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                自动化项目◥的管理流程与要点
                发布时间:2021-03-16 10:28:44 点击次数:1165

                  随着我国的人工成本越来越高、招工难、人员管理难度加大、质量要♀求趋严、减少安全事故等诸多因素,尽管进行自动化升级有前期投入成本较高的缺点,然已成为不可避免的主流趋势。

                相对

                  产业界公认的数据是:自动化升级项目的投入产出比一般在1:4~1:6。但笔者在≡不同性质的企业,目睹有些自动化项目在投入使用后,易出现与生产工艺匹配欠∞妥故产品质量不稳定;先天故障偏多故效率低下、或维护费用高昂等诸多问题,导致自动化项目的整体收益欠佳,甚至不少崭新的自动化设备或产线被直接废弃或闲置←。

                  于是,如何确保自动化项目的质量、效率、投入产出比☉等指标符合预期要求,已成了一个无法回避的话题。

                  自动化项目的主要管理流程

                  不同的自动化项目、不同的企业,尽管很难完全相同,但自动化项目的主要流程一般会包括:项目提出与评估、预算与招投标◆、供方选择与合№同签订、设计与制造、安装↑与调试、试产◣与验收、使用与维护、后期管理(例如技改、封存、报废)等。

                  可采取“网络图”、“甘特图”等方式来制作自动化项目的实施计划。

                  自动化项目的实施责任方

                  对于自动化项目数↓量不多的企业,从各部门抽调人员组成一个临时项目组,是可行的。

                  对于自动化项目数量繁多、又有心长期进行自动化升级的企业,则有必要成立专门的自▲动化项目管理部门、或在设备管理部门内增加此职能。

                  项目提出与评估

                  因为自动化项目需要耗费精力、资金等,尤其是大中型的项目,耗费动辄数十万元甚至更多,故宜考虑其目的为何:效率提升(包括省人、省力等);质量工艺√更稳定;单位原料消耗量减少;能耗降低;安全系数增加;排污减少;节省空间等。当然,一个自动化项目可包含不止一个目的,例如自动立体仓系统既可提高物流效率、减少货物堆积造成的压坏压伤,也可节省仓储空间(仓储场地费用)。

                  实际上,对于企业人员来说,厘清自动化项目之目的并不难。但随之而来的一个问★题却需要给予足够的留意:在人员精力、资金有限时,往往无法将整个产品价值流全盘进行自动化升级,在此情况下,究竟在哪∞个环节优先实施自动化项目?

                  建议参考高德拉特的“TOC原则”(瓶颈管理,Theory of Constraints),在整个产品价值流的瓶颈环∮节,优先实施自动化升级项目。依据TOC原则,只有当在瓶颈环节〖提升了多少效率时,则整个价值流的效率才会提高多少。换言之,在非瓶颈环节所进行的自动化项目,虽不至于完全没有意义,但却错失了“利用最少≡的资源,取得︾最大化收益”杠杆作用。若企业的流程较为复杂,无法直♀接准确判定瓶颈环节,则建议采〓用“VSM(价值流程图,Value Steam Mapping)”、“产线平衡率”来分析与识别瓶颈环节。

                  接着需要对自动化升级项目进行进一步评估,包括:投入产出比、与现有设备的衔Ψ接性、产品工艺匹配度、可操作性、性能可靠性、维修维护便捷性、备件供应、使用寿命、法规符合性∴(例如排污指标、安全性)、能耗指标、售后服务等。

                  在评估投入产出比时,宜采用“LCC(全寿命周期成本,Life Cycle Cost)”方法,以免⊙忽略该项目在使用、维护维修、能源消耗、报废等环节的费用投入。

                  供方选择与合同签订

                  自动化项目可内部自主【完成、或选择供方来完成。选择供方时,应从供方的质量、价格、交付期、同类项目经验、售后服务、市场口碑等方面来进行综合考虑。

                  对于投资额度较大的自动化项目,有必要去实地考察供方已在市场上完成的同类项目,并全面观察其在运行过程中的各类指标状况。

                  签订项目合同时,因为(尤其是※非标)自动化项目在投产后故障较多、投产后产品不合格率偏高等问题,故而合同应特别规定清楚:售后服务内容与方式、应提交的技术资料,例如:结构图、原理图、备品备件规格清单、针对所有关键部件的维护规范等。

