TPM啤酒生產設備維修方式的發(fā)展與跟進
來源/作者： TPM咨詢服務中心 丨 發(fā)布時間：2017-12-14 丨 瀏覽次數(shù)：
1、前言
啤酒是二十世紀初進入中國的國際性的飲料酒，國內啤酒生產的歷史還不足一百年。直到新中國成立以后，特別是改革開放以來，啤酒生產設備工業(yè)才有了突飛猛進的發(fā)展。
隨著啤酒發(fā)酵與包裝工藝的改進、加工制造技術和控制技術的進步，啤酒生產設備的性能、效率和自動化的程度不斷提高，生產設備的維修管理已經不能再單純地憑借經驗和技術，而必須依賴科學的理論和完善的體制，才能充分發(fā)揮他對保障生產、提高效率、控制質量、降低成本的至關重要的作用。
設備維修管理的目的，就是根據(jù)設備維修的目標和任務，通過優(yōu)化維修組織、選擇維修方式、編制維修計劃、制定維修標準、改善維修技術、改進維修作業(yè)、完善維修設施等方法，提高設備維修的效率、質量和經濟性。其中，維修策略即維修方式的選擇，是設備維修管理的中心環(huán)節(jié)，歷來維修體制的演化和變更都是以最佳經濟效益為原則、圍繞著維修方式而展開的。
回顧數(shù)十年來我國啤酒工業(yè)的發(fā)展歷史，追溯啤酒生產設備維修方式的變化軌跡，研究同期國外設備維修管理理論和實踐方面的進展，有助于我們總結經驗，不斷改善提高設備維修管理的水平，更好地適應啤酒行業(yè)日益加劇的市場競爭。
2、啤酒工業(yè)設備與生產性維修
設備維修方式，首先是受到生產和設備本身特點的制約。啤酒生產具有連續(xù)性和季節(jié)性的特點，啤酒工業(yè)設備按生產工藝可以劃分為三大類：
1）啤酒釀造設備，包括：
原料儲藏設備——麥芽、大米儲倉、輸送管橋、空氣除塵器、溫濕度監(jiān)察控制設備、通風設備、稱重計量設備等；
原料制備設備——麥芽、大米輸送機、離心式除塵器、振動篩、麥芽、大米粉碎機、儲料箱斗、自動計量電子稱等；
麥汁制備設備——糊化鍋、糖化鍋、過濾槽、麥汁煮沸鍋、沉淀槽、回旋沉淀槽、冷卻器、冰水冷水制備器等；
啤酒發(fā)酵設備——發(fā)酵池/發(fā)酵罐、發(fā)酵溫度控制設備、酵母培養(yǎng)/擴培罐、CIP洗滌殺菌設備、熱水/堿水備制設備等；
啤酒過濾設備——酵母離心分離機、濾棉/硅藻土過濾機、回旋精濾機、生物膜過濾機、啤酒濁度計、脫氧水制備設備、高濃度沖稀裝置等；
啤酒儲配設備——清酒儲罐、溫度控制設備、容量計測裝置、配送酒泵及自動控制和計量裝置等。
釀造是啤酒生產的第一環(huán)節(jié)，釀造設備是啤酒生產的最主要最基本的設備，能否產出合格的啤酒，完全要看釀造設備能否對釀造工藝提供足夠的保障；釀造又是連續(xù)流程化作業(yè)，一般都沒有冗余設計和備用配置。因此，除了日常的維護保養(yǎng)外，通常都要在生產銷售的淡季集中進行定期的預防性大修或停產期維修。
2）啤酒包裝設備，包括：
瓶裝設備——卸垛機、卸瓶機、輸箱橋、輸瓶橋、洗瓶機、灌裝機、殺菌機、貼標機、裝箱機、迭垛機、CIP洗滌殺菌設備，以及空瓶檢測器、液位檢測器和噴印設備等；
罐裝設備——卸罐機、灌裝機、殺菌機、輸罐橋、液位檢測器、打包機、薄膜封箱機、輸箱橋、迭垛機、CIP洗滌殺菌設備等；
桶裝設備——瞬時殺菌機、全自動桶裝機、熱水/堿水備制設備、CIP洗滌殺菌設備、自動稱重裝置、輸桶橋、洗桶機等。
