部品展開(kāi)與失效分析維修方法的探討與實(shí)踐

1、“部品展開(kāi)”與失效分析維修方法的探討與實(shí)踐陳剛 130012 一汽轎車股份有限公司技術(shù)部設(shè)備設(shè)施科摘 要 部品展開(kāi)和失效分析都是研究零部件的使用條件對(duì)零部件壽命的影響，找到零部件的狀態(tài)劣化規(guī)律，從而指導(dǎo)我們的維修策略。部品展開(kāi)是TPM管理的又一重要工具，把設(shè)備維修由設(shè)備深入到零部件層面，從零部件的失效模式探索，來(lái)尋求對(duì)整體設(shè)備狀態(tài)的改善，是精益化維修思想的充分體現(xiàn)。是從微觀規(guī)律達(dá)到宏觀控制的一個(gè)經(jīng)典的工作方法。關(guān)鍵詞 部品展開(kāi) 失效分析 強(qiáng)制劣化1 什么是“部品展開(kāi)”和失效分析部品展開(kāi)就是研究零部件的結(jié)構(gòu)原理、使用條件、劣化規(guī)律，從而為其提供良好的使用環(huán)境，延長(zhǎng)使用壽命并指導(dǎo)預(yù)防性修理計(jì)劃的過(guò)

2、程。部品展開(kāi)把預(yù)防性修理從設(shè)備推進(jìn)到零部件，是設(shè)備精益化維修的重要方法。失效分析則是研究設(shè)備或零部件的性能失效規(guī)律，找到失效的機(jī)制，從而得出指導(dǎo)維修的適應(yīng)性方法的活動(dòng)。事實(shí)上，“部品展開(kāi)”和失效分析有著共同的內(nèi)涵。只是本節(jié)我們側(cè)重的是研究零部件的失效規(guī)律和對(duì)策?！安科氛归_(kāi)”和失效分析都是人們認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)和發(fā)展規(guī)律的逆向思維和探索，是人們深化對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)源頭和途徑的探討。2 開(kāi)展“部品展開(kāi)”和失效分析的意義在技術(shù)高度發(fā)展和日益復(fù)雜化的今天，維修由零部件級(jí)已經(jīng)逐步向集成式維修轉(zhuǎn)變。維修更換的單位成本越來(lái)越大，但我們絕對(duì)不應(yīng)該放棄對(duì)零部件的控制，其意義在于：1）部品展開(kāi)體現(xiàn)了精益維修的基本思想，

3、深入研究重要零部件的損壞規(guī)律，有助于推動(dòng)故障向零目標(biāo)的邁進(jìn)。2）有利于降低維修的單次成本，從而降低維修的總體費(fèi)用，因而也是企業(yè)降成本的需要。“部品展開(kāi)”和失效分析是最能體現(xiàn)針對(duì)性、預(yù)防性的精益維修方法，我們大力推薦這種有效的方法和工具。3 部品展開(kāi)的一般技術(shù)方法部品展開(kāi)需要對(duì)設(shè)備、結(jié)構(gòu)、零部件有充分細(xì)致的了解，因而也是技術(shù)性很強(qiáng)的活動(dòng)。31 求甚解解剖設(shè)備部品展開(kāi)首先需要對(duì)設(shè)備有比較細(xì)致的了解，因此，我們需要：1）深入研究重要零部件的結(jié)構(gòu)、原理、使用條件，進(jìn)而探討其損壞規(guī)律。2）我們還要有比較豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，特別是維修操作的基本技能。因此要鍛煉維修人員的操作能力。3）多閱讀常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，了解標(biāo)

4、準(zhǔn)零部件的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求。4）在使用中研究零部件的使用條件和劣化規(guī)律。32零部件的劣化及分類 在本書(shū)計(jì)劃維修部分，討論過(guò)劣化的分類問(wèn)題，這里再重溫一下這個(gè)話題：所謂劣化，是指設(shè)備、結(jié)構(gòu)、零部件使用性能的喪失。要掌握零部件的使用規(guī)律，就必須先了解什么是強(qiáng)制劣化和自然劣化。一般講，按照劣化的形成來(lái)源，大致有兩類自然劣化和強(qiáng)制劣化。什么是自然劣化？自然劣化是設(shè)備結(jié)構(gòu)和部件不可避免的性能變壞的趨勢(shì)。如正常的磨損、材料的老化等。自然劣化只和產(chǎn)品品質(zhì)有關(guān)系，如設(shè)備精度、材料材質(zhì)、加工質(zhì)量等。一般認(rèn)為自然劣化從設(shè)備一進(jìn)廠起，就已經(jīng)決定了，使用過(guò)程很難干預(yù)。什么是強(qiáng)制劣化？強(qiáng)制劣化是由于使用條件不合理

