1、本钢技术 年第 期38 2012 6 实施六西格玛管理降低设备运行故障率 钟 英 (本钢氧气厂 ，辽宁 本溪 117000) 摘 要：为降低 5 号制氧机设备运行故障率，实施了六西格玛管理项目。通过 D-定义、 M-测量、A-分析、 I-改进、 C-控制五个阶段工作，月平均设备故障率由 2.54%下降到 2.0%以下，达到了预期效果。 关键字：六西格玛；应用；降低；故障率 中图分类号：F406 文献标识码：B Implement Six Sigma Management to Reduce Equipment Failure Rate ZHONG Ying (Oxygen Plant， BX
2、STEEL，Benxi Liaoning 117000) Abstract： In order to reduce the equipment failure rate of the NO. 5 oxygen production machine , Implement six sigma management. Through Define, Measure, Analyze, Improve and Control five phases， the monthly average failure rate of equipment is reduced from 2.54% to less
3、 than 2.0%. This Achieves the expected effect. Keyword：Six Sigma ；Application ；Reduce ； Failure Rate 2010 年，在质量部门的领导下，作者做为黑带完成了一个六西格玛管理的项目，实施六西格玛管理降低本钢氧气厂 5 号制氧机设备运行故障率。在近一年的学习和实施项目的过程中，对六西格玛管理有了初步认识和理解。 1 项目实施方案及实施过程 1.1 六西格玛定义六西格玛是一套系统的、集成的业务进方法体系，是旨在持续改进中，实现客户满意的管理方法。它通过系统地、集成地采用业务改进方案，实现无缺陷的过程设计
4、(Design for six sigma) ，并对现有过程进行过程界定(Define) ，测量(Measure) 分析(Analyze)、改进(Improve) 、控制 (Control)简称DMAIC流程，消除过程缺陷和无价值作业，从而提高质量和服务、降低成本、缩短周期，达到客户完全满意，增强企业竞争力。 1.2 项目实施背景 5 号制氧机自 2002 年投产，已经连续运行 8 年，设备正逐渐进入调整期，大小故障不断，故障率从历史最好水平的 1.6%， 09 年上升到最大故障率2.9%，导致产品产量和质量下降，对全厂的供气规划有一定的影响，本项目借助六西格码来查找故障原因，减少故障时间，保
5、障 5 号机稳定运行，提高产品产量。 1.3 项目实施步骤 项目的实施完全遵循指导老师传授的 DMAIC五个阶段，DMAIC 是一个逻辑严密的过程循环，它是在总结了全面质量管理几十年的发展及实践经验的基础上产生的，是由项目管理技术、统计分析技术、现代管理方法等综合而成的系统方法。 1.3.1 D 界定阶段 确定项目基线水平是 2009 年的年平均设备故障率为 2.54% 、标杆水平是历史最好水平 1.6%，项目目标 2.0%，定义了项目的 Y 为降低 5 号制氧机运行故障率，细分了三个 y，分别是机械故障、电气故障和仪控故障。组建了项目团队，明确团队成员主要职责，预计项目收益 57 万。获得项
6、目授权书。 1.3.2 M 测量阶段 阶段工作：首先确定测量系统的可靠性。其次是进行过程能力分析，本阶段最重要的工作是开展头脑风暴活动，分别完成了机械、电气、仪控三个专业的鱼骨图、 C&E 矩阵及 FMEA，具体如图 1 所示。作者简介：钟 英(1974)，女，自动化工程师，1997 年毕业于东北大学辽宁分院计算机专业。 E-mail：钟 英：实施六西格玛管理降低设备运行故障率 39图 1 机械故障鱼骨图 Fig.1 Machine failure fishbone chart 表 2 机械故障 FMEA 过程失效模式与影响分析图 Tab.2 Machine failure PFMEA 序号
