基于精益六西格瑪的制藥工藝設備故障預防研究

謝圣堯 王富東

[摘? ? 要 ]目前某生物制藥公司新建廠房剛投入運行，而工藝設備由于故障導致的停機較多，極有可能延誤生產;提供研究工藝設備的故障情況并制定預防措施，保障生產正常開展，為生物制藥公司工藝設備的維護提供參考。方法：該生物制藥公司有一套工藝設備維護維修工單系統(tǒng)Maximo系統(tǒng)，在系統(tǒng)檢索2018年全年工藝設備的維修工單信息，對每條工單進行數據分析。結果：2018年全年維修工單信息總計460條，非關鍵工藝設備故障75條，占比16.30%;間接影響設備故障177條，占比38.49%;關鍵影響設備202條，占比43.91%。最后經過一年的改善。2019年開始，參與改善的兩類工藝設備月均故障數由0.71和0.38次每臺每月，下降到0.41和0.06次每臺每月，分別減少了42.25%和84.21%，P值分別為0.02和0.03，均小于0.05，顯示出了良好的效果，達到了預期目的。結論：通過對歷史故障工單數據的分析，不斷了解工藝設備的狀態(tài)和故障發(fā)生的原因，改善維護人員對設備的維護和加強維護人員的培訓提供參考，保障生物制藥企業(yè)正常生產。

[關鍵詞]工藝設備;故障預防;精益六西格瑪

[中圖分類號]F273.2 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）04–00–04

[Abstract]At present， a new plant of a biopharmaceutical company has just been put into operation， and the process equipment has many downtimes due to failures， which is very likely to delay production; provide research on the failure of process equipment and formulate preventive measures to ensure normal production.Provide reference for maintenance of process equipment of biopharmaceutical company.Method： The biopharmaceutical company has a set of process equipment maintenance work order system Maximo system.The system retrieves the process equipment maintenance work order information for the whole year of 2018 and conducts data analysis on each work order.Results： In 2018， there were a total of 460 pieces of maintenance work order information， 75 pieces of non-critical process equipment failures， accounting for 16.30%; 177 pieces of indirect impact equipment failures， accounting for 38.49%; 202 critically affecting equipment， accounting for 43.91%.Finally， after a year of improvement.Starting in 2019， the average monthly number of failures of the two types of process equipment involved in the improvement has dropped from 0.71 and 0.38 times per month per month to 0.41 and 0.06 times per month per month， a decrease of 42.25% and 84.21%， respectively， with a P value of 0.02 And 0.03， both are less than 0.05， showing a good effect and achieving the expected purpose.Conclusion： Through the analysis of historical failure work order data， we can constantly understand the status of process equipment and the cause of failure， improve the maintenance of equipment by maintenance personnel and strengthen the training of maintenance personnel to provide reference to ensure the normal production of biopharmaceutical companies.

[Keywords]process equipment; failure prevention; lean six sigma

生物醫(yī)藥產業(yè)為我國科技發(fā)展的重點行業(yè)，得到了國家和各地方政府的大力支持。雖然有國外制藥巨頭的競爭，中國的生物醫(yī)藥行業(yè)依靠國內對于生物藥品的需求，前途廣闊，機會眾多。2019年，中國第一款國產生物仿制藥漢利康上市，標志著我國生物制藥進入快速模式。當前，中國生物制藥企業(yè)的困難也有很多，例如制藥企業(yè)注重制藥技術的提高，往往缺乏工藝設備維護知識，而工藝設備的狀態(tài)往往決定制藥產品的質量。因此，我國生物制藥行業(yè)，要想保證產品質量，一定要注重工藝設備的維護維修，保證產品安全有效的前提下，才能牢牢把握市場，邁向快速發(fā)展的階段。

