自動化項目的管理流程與要點

1、隨著我國的人工成本越來越高、招工難、人員管理難度加大、質(zhì)量要求趨嚴(yán)、減少安全事故等諸多因素，盡管進(jìn)行自動化升級有前期投入成本較高的缺點，然已成為不可避免的主流趨勢。業(yè)界公認(rèn)的數(shù)據(jù)是：自動化升級項目的投入產(chǎn)出比一般在1:41:6。但筆者在不同性質(zhì)的企業(yè)，目睹有些自動化項目在投入使用后，易出現(xiàn)與生產(chǎn)工藝匹配欠妥故產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定;先天故障偏多故效率低下、或維護費用高昂等諸多問題，導(dǎo)致自動化項目的整體收益欠佳，甚至不少嶄新的自動化設(shè)備或產(chǎn)線被直接廢棄或閑置。于是，如何確保自動化項目的質(zhì)量、效率、投入產(chǎn)出比等指標(biāo)符合預(yù)期要求，已成了一個無法回避的話題。自動化項目的主要管理流程不同的自動化項目、不同的企業(yè)

2、，盡管很難完全相同，但自動化項目的主要流程一般會包括：項目提出與評估、預(yù)算與招投標(biāo)、供方選擇與合同簽訂、設(shè)計與制造、安裝與調(diào)試、試產(chǎn)與驗收、使用與維護、后期管理(例如技改、封存、報廢)等。可采取“網(wǎng)絡(luò)圖”、“甘特圖”等方式來制作自動化項目的實施計劃。自動化項目的實施責(zé)任方對于自動化項目數(shù)量不多的企業(yè)，從各部門抽調(diào)人員組成一個臨時項目組，是可行的。對于自動化項目數(shù)量繁多、又有心長期進(jìn)行自動化升級的企業(yè)，則有必要成立專門的自動化項目管理部門、或在設(shè)備管理部門內(nèi)增加此職能。項目提出與評估因為自動化項目需要耗費精力、資金等，尤其是大中型的項目，耗費動輒數(shù)十萬元甚至更多，故宜考慮其目的為何：效率提升(包

3、括省人、省力等);質(zhì)量工藝更穩(wěn)定;單位原料消耗量減少;能耗降低;安全系數(shù)增加;排污減少;節(jié)省空間等。當(dāng)然，一個自動化項目可包含不止一個目的，例如自動立體倉系統(tǒng)既可提高物流效率、減少貨物堆積造成的壓壞壓傷，也可節(jié)省倉儲空間(倉儲場地費用)。實際上，對于企業(yè)人員來說，厘清自動化項目之目的并不難。但隨之而來的一個問題卻需要給予足夠的留意：在人員精力、資金有限時，往往無法將整個產(chǎn)品價值流全盤進(jìn)行自動化升級，在此情況下，究竟在哪個環(huán)節(jié)優(yōu)先實施自動化項目?建議參考高德拉特的“TOC原則”(瓶頸管理，Theory of Constraints)，在整個產(chǎn)品價值流的瓶頸環(huán)節(jié)，優(yōu)先實施自動化升級項目。依據(jù)TOC

4、原則，只有當(dāng)在瓶頸環(huán)節(jié)提升了多少效率時，則整個價值流的效率才會提高多少。換言之，在非瓶頸環(huán)節(jié)所進(jìn)行的自動化項目，雖不至于完全沒有意義，但卻錯失了“利用最少的資源，取得最大化收益”杠桿作用。若企業(yè)的流程較為復(fù)雜，無法直接準(zhǔn)確判定瓶頸環(huán)節(jié)，則建議采用“VSM(價值流程圖，Value Steam Mapping)”、“產(chǎn)線平衡率”來分析與識別瓶頸環(huán)節(jié)。接著需要對自動化升級項目進(jìn)行進(jìn)一步評估，包括：投入產(chǎn)出比、與現(xiàn)有設(shè)備的銜接性、產(chǎn)品工藝匹配度、可操作性、性能可靠性、維修維護便捷性、備件供應(yīng)、使用壽命、法規(guī)符合性(例如排污指標(biāo)、安全性)、能耗指標(biāo)、售后服務(wù)等。在評估投入產(chǎn)出比時，宜采用“LCC(全壽命