5、，造成設(shè)備結(jié)構(gòu)和部件的加速損壞現(xiàn)象。強(qiáng)制劣化和使用方法、使用環(huán)境不正確有關(guān)。如野蠻操作、不正確的維修、潤(rùn)滑不良、溫度不適合等，都將造成設(shè)備劣化的加快。由上面分析，我們可以看出，強(qiáng)制劣化是可以消除的，因此，我們必須正確使用設(shè)備，合理保養(yǎng)設(shè)備，以消除零部件的強(qiáng)制劣化。我們積極去識(shí)別零部件的劣化外因并予以遏止，對(duì)延長(zhǎng)重要零部件的使用壽命，提高設(shè)備整體穩(wěn)定性，降低停臺(tái)，將有著重要的意義。 圖1：?jiǎn)T工在進(jìn)行設(shè)備零部件的常規(guī)保養(yǎng)33認(rèn)識(shí)設(shè)備與零部件的失效分類一般來(lái)講，失效的分類可以按失效機(jī)制、失效零件類型、引起失效的原因、產(chǎn)品使用過(guò)程等進(jìn)行分類。早期失效的原因是產(chǎn)品制造中存在缺陷，晚期失效的原因是使用后性

6、能逐漸劣化而進(jìn)入失效期。為控制早期失效，機(jī)械產(chǎn)品中的磨合、電子元器件的老化篩選、前期采購(gòu)的品質(zhì)控制等就是根據(jù)這種失效規(guī)律而制定的保證可靠性的措施。而控制晚期失效，則主要要克服強(qiáng)制劣化的各種誘因。失效按其可恢復(fù)性特征分為暫失效和永久失效、突然失效和漸變失效；按原因分為正常損耗失效、本質(zhì)缺陷失效、誤用失效和超負(fù)荷失效等。產(chǎn)品失效的形式千差萬(wàn)別，因此失效分析難以有統(tǒng)一的模式。失效分析可分為整機(jī)失效分析和零部件失效分析。失效分析的核心是失效機(jī)制的分析和揭示，失效機(jī)制是導(dǎo)致零件、元器件和材料失效的物理或化學(xué)過(guò)程。在研究失效機(jī)制時(shí)，通常先從外部誘發(fā)因素和失效表現(xiàn)形式入手，進(jìn)而再研究較隱蔽的內(nèi)在因素。我們常

7、用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)失效機(jī)制、失效方式、失效頻度等進(jìn)行分析，以尋找主要問(wèn)題點(diǎn)并采取對(duì)策。分析越細(xì)致，越能找到低層失效原因，越是低層的原因，往往越是真實(shí)的問(wèn)題點(diǎn)。34六種失效曲線隨著設(shè)備維修理論的發(fā)展，設(shè)備、部件、零件的損壞規(guī)律也越來(lái)越呈現(xiàn)多樣性。下面是六種失效曲線。 圖2：故障/失效曲線其實(shí)，設(shè)備是由零部件組合而成的，六種曲線恰巧反映了零部件的組合特性。那反過(guò)來(lái)，很多部件（外構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)等）也是由更小單位的零件組成，我們是否可以借鑒它們來(lái)識(shí)別其損壞規(guī)律呢？識(shí)別部件、零件，即零部件的失效規(guī)律顯然對(duì)正確判斷零部件的損壞趨勢(shì)，確定檢修對(duì)策有重要意義。曲線1：我們提得最多的設(shè)備及部件的故障規(guī)律浴盆曲線

8、。前期因制造缺陷、需要磨合等，會(huì)有一段故障高發(fā)期；然后一段長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定期。后面的故障增高，反映了設(shè)備和部件的壽命后期，狀態(tài)逐步劣化的趨勢(shì)。曲線2：部分設(shè)備和部件，前期故障率高，隨著“磨合”過(guò)程和整改的結(jié)束，逐步趨于穩(wěn)定，在使用期限內(nèi)比較平穩(wěn)。事實(shí)上，現(xiàn)在許多制造技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)成熟穩(wěn)定的定型化產(chǎn)品都是這樣。曲線3：后期故障率高。這典型地反映少部分設(shè)備、部件，及我們常說(shuō)的易損件的規(guī)律。該趨勢(shì)的識(shí)別對(duì)指導(dǎo)零部件的定期更換是非常必要的。如軸、皮帶、密封圈、制動(dòng)瓦等。曲線4：前期故障率低，隨著使用故障率略微上升到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。曲線5：損壞過(guò)程比較均勻，呈現(xiàn)逐步劣化的趨勢(shì)。這種情況大多數(shù)指正常磨損的

