基于FEMA 制定设备维护策略方法

牙东北

（柳州钢铁股份有限公司机动工程部，广西 柳州 545002）

常见的设备维护策略包括事后维修、周期预防性维护、状态维护和预测性维护等。由于对策略方法理解不透彻或缺乏工具方法的应用，某些部门、车间在制定设备维护策略过程中，常存在拍脑袋应用、一味追求策略技术的先进性、应用逻辑不正确等问题。为合理制定设备维护策略，必须系统分析设备的生产运行条件、系统结构、技术实现条件和维护需求。本文对制定设备维护策略的FEMA 方法进行分析总结。

1 失效模式及影响分析（FEMA）原理简述

FMEA 是在产品设计或过程设计阶段，对构成产品、设备的部件、零件，对生产过程的各个工序逐一分析，找出所有的失效模式，并分析其可能的后果，从而预先采取必要的措施，以提高质量和可靠性的一组活动。其作为一种可靠性设计分析方法广泛应用于汽车零部件生产行业，也是汽车行业质量体系IATF16949 标准专门推广的五大核心工具之一。

设备FEMA 是该工具的一个细分应用方法。其基于设备使用过程数据，预测设备可能的失效模式，分析各个失效模式下后续作业的安全、可靠性、可维修性、有效性。制定合理维护策略，避免主要失效模式发生和事故原因的可能性，减低设备维护成本。该工具的正确的使用逻辑为：（1）列出潜在的失效模式，并对各失效模式所产生的影响程度进行打分；（2）评价各种失效模式产生原因，评价现有手段能检测出该原因发生能力大小；（3）针对各种失效模式进行风险值大小排序；（4）制定合理的维护策略及维护方案预防此失效模式发生。

常用的风险评估方法为风险优先数法.该方法可定义为：

RPN=S×O×D （1）

式中，S 为严重度，是评价设备故障后果的严重程度；O为故障发生的频度，评价故障发生频率高低；D 为故障检测度，是评价有效手段故障检测难易程度。

2 FEMA 方法实施步骤

FEMA 方法实施步骤包括以下几个方面：（1）明晰分析对象，即对设备工艺条件、设计信息获取的基础上列出设备各系统或部件的名称、功能。（2）列出设备所有的可能发生的故障模式。（3）评估、量化失效模式带来的影响。（4）找出故障原因，列出故障的检测方法，决定设备故障采用那种维护策略。（5）构建图表也是FEMA 方法实施过程中的关键。灵活的应用系统图和矩阵图容易表达各种分析结论，容易看清设备工艺状况及各故障模式的关系，维护策略容易归纳。

表1 主抽风机FEMA 分析表

表2 评价标准

3 实例分析

在钢铁企业中，烧结机主抽风机作为烧结厂的心脏设备，其是否可靠运行不仅直接影响到烧结机的产量，也影响到炼铁工序的稳定和高炉产能的发挥。本文以主抽风机FEMA 分析表为例说明其维护策略的制定过程。（1）列出主抽风机各个部件名称、功能、潜在故障模式、故障产生的影响、故障产生的原因和故障检查方法（见表1）。

（2）决定主抽风机的维护策略。对应主抽风机的每一种故障模式，综合OSD 这3 项指标，计算出危险值RPN，决定主抽风机采用何种维护策略。①根据经验或成立技术交流小组，设定故障模式的频度、严重度、检测度的评价标准（表2）。本例每个指标都分为四级，等级按从大到小分别用10、7、4、1 进行量化。②确定危险优先数RPN 的阈值。先确定最小的需要采用维护措施的RPN 值，根据95%的置信度原则，将最大的RPN 值乘以（1-0.95），即得RPN 阈值。本例中，RPN 的阈值为10×10×10×（1-0.95）=50。就是说，当某一故障RPN值大于50，就应当采用相应的维护措施。然后依据帕累托的80/20 法则，重点对造成最高的20%的故障采取维护措施。最后，利用RPN 值和实际情况来决定主抽风机的维护策略。③表1 是上述过程综合得到的主抽风机FEMA 图。

（3）应用效果。烧结厂在根据设备FEMA 来制定设备维护策略后，取得如下成果。①满足ISO、IATF16949 体系提出的全面生产维护控制系统建设要求，设备FEMA 表客观解释了开展预测性维护工作的理由。②促进设备点检标准优化，提高了点检工作的针对性及有效性。③主抽风机综合效率由原来的70%提高至88%。

4 结语

在设备维护策略制定过程中使用FEMA 方法，可以制定除合理的维修模式及实施时间，同时也带来一些其他好处：（1）能有效的安排维护活动，及时的获取备件供应和人力资源。（2）提供设备使用率，避免“维修不足”和“维修过渡”。（3）由于采取了合理的维修策略，减少了专用维修活动的时间和备件消耗，降低维修成本。（4）客观解释了各类维修业务开展理由，促进企业IATF16949 等体系建设工作，提高设备管理整体水平。最后，需要指出的是，FEMA方法是一种持续改进的过程。在实施某种维护策略后，需要重新评估、计算新的风险值，看是否在可接受的范围内，并决定是否切换新的维护策略，即PDCA 循环。