1 研究方法

精益六西格瑪理論是商業(yè)管理使用的優(yōu)秀的管理理論，本文引入精益六西格瑪理論中的Dmaic模型，即識別問題（Define）;統(tǒng)計數據（Measure）;分析問題的根本原因（Analyze）;制定和優(yōu)化改進策略（Improve）;持續(xù)動態(tài)跟蹤，保證良好的性能（Control）。使用Dmaic模型，完整分析關鍵設備的歷史數據，找到并采取合理可行的預防措施，降低設備故障數，改善維護人員對設備的維護和加強維護人員的培訓提供參考。如圖1所示：

1.1 識別問題（Define）

某生物制藥公司新建廠房剛投入運行，而工藝設備由于故障導致的停機較多，極有可能延誤生產。對該公司2018年度總的維修記錄進行分類，全年維修工單信息總計460條，非關鍵工藝設備故障75條，占比16.30%;間接影響設備故障177條，占比38.49%;關鍵影響設備202條，占比43.91%。得出間接影響和關鍵影響類設備維修數量比重大。此外，非關鍵工藝設備為經過評估，結果為對產品質量和制藥產能幾乎沒有影響。故對間接影響和關鍵影響類設備進行故障設備次數和單臺月平均故障次數分析。

綜合分析，清洗機設備月平均故障0.71件每月，匯總后占C類設備的25.25%。連續(xù)流離心機在2018年度故障數9件，單臺月平均故障為：0.38件每月，僅次于清洗機的0.71件每月。連續(xù)流離心機為生產工藝中的重要設備，是與產品直接接觸的，設備故障會導致生產工藝的中斷不能繼續(xù)進行。因此，清洗機和連續(xù)流離心機故障的降低是優(yōu)先解決的項目。

1.2 統(tǒng)計數據（Measure）

通過對清洗機歷史故障數據進行回顧調查，發(fā)現(xiàn)堿泵壓力不足報警最為頻繁，數量為19次，其次為清洗機門故障，數量為13次;對連續(xù)流離心機歷史故障數據進行回顧調查，發(fā)現(xiàn)離心機設備報警，爆破片破裂故障最為頻繁，數量為4次，其次為排渣不正常，數量1次。

通過對清洗機歷史故障的數據研究，發(fā)現(xiàn)清洗機泵管漏液的故障最多，故障第二位的是清洗機泵頭傳輸管漏液，泵頭與堿液管連接處漏液和增壓墊片臟堵漏。泵頭傳輸管漏液故障，經過現(xiàn)場查看，泵頭使用頻繁導致泵頭損壞。泵頭與堿液管連接處漏液，現(xiàn)場解決方法是，將泵管與泵頭剪去一段后重新緊固。增壓墊片臟堵漏液也是出現(xiàn)了2項，現(xiàn)場解決方案是清潔增壓墊片。

連續(xù)流離心機爆破片破裂故障進行分析，首先分解爆破片工作原理。爆破片連接在離心機罐體，當罐體壓力過高時，爆破片破裂泄壓，保護離心機。與離心機爆破片相關的部件或設備有注射用水、純蒸汽、離心機中間水罐

1.3 分析問題的根本原因（Analyze）

針對預防清洗機故障，制定清洗機清洗工序圖，分解每一個工序設涉及的主要部件，通過風險分析工具來進行監(jiān)控。然后通過對頭腦風暴會議，討論可能遺漏的部件，以及每個部件可能出現(xiàn)的失效模式。根據討論出的失效模式，分析這些對產品的質量，員工和病患的安全等的影響程度，使用數字定量列出嚴重率（Severity rate）。然后使用歷史和經驗數據討論可能出現(xiàn)的發(fā)生率（Occurrence）。接著確定可檢測排序時，應當考慮現(xiàn)有的控制，通過確定原因的可檢測性，分配可檢測性值（Detectability）。

使用失效模式與影響分析分析（FMEA）在風險指數是評價工藝步驟或項目整體風險的方法，結合了嚴重性，發(fā)生率和可檢測性，使用定量分析，綜合結果通過數值體現(xiàn)，表示為RPN（S×O×D）。質量改善委員會達成共識，根據評分對列出RPN>80的必須控制措施，這些措施的完成可以降低風險指數到可接受的范圍。如表1所示。