包裝是啤酒生產的最后一道工序，是產品形成的最后環(huán)節(jié)，關系到質量和價值的最終實現(xiàn)。與釀造一樣，包裝也是連續(xù)流程化生產，包裝設備也沒有備用機臺，任何停頓都會造成很大的損失；但是包裝設備的生產能力往往大于等于釀造能力，包裝生產的周期又要比釀造短得多，市場銷售也會對包裝生產計劃產生直接的影響，所以，包裝設備除了可以在淡季停產期進行大修外，還可以利用生產的間歇安排中小修和項修。
3）輔助生產設備，包括：
制汽供汽設備——低壓工業(yè)鍋爐、鼓風/引風機、電動/蒸汽給水泵、水的凈化/軟化設備、燃料儲供設備、供配汽調節(jié)裝置等；
發(fā)電配電設備——柴油發(fā)電機組、啟動控制電屏、饋電電柜、冷卻水循環(huán)供給設備、柴油供給和計測裝置等；高壓進線柜、計量柜、高壓出線柜、變壓器、有載調壓控制裝置、低壓進線柜、發(fā)電進線柜、低壓出線柜、電容補償柜等；
制冷供冷設備——各種用冷蒸發(fā)器、低壓循環(huán)儲液罐、制冷壓縮機、冷凝器、水冷卻塔、高壓液氨儲罐、供冷液氨泵、輔助冷卻水泵等；
啤酒生產設備
制氣供氣設備——空氣過濾器、空氣壓縮機、空氣干燥器、儲氣緩沖罐、空氣分配器、涼水塔、循環(huán)冷卻水泵等；
給排水設備——機井/引流水泵或自來水管網、工業(yè)用水過濾設備、啤酒釀造用水殺菌和軟化設備、生產用水循環(huán)利用設施、廢水排放設施等；
CO2回收設備——CO2水洗塔、儲氣袋、CO2壓縮機、CO2干燥器、副；氟里昂制冷壓縮機、CO2冷凝器、蒸發(fā)器、CO2儲液罐、蒸發(fā)器、輔助冷卻水泵等；
污水處理設備——集水井、提升泵、調節(jié)池、旋轉過濾隔柵、曝氣池、表曝機/鼓風機、沉淀池、污泥回流泵、污泥濃縮池、淤泥脫水機、儲泥斗，以及酸堿度測控裝置、溶解氧測控裝置等。
輔助生產設備，是指一次供能設備、二次供能設備和環(huán)境保護設備，這是包括啤酒生產企業(yè)在內的所有工廠都必須配備的基礎設備。它是生產的動力來源，重要性如同人的心臟，必須分分秒秒保持正常、安全地運行。毫無疑問，它是全廠設備維修的重中之重，一般都實行強制性的計劃維修和檢查試驗。由于它的不可或缺，在工廠規(guī)劃和建造的初始，已經過可靠性冗余設計，留有一定的備用機臺和設備，而且大多為單體設備，因而，輔助設備的維修既可以有計劃地分期分批進行，也可以利用節(jié)假日、周末或生產的間歇期間安排，靈活性較大。
3、我國啤酒行業(yè)設備維修方式的變化
我國的啤酒工業(yè)起步較晚，改革開放后才形成了一個大發(fā)展時期，可以粗略把啤酒生產設備維修方式分為五個階段：
1）八十年代以前——事后維修階段
我國的啤酒工業(yè)還未形成規(guī)模，少數(shù)中心大城市才建有年產幾千噸的啤酒廠。生產設備相當簡陋，沒有一條完整的流水線，許多工序要人工操作，個別關鍵的進口設備還是東歐三四十年代的技術，電氣控制也非常簡單，沒有自動化的概念。市民的消費能力和市場的需求都很低，酒廠的產量不大，對生產效率幾無要求。
這個時期基本都采用事后維修的方式，出了故障才停機修理。雖然設備簡單，但故障頻繁，停機停產時間長。即便利用節(jié)假日修機，也沒有維修計劃，維修內容不定，備件沒有預算，一切根據(jù)現(xiàn)場拆卸檢查的情況而定。
2）八十年代初期到中期——定期大修階段