5、周期成本，Life Cycle Cost)”方法，以免忽略該項目在使用、維護維修、能源消耗、報廢等環(huán)節(jié)的費用投入。供方選擇與合同簽訂自動化項目可內(nèi)部自主完成、或選擇供方來完成。選擇供方時，應(yīng)從供方的質(zhì)量、價格、交付期、同類項目經(jīng)驗、售后服務(wù)、市場口碑等方面來進(jìn)行綜合考慮。對于投資額度較大的自動化項目，有必要去實地考察供方已在市場上完成的同類項目，并全面觀察其在運行過程中的各類指標(biāo)狀況。簽訂項目合同時，因為(尤其是非標(biāo))自動化項目在投產(chǎn)后故障較多、投產(chǎn)后產(chǎn)品不合格率偏高等問題，故而合同應(yīng)特別規(guī)定清楚：售后服務(wù)內(nèi)容與方式、應(yīng)提交的技術(shù)資料，例如：結(jié)構(gòu)圖、原理圖、備品備件規(guī)格清單、針對所有關(guān)鍵部件的

6、維護規(guī)范等。設(shè)計與制造在設(shè)計的過程中，應(yīng)要求供方設(shè)法超越“自動化”、追求“自働化(Jidoka)”。所謂“自働化”，即讓設(shè)備或系統(tǒng)擁有人的智慧當(dāng)被加工的產(chǎn)品出現(xiàn)不良時，設(shè)備或系統(tǒng)能即時判斷并自動停止。追求“自働化”可達(dá)到兩個目的：一是不生產(chǎn)不良品(實現(xiàn)零缺陷);另可節(jié)省監(jiān)控設(shè)備運行的看護人(實現(xiàn)省人化)。當(dāng)然，“自働化”不僅可針對質(zhì)量控制，也完全可以應(yīng)用到安全、能耗、排污等方面。例如：用圍欄將機器人操作區(qū)域予以隔離，只要打開圍欄，則機器人自動停止作業(yè)，如此可避免機器人動作對人員的傷害。鑒于(尤其是非標(biāo))自動化項目的可靠性較易出現(xiàn)偏差，繼而在使用過程中故障停機較為頻繁，所以在設(shè)計階段，不宜任由供

7、方只憑經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計，而有必要要求供方實施FMEA(失效模式與后果分析)或類似方法，然后采取改進(jìn)措施。必須依據(jù)合同或方案要求對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行逐一驗證。對于故障停機頻次較高、損失較大、維修耗時較長的自動化設(shè)備部位，在設(shè)計階段就宜考慮如何便于將來在投產(chǎn)后實施“模塊化維修”模式，即利用功能正常的“模塊”替換發(fā)生故障的“模塊”，先讓自動化設(shè)備盡快恢復(fù)生產(chǎn)，然后再離線維修發(fā)生故障的“模塊”。應(yīng)參與供方對自動化項目所實施的設(shè)計與制造過程，以便令項目進(jìn)度受控，且確保項目結(jié)果達(dá)到預(yù)期要求。可派出“跨部門專業(yè)小組”確認(rèn)供方的設(shè)計與制造，例如：工藝質(zhì)量人員確認(rèn)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響;生產(chǎn)人員確認(rèn)可操作性;維修人員確認(rèn)設(shè)備的

8、可靠度、維護維修便捷性等。有必要時，應(yīng)邀請第三方對項目制造過程(與安裝與調(diào)試、試產(chǎn)與驗收)予以監(jiān)理。安裝與調(diào)試在安裝自動化設(shè)備時，應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品工藝流程特點和精益原則，采取科學(xué)的布局(例如連續(xù)流、U型單元線等);并采用能及時響應(yīng)的物流供應(yīng)方式(例如“水蜘蛛”、AGV小車等)。備注：“水蜘蛛”即生產(chǎn)線上專門從事按照生產(chǎn)看板進(jìn)行物料準(zhǔn)備、物料傳遞的人員。自動化設(shè)備的安裝與調(diào)試，一般會包括基礎(chǔ)筑造、清理和抄平、設(shè)備部件拆洗和裝配、吊裝、安裝精度的確定、安裝(含地腳螺栓與墊鐵)、灌漿等。在安裝環(huán)節(jié)中，需要特別注意“設(shè)備安裝三要素”：通過找正、找平、找標(biāo)高，使設(shè)備的中心線、水平性和標(biāo)高達(dá)到規(guī)定的要求，以保證