1.4 制定和優(yōu)化改進策略（Improve）

根據對歷史故障的回顧，以及利用失效模式與影響分析FEMA得出的結果，質量改善委員會制定了行動計劃見表1。 根據對歷史故障的回顧，以及利用失效模式與影響分析FEMA得出的結果，質量改善委員會制定了行動計劃。從故障改善項目分析，缺陷項主要是維護類和設備類的改善措施，質量源于設計。經詢問廠家工程師該兩類設備都是進口設備，都是按照維護計劃手冊定期維護保養(yǎng)。主要廠家沒有詳細考察國內的生產環(huán)境和勞動強度，制定維護保養(yǎng)計劃。此外，設備的使用人員也存在沒有定期檢查堿液桶就開啟設備這一類誤操作的情況。所以，一方面通過對工藝設備出現(xiàn)的故障點制定改善措施，另一個方面對維護人員和使用人員制定定期培訓計劃，避免誤操作這一類低級問題導致設備故障的發(fā)生。最后周期性故障統(tǒng)計，對所有設備故障進行統(tǒng)計，建立臺帳，分析故障原因并制定優(yōu)化措施。

1.5 保證良好的性能（Control）

首先對當前清洗機和離心機維修維護活動進行分析，目前流程：清洗機故障匯報;設備發(fā)生故障，使用部門掛上禁用標簽，電話或郵件報修設備組，描述故障形式以及期望完成維修時間。發(fā)起工單：設備組根據使用部門報修，在電子化維修系統(tǒng)maximo系統(tǒng)中發(fā)起報修工單。現(xiàn)場檢查，根據設備組報修，觀察設備故障現(xiàn)象確定維修方式。

排查是否現(xiàn)場解決：故障是否可以短時間內解決，不用聯(lián)系供應商或者采購備件。工單跟蹤：根據備件到貨日期或與工程師協(xié)調維修時間。維修工單執(zhí)行：分配維修工單，根據設備損壞形式，對設備維修關閉工單：對設備維修完成后，將維修信息錄入系統(tǒng)后，關閉工單，維修結束，設備可以使用。故障統(tǒng)計：對所有設備故障進行統(tǒng)計，建立臺帳，分析故障原因并優(yōu)化。

1.6 維護和操作中的不足

維護保養(yǎng)調查：月度和半年度維護除對堿液關的更換，其余均為對管路、過濾器和各電子元件的檢查項。年度和多年度維護主要是更換堿液泵泵頭、過濾器、閥門膜片、密封圈和液位開關等。

維護保養(yǎng)中存在的不足：維護人員操作存在不足，如更換門密封條時會與之前的門封條安裝深度不一致，導致清洗機漏水或者門無法打開。更換堿液管時會忘記手動加堿排出管路中的空氣，導致程序開啟后堿液壓力不足報警。維護內容中未提及緊固各部件固定螺絲的內容。

人員操作執(zhí)行與標準操作規(guī)程的一致性應注意事項：保證設備完好性，傳遞管路中，由于員工忽視，因此需將管路放置好后再進行關門操作，防止關門時鋼絲繩脫軌。未按操作規(guī)程執(zhí)行或加堿泵在設備運行前未完全排盡空氣，因此更換堿液桶后，需要手動加堿排出管路中的空氣。要排除未檢查網線是否連接完好，所以加紙后將之和放置到位，打印機移動后需要檢查網絡接口是否連接到位。

2 結語

經過結合精益六西格瑪理論，使用DMAIC模型對清洗機和連續(xù)流離心機的故障模式進行分析改善。利用FEMA對設備進行預防策略研究。經過一年的改善，2019年2月開始，清洗機每三個月的故障數下降到8次、9次和5次，月均故障數由0.71次每臺每月下降到0.41次每臺每月;連續(xù)流離心機每三個月的故障數下降到0次、0次、1次，月均故障書由0.38次每臺每月下降到0.06次每臺每月。分別減少了42.25%和84.21%，P值分別為0.02和0.03，均小于0.05，顯示出了良好的效果，達到了預期目的。

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