文化革命結束，國民經濟開始恢復正常，人民的生活穩(wěn)定中略有改善，啤酒已經不再是奢侈品。鄧小平南巡后，確立了改革開放的方針，各啤酒廠開始更新改造生產設備。廣東省輕工機械廠在全國率先仿制生產了國內第一條啤酒包裝生產線，由于基礎工業(yè)水平的緣故，難以達到設計要求，與國外差距很大。
總體上來看，從技術裝備到管理水平，輕工業(yè)都遠落后于重工業(yè)，位于東南沿海的廣東省更甚之。大多數(shù)設備均為國產、技術水平不高、生產能力不配套的啤酒行業(yè)，開始學習大型國營企業(yè)的設備管理方法，引入預防性維修概念，一年進行一次定期大修。由于缺乏經驗，維修計劃比較粗淺，針對性不強，重點不明確。對所有的設備拆卸檢查、修補更換、然后再行裝配。整個維修過程要耗費大量的人力物力和時間，相對維修費用很高。
3）八十年代中期到九十年代中期——計劃分期維修階段
這是一個國民經濟蒸蒸日上、啤酒行業(yè)蓬勃發(fā)展的時期，人民的生活水平迅速提高，啤酒的的消費市場急速擴張。全國在此一時期新建了數(shù)十家啤酒廠，從國外進口了上百條先進的生產線。引進設備的同時也引進了新的技術、新的管理、新的觀念，文革后新一代大學生的加入，催化了設備管理體制的更新。
在學習掌握國外先進技術和設備的同時，人們開始重視設備管理這種軟科學的價值和應用。對以往的計劃性維修，從實用性和科學性的角度出發(fā)加強了針對性、規(guī)范性和組織性；并且嘗試將年度大修分解為季度或月度的項修；在吸收消化國外技術的基礎上，進行了一系列的改善性維修和技術改造。
這一時期，啤酒的銷售和生產對設備維修和管理提出的要求是：盡可能地保持設備的正常運作、保證生產任務的完成。設備維修方式看起來沒有階段性的改變，設備管理卻是在一個新的技術和物質的平臺上探索。
4）九十年代中期到二十世紀末期——周期檢查維修階段
中國啤酒業(yè)的發(fā)展引起世界的關注和興趣，國際資本和啤酒大鱷紛紛涌入爭奪極具潛力的中國啤酒市場，投資、合股、兼并、收購……，全國啤酒行業(yè)出現(xiàn)了空前的改組整合。
品牌的競爭延伸為企業(yè)內部的成本和管理之爭，對設備維修提出了新的要求：為生產服務，降低故障率，縮短停產維修時間，降低維修費用，提高維修效率。于是，各啤酒生產廠開始尋求新的維修方式，逐步淡化停產大修，代之以時間為基礎的預防性檢修，實行全面的、有計劃的、周期的檢查，在檢查的基礎上確定維修的項目，即所謂以檢查帶動維修。
5）二十一世紀初——預測維修和狀態(tài)監(jiān)測維修階段
盡管全國各省市的啤酒銷量在穩(wěn)步上升，但市場競爭進一步加劇。艱難中求生的啤酒公司不得不兩手出擊，一方面調整營銷策略，一方面優(yōu)化內部資源。
在設備維修方面，節(jié)縮費用的同時改變維修體制，積極推行一專多能和操作維修一體化；開展設備故障管理，進行故障的統(tǒng)計分析和機理分析，采取故障預防對策；建立維修、故障、備件數(shù)據(jù)庫，應用計算機技術輔助設備維修管理；強化狀態(tài)監(jiān)測和檢查維修，利用周末或生產間隙進行局部維修或項修。
以上只是大致的時段劃分。實際上即便在同一時期，各個地區(qū)、各個企業(yè)所采用的維修方式也不盡相同。
4、TPM咨詢公司國外設備維修管理的發(fā)展歷史
設備管理是與工業(yè)的發(fā)展水平相適應的，國外設備管理和維修方式（維修策略）也經歷過一個從初始到現(xiàn)代的發(fā)展過程，只不過要比中國早幾十年。