9、安裝精度。安裝精度將直接影響自動化設(shè)備在投產(chǎn)后的性能。安裝完工后，先進(jìn)行不通電檢查，例如：設(shè)備的穩(wěn)固性、部件正確性、密封性(無泄漏)、接線正確性與牢靠性、接地可靠性等。此環(huán)節(jié)需要足夠的細(xì)心，否則會釀成嚴(yán)重后果。例如：若相線與零線之間沒有設(shè)置壓敏電阻，則一旦零線漏接或松動脫落、或者相線與零線接反，通電后就會容易導(dǎo)致大面積的電子零部件的損壞，例如：PLC、PID(比例-積分-微分控制器)、DCS(分布式控制系統(tǒng))、單相輸入伺服驅(qū)動器等。接下來進(jìn)行通電調(diào)試，此環(huán)節(jié)宜參考“先單點后單機、先單機后聯(lián)動、先低速后高速、先空載后仿真、先仿真后負(fù)載、先輕載后滿載、先短時后長時”的原則。備注1：“單點調(diào)試”即屏

10、蔽PLC程序,通過強制置位/復(fù)位等操作,測試所有I/O功能;備注2：“仿真調(diào)試”即采用替代物進(jìn)行調(diào)試，例如在自動化沖壓設(shè)備上用紙板代替鋁箔;在清洗槽里用清水代替酸液等。自動化項目安裝與調(diào)試過程中，應(yīng)注意采取措施以確保人員與財產(chǎn)的安全。例如：在雨季或多雷區(qū)，必須把防雷措施預(yù)備到位，以避免雷擊損壞自動化設(shè)備和控制系統(tǒng)、傷害人員。試產(chǎn)與驗收自動化項目應(yīng)按合同規(guī)定期限進(jìn)行持續(xù)試產(chǎn)。試產(chǎn)之前，應(yīng)對員工與維護維修人員進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?xùn)練。試產(chǎn)時，應(yīng)對自動化項目的各項運行參數(shù)、單位時間產(chǎn)量、合格品率、安全隱患、故障停機、能耗等情況予以記錄，并分析其各種性能趨勢與規(guī)律，必要時采取改善措施。一般在前期設(shè)計環(huán)節(jié)，就配套

11、相應(yīng)的軟件模塊，以便將各種運行數(shù)據(jù)進(jìn)行自動記錄、分析并指明改善方向。應(yīng)依據(jù)自動化項目在試產(chǎn)期所呈現(xiàn)的運行規(guī)律，制作有針對性的操作指導(dǎo)書、自主維護指導(dǎo)書、專業(yè)維護指導(dǎo)書。三類指導(dǎo)書均應(yīng)包括安全要求。試產(chǎn)期滿后，應(yīng)依據(jù)合同要求進(jìn)行驗收。因常出現(xiàn)資料移交不齊備而導(dǎo)致后期合同雙方的糾紛，故而驗收時的資料移交，建議參考和執(zhí)行國家重大建設(shè)項目文件歸檔要求與檔案整理規(guī)范。使用與自主維護(由生產(chǎn)操作者執(zhí)行)在小批量、多品種的生產(chǎn)狀況下，換產(chǎn)活動較為頻繁于是生產(chǎn)時間浪費較多，建議實施“快速換產(chǎn)”方法。備注：“快速換產(chǎn)”即通過優(yōu)化換產(chǎn)流程而使換產(chǎn)時間壓縮到十分鐘之內(nèi)。主要步驟有:區(qū)分內(nèi)外部設(shè)置、將內(nèi)部設(shè)置轉(zhuǎn)為外部