9、零件及油品等。曲線6：從出廠起，就沒(méi)有明顯的狀態(tài)變化。只要保證使用條件，并進(jìn)行必要的保養(yǎng)，就可以長(zhǎng)期工作。當(dāng)然這個(gè)長(zhǎng)期是相對(duì)的，一般是指在設(shè)備使用期限內(nèi)。部分耐用件如變頻器、電機(jī)、變壓器、電子板卡、泵、大部分軸承、油缸、氣缸等都是如此。以上曲線中，1、3、5有明顯的壽命，必須予以儲(chǔ)備備件并進(jìn)行定期更換，2、4、6沒(méi)有明顯的壽命，可以不予考慮35劣化趨勢(shì)的量化與狀態(tài)維修我們度量劣化趨勢(shì)，一般是度量零部件的損壞周期。確定劣化的趨勢(shì)，可以有多種方式：1）借助廠家提供的數(shù)據(jù)我們可以從廠家說(shuō)明書(shū)中獲取維修、保養(yǎng)的建議，從而了解到部分零部件的保養(yǎng)、更換周期。2）根據(jù)老維修員工的經(jīng)驗(yàn)很多老維修員工，從自己長(zhǎng)

10、期的維修實(shí)踐中，積累了大量零部件使用規(guī)律和周期的經(jīng)驗(yàn)，而且這些經(jīng)驗(yàn)相對(duì)準(zhǔn)確。3）從維修實(shí)踐中去獲取有些無(wú)法確定周期的重要零部件，一定要通過(guò)周期性點(diǎn)檢來(lái)確認(rèn)其損壞趨勢(shì)，逐步通過(guò)維修實(shí)踐來(lái)得到合理的更換周期。并固化到檢修計(jì)劃、點(diǎn)檢或定修等文件中。4）產(chǎn)品手冊(cè)從標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)品手冊(cè)及相關(guān)資料，獲取產(chǎn)品性能指標(biāo)、材質(zhì)等相關(guān)信息，從而為判斷使用壽命提供依據(jù)。5）通過(guò)必要的儀表工具來(lái)測(cè)取判斷零部件的狀態(tài)這是狀態(tài)維修的一個(gè)重要手段。很多沒(méi)有明顯周期規(guī)律，或者安裝位置不易直接檢查的部位，我們可以利用儀器來(lái)測(cè)取。圖3：各類檢測(cè)儀器常用的儀器有兆歐表、振動(dòng)測(cè)量?jī)x、光譜儀、比色儀、超聲波探傷儀、電機(jī)檢測(cè)儀、示波器、諧波分

11、析儀、萬(wàn)用表、電橋、速度表等，都是我們可以利用的手段。出于維修效率化的需要，我們倡導(dǎo)基于狀態(tài)的維修，而不是簡(jiǎn)單的定期更換。即使制定定期更換周期，也要盡可能地發(fā)揮零部件的有效使用壽命。即根據(jù)對(duì)零部件狀態(tài)的檢測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)其劣化趨勢(shì)和必須更換的臨界點(diǎn)，為制定更換時(shí)間、周期提供依據(jù)，并充分發(fā)揮零部件的使用價(jià)值。4 部品展開(kāi)活動(dòng)的實(shí)施內(nèi)容部品展開(kāi)的實(shí)施，包括如下一些內(nèi)容：41正確使用設(shè)備對(duì)設(shè)備的不合理使用，顯然將直接影響設(shè)備的使用壽命，造成零部件的強(qiáng)制劣化。為此我們要：1）不野蠻操作設(shè)備。2）有異常及時(shí)通知專業(yè)維修人員檢修，不帶病使用設(shè)備。3）不過(guò)負(fù)荷使用設(shè)備。4）規(guī)范操作流程，編制和嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備操作規(guī)

12、程，嚴(yán)格考核，持證上崗。車間特別要控制替崗、輪崗人員的操作技能培訓(xùn)，防止人員產(chǎn)生的強(qiáng)制劣化。42精心保養(yǎng)設(shè)備設(shè)備不能光使用，不保養(yǎng)。保養(yǎng)不良將造成零部件壽命的大幅度降低，這個(gè)幅度甚至在幾倍甚至幾十倍。最典型的對(duì)壽命有重大影響的保養(yǎng)就是潤(rùn)滑。因此，生產(chǎn)再忙，也必須留出設(shè)備維修保養(yǎng)的時(shí)間。常規(guī)的保養(yǎng)如清擦、潤(rùn)滑、換油、緊固、整理、調(diào)整、更換易損件等。43創(chuàng)造良好的設(shè)備使用條件許多零部件有特定的使用條件，必須在規(guī)定的使用條件下去使用，才能保證正常的使用壽命。常見(jiàn)的使用環(huán)境，包括溫度、濕度、粉塵、震動(dòng)、腐蝕性氣體、照度等。如電子電路對(duì)溫度、濕度敏感，精密機(jī)械零部件對(duì)溫度、震動(dòng)、粉塵、腐蝕性氣體敏感等。