1）1950年前——事后維修階段（BreakdownMaintenance）
這個階段，設備故障造成的損失還不十分明顯，設備修理的必要性尚未被人們認識，所以基本采用設備出了故障或機器壞了再修的事后修理的制度和方法。
2）1950～1960年——預防性維修階段（PreventiveMaintenance）
隨著科學技術的發(fā)展，效率高、結構復雜、容量大、費用昂貴的設備的投入使用，故障便成為制約產品質量、產量、成本、交貨期和造成公害、事故、資源能源浪費的突出問題。這一時期出現(xiàn)了以前蘇聯(lián)為首的計劃預修制和以美國為首的預防維修制。
3）1960～1970年——生產維修階段（ProductiveMaintenance）
自動化技術的普遍應用，高速高效無人化生產線的出現(xiàn)，進一步刺激了設備維修管理的更新。為了克服計劃不準確造成的維修冗余或不足、以及對設備維護保養(yǎng)的忽視，以美國為首的西方國家又采用了生產維修制。它由事后維修（BM）、預防維修（PM）、改善維修（CM）、維修預防（MP）四部分組成，吸收了美國后勤工程學的內容，突出了維修策略的靈活性。
4）1970年至今——綜合管理階段
英國提出了“設備綜合工程學”，以設備最經濟的壽命周期費用為目標，用系統(tǒng)工程的觀點和方法，從技術、財務、管理各個層面，對設備的研究、設計、制造、安裝、運行、維修等全過程進行全面的管理。
日本繼承了美國的生產維修體制，借鑒了英國的“綜合工程學”，吸收了中國“鞍鋼憲法”的工人參加、群眾路線、合理化建議和勞動競賽的做法，提出了“全員生產維修”的概念。建立了以最高的設備綜合效率為目標，以設備的一生為過程，全員、全部門參加的設備維修體制（TPM）。
5、設備維修體制發(fā)展的新趨勢
在設備技術與設備管理這一對矛盾體中，技術總是最積極最活躍的方面，技術的發(fā)展總是超前于管理、并推動著管理的變革。當代的設備技術向著集成化、綜合化、連續(xù)化、流程化、高速化、精密化、微型化、自動化、計算機化、智能化、網絡化、信息化的方向飛速發(fā)展，衍生了多種設備維修和管理的新模式、新體系。
1）以狀態(tài)為基礎的維修體制（ConditionalBasedMaintenance）
20世紀80年代形成的狀態(tài)維修是隨著故障診斷技術的進步而發(fā)展起來的。在CBM體制中，對每一臺設備都需建立一套監(jiān)測和狀態(tài)檢查方法（檢查可以是定期或不定期、固定或移動、儀器或人工進行），用測量值比對允許的極限值，在設備出現(xiàn)了明顯的劣化后實施維修。
該體制比以前的設備維修體制更經濟、更準確、更合理。狀態(tài)維修并不排斥其他維修方式，對于不同設備究竟采取何種維修方式，歸根結底是要按照最小費用的原則進行選擇。
2）以利用率為中心的維修體制（AvailabilityCenteredMaintenance）
20世紀90年代出現(xiàn)的ACM是把設備利用率放到第一位來制定維修策略的維修方式。
認為設備的利用率（用主要故障的平均停機時間來描述）要比可靠性更全面地反映設備在生產中的作用。