12、設(shè)置、壓縮內(nèi)部設(shè)置時間、壓縮外部設(shè)置時間、新?lián)Q產(chǎn)流程的標(biāo)準(zhǔn)化。自動化項目的小停機普遍較為頻繁，而導(dǎo)致小停機的主要原因，除了設(shè)備本身、原料質(zhì)量等因素外，也與生產(chǎn)操作者的操作習(xí)慣、保養(yǎng)息息相關(guān)。因此，有必要詳細(xì)規(guī)定并由操作者實施的自主維護，含崗位清掃、崗位點檢、崗位品控、崗位維護四方面的內(nèi)容及要求。例如：從外觀上，應(yīng)確保自動化設(shè)備應(yīng)符合“四無”要求(無灰塵、無松動、無油污、無雜物)。備注：“小停機”即五分鐘之內(nèi)、不需維修只需進(jìn)行調(diào)整的瞬停。專業(yè)維護(由維修人員執(zhí)行)考慮到自動化設(shè)備的突發(fā)故障一般會造成較大損失(效率、能耗、安全隱患、質(zhì)量等)，故應(yīng)摒棄“不壞不修，壞了才修”的事后維修模式，而應(yīng)采用預(yù)

13、防維修模式。在維護維修策略選擇方面，建議考慮下述策略的組合：一、對于分散型的單機自動化設(shè)備，若設(shè)備數(shù)量較多，則宜實施“輪?！蹦Ｊ?，即采用時間滾動方式，輪流定期對一臺或幾臺設(shè)備進(jìn)行專業(yè)維護、檢修;在完成所有單機設(shè)備的維護與檢修后，然后開始一個新的循環(huán);二、對于由多臺設(shè)備組成的聯(lián)動自動化產(chǎn)線，因為其頻繁的停機維修會導(dǎo)致效率損失加劇，故一般宜實施“同步維修”模式，即在維修某一故障時，同時把全線所有關(guān)鍵部位也予以檢查、維護和維修;三、無論是單機還是自動化產(chǎn)線，除了盡量實施前文提及的“模塊化維修”模式之外，同時均應(yīng)考慮實施 “視情維修”，即采用離線或在線的探測手段，隨時掌握設(shè)備的狀況，以便可及時采取預(yù)防

14、性維修。例如：油液分析、振動測試、紅外測溫儀等;若生產(chǎn)任務(wù)繁重而專門的維護時間不足時，則應(yīng)考慮“機會維修”模式，例如：在(停機)換產(chǎn)時，同時實施維護、檢修。四、對于維修停機將導(dǎo)致較嚴(yán)重?fù)p失的自動化設(shè)備，例如某火電廠一個機組維修停機一天，就會導(dǎo)致約500萬元的利潤損失，則應(yīng)考慮采用“快速搶修”(通過采用“ECRSI”等方法，以縮短維修周期)。備注：“ECRSI”即“取消(Eliminate)”、“合并(Combine)”、“重排(Rearrange)”、“簡化(Simplify)”、“增加(Increase)”。若企業(yè)自身的專業(yè)維修力量欠缺，則在初期設(shè)計階段，宜配備遠(yuǎn)程維修的功能，以便自動化設(shè)備的生產(chǎn)廠家、或服務(wù)商可迅速開展故障診斷與維修。走出自動化迷思盡管我本人對自動化很有熱情，也堅信自動化是未來的主流，但我們?nèi)孕枳叱鲎詣踊运肌１确秸f：在非瓶頸實施自動化，對企業(yè)整體收益的貢獻(xiàn)并不大;因人們普遍對自動化設(shè)備非常信任，故而容易放松警惕，而自動化生產(chǎn)速度較快，于是一旦發(fā)生品質(zhì)不良，就會導(dǎo)致短時間內(nèi)產(chǎn)生大量不良品(所以要盡量做到“自働化”);若生產(chǎn)線不平衡，于是自動化設(shè)備越高效，則產(chǎn)生的過程庫存就越多;至于“重技術(shù)、輕管理;重投資、輕維?！钡乃季S，就更需要徹底戒除了。結(jié)束語自動化項目往往較為復(fù)雜，包含了儀表、執(zhí)行機構(gòu)(各類閥、液壓泵站等)、電氣設(shè)備(UPS、變頻器、軟啟動器等)、PLC