13、44定期進(jìn)行狀態(tài)檢查針對(duì)重要零部件，必須定期進(jìn)行狀態(tài)檢查。我們可以結(jié)合點(diǎn)檢、定檢、檢修計(jì)劃等方式進(jìn)行。我們不追求對(duì)所有零部件進(jìn)行控制，但必須針對(duì)價(jià)值貴重、出現(xiàn)問(wèn)題恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)、采購(gòu)周期長(zhǎng)或直接影響產(chǎn)品質(zhì)量等的零部件進(jìn)行控制。45定期更換許多零部件有比較固定的使用周期，針對(duì)這一部分零部件，我們可以編制檢修計(jì)劃，實(shí)行定期更換。46定期整備定期整備，就是對(duì)使用狀態(tài)會(huì)隨時(shí)間漂移，但又可以復(fù)原的設(shè)備、結(jié)構(gòu)或部件、物理量，進(jìn)行周期性的校準(zhǔn)或調(diào)節(jié)。如電動(dòng)扳手扭矩、四輪定位激光系統(tǒng)、加注設(shè)備真空、主軸間隙、絲杠間隙等的校準(zhǔn)和調(diào)整。47開(kāi)展預(yù)防性的定期保全活動(dòng)如上述的定期檢查、定期更換、定期整備等活動(dòng)，都可以針對(duì)

14、重要零部件來(lái)展開(kāi)。為此，我們可以借助編制定?？?、年度計(jì)劃、針對(duì)性修理計(jì)劃等方式，使之長(zhǎng)期化、制度化、標(biāo)準(zhǔn)化。但幾種活動(dòng)各有特點(diǎn)。年度計(jì)劃是一種普遍性的修理活動(dòng)，對(duì)維持設(shè)備的普遍狀態(tài)有一定意義，但缺乏針對(duì)性。針對(duì)性修理計(jì)劃優(yōu)點(diǎn)是突出針對(duì)性，但缺乏計(jì)劃性。定期保全體現(xiàn)針對(duì)性，同時(shí)突出計(jì)劃性，但不適合大面積涵蓋檢修內(nèi)容，只針對(duì)重要的周期性維修活動(dòng)。集團(tuán)豐發(fā)、二發(fā)廠等率先開(kāi)展了定?；顒?dòng)，并取得好的經(jīng)驗(yàn)，值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。只要我們認(rèn)真做實(shí)，不走形式，那么部品展開(kāi)活動(dòng)形式完全可以多樣化。48零部件的修復(fù)隨著設(shè)備的日益復(fù)雜化，集成化，單次換件成本呈現(xiàn)越來(lái)越高的趨勢(shì)。由最初的幾元到幾百元發(fā)展到現(xiàn)在的高達(dá)幾千

15、到幾十萬(wàn)元。因此，我們應(yīng)該力爭(zhēng)利用我們現(xiàn)有的加工、維修條件，針對(duì)貴重部件的局部損壞，予以修復(fù)。貴重備件的修復(fù)工作，對(duì)降成本工作有著重要的意義。5 部品展開(kāi)實(shí)例下面列舉幾個(gè)實(shí)例。51數(shù)控設(shè)備角度編碼器損壞某數(shù)控設(shè)備C軸角度編碼器損壞，造成停臺(tái)。原制造廠商為保護(hù)傳感器不被冷卻水、鐵屑等污染損壞，加裝了壓縮空氣負(fù)壓保護(hù)，使得水氣、雜質(zhì)無(wú)法進(jìn)入傳感器。但恰恰由于我們的壓縮空氣含水氣過(guò)量，反而造成傳感器損壞。后我們摘除了壓縮空氣管，另形增加遮蔽防護(hù)，解決了這一問(wèn)題。52凸輪軸磨床主軸的研損某精密進(jìn)口磨床的主軸，在使用中出現(xiàn)振動(dòng)，經(jīng)常造成在線測(cè)量?jī)x不合格，滑臺(tái)突然退出而導(dǎo)致零件表面出現(xiàn)小平面磨痕而報(bào)廢。前后持續(xù)幾個(gè)月，形成廢品幾百件。后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)大量觀察、測(cè)試，確認(rèn)主軸有問(wèn)題，拆卸后，發(fā)現(xiàn)主軸嚴(yán)重磨損。經(jīng)