                  设计与制造

                  在设计的过程中,应要求供方设法超越“自动化”、追求“自働化(Jidoka)”。所谓“自働化”,即让设备或系统拥有人的智慧——当被加工的产品出现不良时,设备或系统能即时判断并自动停止。追求“自働化”可达到两个目的:一ω是不生产不良品(实现零缺陷);另可节省监控设备运行的看护人(实现省人化)。当然,“自働化”不仅可针对质量控制,也完全可以应用到安全、能耗、排污等方面。例如:用围栏将机器人操作区域予以隔离,只要打开围栏,则机器人︻自动停止作业,如此可避免机器人动作对人员的伤害。

                  鉴于(尤其是非ω 标)自动化项目的可靠性较易出现偏差,继而在使用过程中故障停机较为频繁,所以在设计阶段,不宜任由供方只凭经验进行设计,而有必要要求供方实施FMEA(失效模式与后果分析)或类似方法,然后采取改进◆措施。必须依据合同▲或方案要求对设计结果进行逐一验证。

                  对于故障停机频次较高、损失较大、维修耗时较长的自动化设备部位,在设计阶段就宜考虑如何便于将来在投产后实施“模块化维修”模式,即利用功能正常的“模块”替换发生故障的“模块”,先让自动化设备尽快恢复生产,然后再离线︾维修发生故障的“模块”。

                  应参↓与供方对自动化项目所实施的设计与制造过程,以便令项目进度受控,且确保项目结果达到预期要求。可派出“跨部门专业小组”确认供方的设计与制造,例如:工艺质量人员确认对产品质量的影响;生产人」员确认可操作性;维修人员确认设备的可靠度、维护维修便捷性等。

                  有必要时,应邀请第三◤方对项目制造过程(与安装与调试、试产与验收)予以监理。

                  安装与调试

                  在安装自动化设备时,应结合产品工艺流程特点和精益原则,采取科学的布局(例如连续流、U型单元线等);并采用能及时响应的物☉流供应方式(例如“水蜘蛛”、AGV小车等)。

                  备注:“水蜘蛛”即生产线上专门从事按照生产看板进行物料准备、物料传递的人员。

                  自动化设备的安装与调试,一般会包括基础筑造、清理和抄平、设备部件拆洗和装配、吊装、安装精度的确定、安装(含地脚螺栓与垫铁)、灌浆等。

                  在安装环节中,需要特别注意“设备安装三要素”:通过找正、找平、找标高,使设备的中心线、水平性和标高达到规定的要求,以保证安装精度。安装精度将直接影响自动化设备在投产后的性能。

                  安装完工后,先进行不通电检查,例如:设备的稳固性、部件正确性、密封性(无泄漏)、接线正确性与牢靠性、接地可靠性等。此环节需要足够的细心,否则会酿成严重后果。例如:若相线与零线之间没有设置压敏电阻,则一旦零线漏接或松动脱∩落、或者相线与零线接反,通电后就会容易导致→大面积的电子零部件的损坏,例如:PLC、PID(比例-积分-微分控制器)、DCS(分布式控制系统)、单相输入伺服驱动器等。

                  接下来进行◢通电调试,此环节宜参考“先单点后单机、先单机后联动、先低速后高★速、先空载后仿真、先仿真后负载、先轻载后满载、先短时后长时”的原则。

                  备注1:“单点调试”即屏蔽PLC程序,通过强制置位/复位等操作,测试所有I/O功能;

                  备注2:“仿真调试”即采用替代物进行调√试,例如在自动化冲压ζ设备上用纸板代替铝箔;在清洗槽里用清水代替酸液等。

                  自动化项目安装与调试过程中,应注意采取措施以确保人员与财产的安全。例如:在雨季或多雷区,必须把防雷措施预备到位,以避免雷击损坏自动化设备和控制系统、伤害人员。

                  试产与验收

                  自动化项目应按合同规定期限进行持续试产。试产之前,应对员工与维护维修人员进行适当的训练。

                  试产时,应对自动化项目的各项运行参数、单位时间ζ 产量、合格品率、安全隐患、故障停机、能耗等情况予以记录,并分析其各种性能趋势与规律,必要时采取改善措施。一般在前期设计环节,就配套相应的软件模块,以便将各种运行数据进行自动记录、分析Ψ并指明改善方向。

                  应依据自动化项目在试产期所呈现的运行规律,制作有针对性的操作指导书、自主维护指导书、专业维护指导书。三类指导书均应包括安全要求。

                  试产期满后,应依据合同要求进行验收。因常出现资料移交不齐备而导致后期合同双方的纠纷,故而验收时的资料移交,建议参考和执【行《国家重大建设项目文件归档要求与档案整理规范》。

