料材質，正面由上及下依次配置LED指示燈、屏幕、電源（確認）鍵、選擇鍵、機器銘牌；背面由上及下依次配置LED照明燈、讀卡感應區、鍍金通訊觸點。

在儀器內部硬件組成方面，配置125kHzEM卡，串行EEP-ROM用來存放時間、卡號、事件、系統參數、身份編碼等信息，可滿足2萬條巡檢數據的大容量儲存，在實際TPM應用過程中約具備6個月以內的數據追溯能力，上載系統后可實現數據的永久保存；數據傳輸采用免驅通訊，接口可滿足USB2.0速率要求；內置電池容量為滿足TPM設備巡查點較多實際需求，采用500Ah以上聚合物鋰電池，實現20H以上續航能力以及5000次以上讀卡能力；儀器通過寄存器完成數據的發送及接收功能，其中主要包含頁寄存器、命令寄存器、發送控制寄存器、中斷允許寄存器等。其結構如圖2所示。

圖2 TPM智能巡檢儀結構圖

智能巡檢儀每個點位可依據設備實際狀態編輯15個事件的自定義事件，實現設備狀態的精準描述。

在實際使用過程中，儀器可為執行人員提供詳細路徑、標準、事件、時間等多項記錄查詢功能與關鍵特性參數的技術支持，實現操作者及設備管理人員的數據在線互通目標。為適用于工業生產現場環境，針對性增加1000條抗摔記錄及金屬外殼、LED手電照明，實現耐用性及實用性的進一步提升。

2.2 TPM智能巡檢儀的主要操作流程

巡檢儀依據工業現場實際使用情況研發成熟穩定的巡檢路徑建立、巡檢執行流程。

（1）智能巡檢儀在建立巡檢路徑過程中執行流程如表1所示。

表1 智能巡檢儀巡檢路徑建立流程

（2）智能巡檢儀在實際巡檢過程中執行流程如表2所示。

表2 智能巡檢儀執行流程

3 TPM引入智能巡檢儀所帶來的便捷與收益

如圖3所示，在引入TPM智能巡檢儀后，設備漏檢現象通過技術手段完全消除。智能巡檢儀可通過對固定在設備關鍵位置上的射頻卡數據進行收集，針對漏檢位置進行聲光提醒，TPM執行人員僅需查看機器屏幕便獲取已巡查及未巡查部位的具體數據，實現可靠的完整巡檢，有效降低設備故障率。

圖3 巡檢儀使用前后設備故障率變化趨勢圖

在TPM巡查時效性方面，巡檢儀可要求員工依據設備編號及布置順序合理優化最短路徑，將巡檢用時節省20%以上，實現巡檢過程中的定時、定人、定路徑。作用于生產線的沖壓—焊裝—涂裝三班制連線生產情況下，可節省待機能耗與生產等待15min/天，節能降耗意義顯著。如下圖所示，在縮短巡檢時間后，通過電力需求側管理系統體現出生產效益顯著提升。測試結果如圖4所示。

在設備隱患傳遞的時效性方面，由于巡檢儀通過PC客戶端實現數據互傳及EXCEL格式的輸出功能，可在每班次巡檢完畢5min內將最新信息自動匯總發布至任一層設備管理部門，實現設備實時數據的動態監控、可追溯。

巡檢儀打破紙質資料在狀態描述方面的局限性，儀器可分條、分類詳細描述設備各項專業參數，便于使用者充分理解掌握設備巡查要求并作出精準事件記錄，為后期的隱患故障排除提供可靠依據。同時，巡檢儀可實現綠色巡檢，節省大量記錄紙張，實現設備現場管理關鍵環節的無紙化辦公。

圖4 TPM巡檢儀時效性分析

4 結語

在智能制造的大潮中，TPM工作在新形勢下的發展趨勢將越來越多引入智能儀器、多功能儀器儀表，以現場操作便捷為基礎、以后臺數據統計分析功能打包為管理升級手段，改變傳統以紙張作為信息載體的管理方式，結合嵌入式軟件技術，組件功能強、易操作、安全方便的射頻巡檢系統，讓TPM全員生產維護體系發揮更大功效。