其主要方法是：根據(jù)生產流程確定關鍵設備；憑借維修數(shù)據(jù)進行利用率評估排序；用狀態(tài)監(jiān)測技術和故障分析為工具，按故障模式確定維修方式（選擇視情維修、定期維修、機會維修、改進維修、事后維修之一）；編制單臺設備威信規(guī)劃在生產空隙時間進行；編制成套設備維修規(guī)劃調配維修力量集中進行。
該體制需要以大量的維修數(shù)據(jù)和準確的故障模式判斷為條件，以成熟的多種維修方式為依托，無論從管理上還是從技術上都需要更多的技巧和經驗。
3）全面計劃質量維修體系（TotalPlanningQualitativeMaintenance）
1989年美國提出一種以設備全壽命周期內的可靠性、設備有效利用率以及經濟性為總目標的維修技術和資源管理體系，突出維修范圍的全面性、維修過程的系統(tǒng)性和維修技術的基礎性。
TPQM體系要對影響維修的十項要素——維修組織職能、設備的狀態(tài)、維修后勤保障、維修質量標準、維修工作進度、維修信息管理、維修任務規(guī)定、相關技術文件、維修技術應用和維修人員培訓——實行綜合的、一體化的管理。
4）適應性維修體系（AdaptiveMaintenance）
這是日本提出的迎接21世紀挑戰(zhàn)的維修管理模式，其核心是選取的維修策略能把綜合費用（綜合費用=維修費用+生產損失）降到最低。
該體系要求建立在計算機數(shù)值計算和處理的基礎上，一是要量化設備故障造成的生產損失和維修費用，二是要確定計算綜合費用的經驗公式或理論公式，三是要確定能夠反映不同時期維修方式的變化。
5）可靠性維修體制（ReliabilityBasedMaintenance）
可靠性維修的目的是把預防維修、預測維修、和主動維修有機結合，形成統(tǒng)一維修策略，通過系統(tǒng)地消滅故障根源，盡可能削減維修工作總量，并使設備獲得最高的可靠性，顯著減少維修費用。
RBM體制采用的基本方法是：盡量避免被動維修以減少停機損失，適當控制預防維修以防止維修過剩，提倡采用主動維修以消故障隱患。將預測與定期預防維修結合，適當延長維修周期和維修時間間隔；將預測與主動維修結合，找出重復故障的根源加以徹底鏟除，在預測維修、預防維修和主動維修之間取得平衡。
6）以可靠性為中心的維修管理體系（ReliabilityCenteredMaintenance）
以可靠性為中心的設備管理模式，強調以設備的故障后果作為制訂維修策略的主要依據(jù)，是綜合故障后果和故障模式的有關信息，以運行經濟性為出發(fā)點的維修管理模式。
RCM的維修策略是：對后果嚴重的潛在故障使用強制性的預防性維修，通過在線或周期性的檢查來尋找故障；對會危及安全的故障采用強制性的預防性維修；對會影響生產和修理費用的運行故障，根據(jù)經濟合理性決策選取預防、預測或事后維修；對不影響生產但影響修理費用的非運行故障采用事后維修。
7）啤酒生產設備費用有效維修（Cost-effectiveMaintenance）
是通過維修作業(yè)的費用效益分析來選擇維修策略的管理方式，比以可靠性為中心的維修管理更注重對故障后果、收入損失和維修費用的量化。
選擇最佳維修策略的準則是效益/費用比的最大化和凈效益的最大化，其中
效益/費用BCR=（故障損失RF+恢復性維修費用RCM）/預防性維修費用CPM
凈效益NB=故障損失RF+恢復性維修費用RCM-預防性維修費用CPM
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