7、过程 因子输入 失效模式 潜在影响 S 潜在原因 O 当前控制 D RPN 建议采取措施 1 阀体 阀体泄漏 设备停机 8 润滑不良造成磨损 5 备件储备，事后更换 3120 加强维护和润滑 2 缸体 气缸泄漏 设备停机 4 环境腐蚀 6 事后维修 3 72 改善环境 3 阀门 阀杆 阀杆锈蚀 设备停机 4 润滑不良 8 定期润滑 4128 定期检查润滑 4 管道容器 管道容器 管道容器结垢 腐蚀容器 5 水质差 7 除垢 2 70 每日检查水质，加强过滤5 轴承 轴承无法运转 电机停机 5 润滑不良 5 注油 3 75 定期检查注油 6 转动部件 接手 接手脱落 电机停机 5 齿面咬合不良
8、5 事后维修 3 75 定期检查，加强润滑 7 分子筛 R01 吸附器 CO2含量 产品质量差 9 填料活化效果差 7 特殊活化 3189 定期检查CO2含量加热表 1 机械故障的因果矩阵图 Tab.1 Machine failure cause and effect matrix 序号 工序 故障原因 故障直接原因 重要度值阀体损坏 9 阀杆锈蚀 9 连接件损坏 3 1 所有工序 阀门机械故障 缸体泄漏 9 2 所有工序 管道容器故障 腐蚀 9 3 纯化系统 分子筛吸附器故障 R01 填料活化不完全 9 密封泄漏 3 接手脱落 9 4 所有工序 转动部件不运转 轴承磨损 9 主观能动性弱 3
9、 5 所有工序 主观因素 工作责任心不强 3 专业水平知识有差异 3 6 所有工序 业务能力 沟通能力有差异 3 7 所有工序 操作 操作不规范 3 8 所有工序 维护 维护不当 3 9 所有工序 维修流程 维修标准不完善 3 灰尘大 3 10 所有工序 现场环境 湿度大 3 11 所有工序 工具准备 材料工具准备不全 1 12 所有工序 备件材料 备件材料准备不充分 1 水质差 3 13 所有工序 能源 蒸汽压力不足 3 此阶段实施了 5 个快速改善，分别是： 1)对于线路短路和接地因子的改善。 对出现故障频繁的纯化系统老化的信号线缆进行重新敷设更换，更换后，线缆接地和线缆内部短路现象消失。
10、纯化系统的阀门失控制故障得到有效控制。 2)对于线路短路和阀体锈蚀因子的改善 a)对现场电磁阀做一个防雨和防灰尘的保护罩，保护其控制线路。减少线路故障。 b)在雨季，对整个阀体用塑料布包裹，也起到防雨和防尘作用。减少阀体锈蚀。 3)对于R01 吸附能力差因子的改善 利用电加热器对吸附器进行特殊再生，正常情况下，蒸汽活化时吸附器温度达到 143，特殊再生时，吸附器温度达到 287，特殊再生前纯化系统出口CO 的含量为 1 左右，特殊再生后纯化系统出口CO 含量降低到 0.410 左右，证明改善有效果，但仍未达到最佳的吸附效果。 22 64)对于仪控专业业务能力因子的改善 组织专业人员对DCS 维
11、护人员进行专业知识培训，重点是常见故障的查找分析和处理。提高维护人员的技能水平 5)对于现场环境温度和温度因子的改善 在温度高的电气高压室和湿度大的冷冻机厂房墙壁上增加轴流见机进行通风、排湿和降温。以改善本钢技术 年第 期40 2012 6 现场环境。经过快速改善后，从一次 FMEA 中，筛选出RPN 值在 100 以上的因子进入二次 FMEA 中进行分析。对重复项目合并和归类，共有 14 个项目。小组人员借助 FMEA 工具，找出具有高影响的故障因子。 在经过二次 FMEA 分析后，还有四个输入因子的 RPN 指数比较高，分别是： 1)R01 分子筛吸附能力差； 2)DCS 系统接地； 3)
12、冷冻机频繁停机； 4)分子筛平衡阀控制失效。 经过近 2 个月 DM 阶段后，尤其是快速改善后，5 号制氧机的设备故障率显著降低，由 3 月份的2.54%降到 5 月份的 2.27%。 1.3.3 A 分析阶段 运用所学的工具对所收集的数据进行整理和分析，利用 Minitab 提供的工具对测量阶段的四个因子进行分析，确定关键的影响因素。 1)通过双T 校验工具，验证R01 的吸附能力下降。根据双T检验结果分析， P0 0.05，拒绝原假设，证明R01 吸附后的CO2含量大于R02 吸附后的CO2含量， R01 吸附器对于产品中CO2含量升高来说影响显著。 2)通过双方差检验来确认加载间隔时间对