                  使用与自主维护

                  (由生产操作者执行)

                  在小批量、多品种的生产状况下,换产活动较为频繁于是生产时间浪费较多,建议实施“快速换产”方法。

                  备注:“快速换产”即通过优化换产流程而使换「产时间压缩到十分钟之内。主要步骤有:区分内外部设置、将内部设置转为外部设置、压缩内部设置时间、压缩外部设置时间、新换产流程的标准化。

                  自动化项目的小㊣ 停机普遍较为频繁,而导致小停机的主要原因,除了设备本身、原料质量等因素⊙外,也与生产操作▆者的操作习惯、保养息息相关。因此,有必要详细规定并由操作者实施的自主维护,含岗位清扫、岗位点检、岗位品控、岗位维护四方面的内容及要求。例如:从外观上,应确保自动化设备应符合“四无”要求(无灰尘、无松动、无油污、无杂物)。

                  备注:“小停机”即五分钟之内、不需维修只需ω进行调整的瞬停。

                  专业维护(由维修人员执行)

                  考虑到自动化设备的突发故障一般会造成较大损』失(效率、能耗、安全隐患、质量等),故应摒弃“不坏不修,坏了才修”的事后维修模式,而应采用预防维修模式。在维护维修策略选择方面,建议考虑下述策略的组合:

                  一、对∞于分散型的单机自动化设备,若设备数量较多,则宜实施“轮保”模式,即采用时间滚动方式,轮流ω 定期对一台或几台设备进行专业维护、检修;在完成所有单机设备的维护与检修后,然后开始一个新的循环;

                  二、对于由多台设备组成的联动自动化产线,因为其频繁的停机维修会导致效率损失加剧,故一般宜实施“同步维修”模式,即在维修某一故障时,同时把全线所有关键部位也予以检查、维护和维◆修;

                  三、无论是单机还是自动化产线,除了尽量实施前文提及的“模块化维修”模式之外,同时均应考虑实施 “视情维修”,即采用离线或在线的探测手段,随时掌握设备的状况,以便可及时采取预防性维修。例如:油液分析、振动测试、红外测温※仪等;若生产任务繁重而专门的维护时间不足时,则应考虑“机会维修”模式,例如:在(停机)换产时,同时实施维护、检修。

                  四、对于维修停机将导致较严重损失的自动化设备,例如某火电厂一个机组维修停机一天,就会导致约500万元的利润损失,则应考虑采用“快速抢修”(通过采用“ECRSI”等方法,以缩短维修周期)。备注:“ECRSI”即“取消(Eliminate)”、“合并(Combine)”、“重排(Rearrange)”、“简化(Simplify)”、“增加(Increase)”。

                  若企业自身的专业维修力量欠缺,则在初卐期设计阶段,宜配备远程维修的功能,以便自动化设备的生产厂家、或服务商可迅速开展故障诊断与维修。

                  走出自动化迷思

                  尽管我本人对自动化很有热情,也坚信自动化是未来的主流,但我们仍需走出自动化迷思。

                  比方说:在非瓶∑ 颈实施自动化,对企业整体收益的贡献并不大;因人们普遍对自动化设备非常信任,故而容易放松警惕,而自动化生产速度较快,于是一旦发生品质不良,就会导致短时间内产生大量不良品(所以要尽量做到“自働化”);若生产线不平衡,于是自动化设备越高效,则产生的▲过程库存就越多;至于“重技术、轻管理;重投资、轻维保”的思维,就更需要彻底戒除了△。

                  结束语

                  自动化项目往往较为复杂,包含了仪表、执行机构(各类阀、液压泵站等)、电气设备(UPS、变频器、软启动器等)、PLC(配电柜、控制柜、操作台等)、历史数据站、屏显系统、高低压配电设备等。

                  正因自动化项目的复杂性,故有必要结合自动化〖项目的特点,识别、训练、考核相关人员的技能,使之能ξ 胜任项目的要求。

                  也正因自动化项目的复杂性,故相关资料与信息,为了便于可及时查阅,宜采用“一机一袋”的方法(即某设备全寿命周期的所有资料,放在一个文件档案袋中)。

                  若想使自动化项目符合预期的质量、效率指标、投入产出比等指标,继而加强企业的竞争力,就需要走出有关自动【化的种种迷思,加强覆盖自动化项目全过程的系统管理。


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