13、冷冻机的吸入压力的波动有直接影响，是造成冷冻机频繁停机的关键原因。 3)通过单 T 分析检验，确认平衡阀新更换的阀门定位器是影响纯化系统的升压时间长短的关键因子。 4)通过树图分析，将 DCS 系统的接地错误确认为是冗余控制器同步断开的主要原因。 分析阶段对冷冻机频繁停机故障通过数据实验得出故障原因，实施了快速改善项目。因此还有三个因子需要进入改进阶段中给予改进解决。到 7月末，5 号机设备故障率已经达到 2.06%，接近了项目的目标值。 1.3.4 I 改进阶段 本阶段对分析阶段的 3 个因子进行分析、确立改进方法并实施了改进措施。 1)对纯化系统R01 吸附器检查，发现排污管道两处漏点，导
14、致纯化空气被污染，吸附器出口CO2含量增高。将此管道有漏点的部位割除，再加上盲板，保证此管道的密封性。 2)DCS系统控制柜中锈蚀的接线端子进行除锈处理重做接地排，将逻辑地和安全地混接的接地排重新整理并紧固端子。 3)调整平衡阀的爬坡参数，控制阀门开关的速度。满足纯化系统升压时间要求。 分子筛吸附器和纯化系统平衡阀的改进效果在生产中已经得到验证， DCS 系统接地因子在检查中发现了问题，并也做了改进措施，改进措施是否可靠将在今后的生产中进行验证。经过改进阶段的一系列措施， 5 号制氧机设备故障率有了较大降低，8 月份的设备运行故障率为 1.86%，已经低于 2.0%的目标值，基本实现了项目的预
15、期目标。 1.3.5 C 控制阶段 对改进成果进行固化，通过修订文件等方法，使成功经验制度化，通过有效的监测方法，维持过程改进的成果并寻求下一步提高改进效果的持续改进方法。 根据近期设备运行情况以及前阶段的项目情况选择了冷冻机吸入压力、分子筛出口CO2含量、纯化系统升压时间三个关键点，并制定了控制计划，见图 2。 1)对冷冻机吸入压力进行了移动极差控制，将吸入压力的波动范围控制在 40kPa 内，预防因波动过大导致冷冻机联锁停机。 2)对分子筛升压时间进行 I-MR 控制，升压时间最终控制在 1416min 内，保证了工况正常运行，也保证了设备安全。 3)对分子筛出口CO2含量采用Xbar-s
16、控制， CO2含量控制在(0 0.4)10 6之间。 通过编制标准化文件将本项目的项目成果持续推广到实际生产、管理当中。 钟 英：实施六西格玛管理降低设备运行故障率 41图 2 控制计划书 Fig.2 Control prospectus2 项目实施的结果 2.1 实现目标值 通过近半年的项目实施，5 号制氧机的月平均故障率由年初的 2.75%降低到 9 月的 1.9%，总体来说，项目基本实现了目标值，如图 2 所示。2.2 财务收益 2.2.1 已实现效益 效益调产时间 降低的故障率 气体单价改进成本 (3024(0.002 7+0.005 4+0.004 8+0.006 8+0.006 4
17、)+16240.014)(20 0000.28+20 000 0.32+8350.46)24 000 =286 932-24 000 =262 932 元 2.2.2 预计年收益 效益= 调产时间 降低的故障率 气体单价 =123024(0.025 4-0.020)(20 0000.28+ 20 0000.32+8350.46) =577 792 元 2.2.3 无形效益 消除设备事故隐患，提高了人身、设备安全第一的意识；保证生产线设备的连续运行、点检员责任心增强、技术水平提高，减少处理故障的次数和时间。 3 结论 在团队的共同努力下，通过不断的学习和改进，该项目取得了很大的收获。首先，在六西
18、格玛知识的学习中，参与者对六西格玛知识有了初步的认识和了解，从对六西格玛的懵懂无知到能运用六西格玛工具完成整个项目，认识上有了质的飞跃。 其次，通过运用六西格玛工具对 5 号制氧机设备运行故障原因进行一步步系统分析，并根据分析结果进行改进，得到显著效果，尤其是纯化系统的改进成果，将推广到相似工艺的制氧机组，为降低全厂的设备运行故障率打下基础。参考文献 1 唐晓芬. 六西格玛核心教程黑带读本M. 北京：中国标准出版社，2002.11 2 马林，何桢 . 六西格玛管理 M. 北京：中国人民大学出版社，2007.7 图 3 各阶段故障率效果图 Fig.3 All stages failure rate working shetch故障率的时间序列图2.757582.454552.537882.492422.424242.000002.060611.856061.969701.406251.251.501.752.002.252.502.753.00一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月月份故障率
