TPM啤酒生产设备维修方式的发展与跟进
来源/作者： TPM咨询服务中心 丨 发布时间：2017-12-14 丨 浏览次数：
1、前言
啤酒是二十世纪初进入中国的国际性的饮料酒，国内啤酒生产的历史还不足一百年。直到新中国成立以后，特别是改革开放以来，啤酒生产设备工业才有了突飞猛进的发展。
随着啤酒发酵与包装工艺的改进、加工制造技术和控制技术的进步，啤酒生产设备的性能、效率和自动化的程度不断提高，生产设备的维修管理已经不能再单纯地凭借经验和技术，而必须依赖科学的理论和完善的体制，才能充分发挥他对保障生产、提高效率、控制质量、降低成本的至关重要的作用。
设备维修管理的目的，就是根据设备维修的目标和任务，通过优化维修组织、选择维修方式、编制维修计划、制定维修标准、改善维修技术、改进维修作业、完善维修设施等方法，提高设备维修的效率、质量和经济性。其中，维修策略即维修方式的选择，是设备维修管理的中心环节，历来维修体制的演化和变更都是以最佳经济效益为原则、围绕着维修方式而展开的。
回顾数十年来我国啤酒工业的发展历史，追溯啤酒生产设备维修方式的变化轨迹，研究同期国外设备维修管理理论和实践方面的进展，有助于我们总结经验，不断改善提高设备维修管理的水平，更好地适应啤酒行业日益加剧的市场竞争。
2、啤酒工业设备与生产性维修
设备维修方式，首先是受到生产和设备本身特点的制约。啤酒生产具有连续性和季节性的特点，啤酒工业设备按生产工艺可以划分为三大类：
1）啤酒酿造设备，包括：
原料储藏设备——麦芽、大米储仓、输送管桥、空气除尘器、温湿度监察控制设备、通风设备、称重计量设备等；
原料制备设备——麦芽、大米输送机、离心式除尘器、振动筛、麦芽、大米粉碎机、储料箱斗、自动计量电子称等；
麦汁制备设备——糊化锅、糖化锅、过滤槽、麦汁煮沸锅、沉淀槽、回旋沉淀槽、冷却器、冰水冷水制备器等；
啤酒发酵设备——发酵池/发酵罐、发酵温度控制设备、酵母培养/扩培罐、CIP洗涤杀菌设备、热水/碱水备制设备等；
啤酒过滤设备——酵母离心分离机、滤棉/硅藻土过滤机、回旋精滤机、生物膜过滤机、啤酒浊度计、脱氧水制备设备、高浓度冲稀装置等；
啤酒储配设备——清酒储罐、温度控制设备、容量计测装置、配送酒泵及自动控制和计量装置等。
酿造是啤酒生产的第一环节，酿造设备是啤酒生产的最主要最基本的设备，能否产出合格的啤酒，完全要看酿造设备能否对酿造工艺提供足够的保障；酿造又是连续流程化作业，一般都没有冗余设计和备用配置。因此，除了日常的维护保养外，通常都要在生产销售的淡季集中进行定期的预防性大修或停产期维修。
2）啤酒包装设备，包括：
瓶装设备——卸垛机、卸瓶机、输箱桥、输瓶桥、洗瓶机、灌装机、杀菌机、贴标机、装箱机、迭垛机、CIP洗涤杀菌设备，以及空瓶检测器、液位检测器和喷印设备等；
罐装设备——卸罐机、灌装机、杀菌机、输罐桥、液位检测器、打包机、薄膜封箱机、输箱桥、迭垛机、CIP洗涤杀菌设备等；
桶装设备——瞬时杀菌机、全自动桶装机、热水/碱水备制设备、CIP洗涤杀菌设备、自动称重装置、输桶桥、洗桶机等。
包装是啤酒生产的最后一道工序，是产品形成的最后环节，关系到质量和价值的最终实现。与酿造一样，包装也是连续流程化生产，包装设备也没有备用机台，任何停顿都会造成很大的损失；但是包装设备的生产能力往往大于等于酿造能力，包装生产的周期又要比酿造短得多，市场销售也会对包装生产计划产生直接的影响，所以，包装设备除了可以在淡季停产期进行大修外，还可以利用生产的间歇安排中小修和项修。
3）辅助生产设备，包括：
制汽供汽设备——低压工业锅炉、鼓风/引风机、电动/蒸汽给水泵、水的净化/软化设备、燃料储供设备、供配汽调节装置等；
发电配电设备——柴油发电机组、启动控制电屏、馈电电柜、冷却水循环供给设备、柴油供给和计测装置等；高压进线柜、计量柜、高压出线柜、变压器、有载调压控制装置、低压进线柜、发电进线柜、低压出线柜、电容补偿柜等；
制冷供冷设备——各种用冷蒸发器、低压循环储液罐、制冷压缩机、冷凝器、水冷却塔、高压液氨储罐、供冷液氨泵、辅助冷却水泵等；
制气供气设备——空气过滤器、空气压缩机、空气干燥器、储气缓冲罐、空气分配器、凉水塔、循环冷却水泵等；
给排水设备——机井/引流水泵或自来水管网、工业用水过滤设备、啤酒酿造用水杀菌和软化设备、生产用水循环利用设施、废水排放设施等；
CO2回收设备——CO2水洗塔、储气袋、CO2压缩机、CO2干燥器、副；氟里昂制冷压缩机、CO2冷凝器、蒸发器、CO2储液罐、蒸发器、辅助冷却水泵等；
污水处理设备——集水井、提升泵、调节池、旋转过滤隔栅、曝气池、表曝机/鼓风机、沉淀池、污泥回流泵、污泥浓缩池、淤泥脱水机、储泥斗，以及酸碱度测控装置、溶解氧测控装置等。
辅助生产设备，是指一次供能设备、二次供能设备和环境保护设备，这是包括啤酒生产企业在内的所有工厂都必须配备的基础设备。它是生产的动力来源，重要性如同人的心脏，必须分分秒秒保持正常、安全地运行。毫无疑问，它是全厂设备维修的重中之重，一般都实行强制性的计划维修和检查试验。由于它的不可或缺，在工厂规划和建造的初始，已经过可靠性冗余设计，留有一定的备用机台和设备，而且大多为单体设备，因而，辅助设备的维修既可以有计划地分期分批进行，也可以利用节假日、周末或生产的间歇期间安排，灵活性较大。
3、我国啤酒行业设备维修方式的变化
我国的啤酒工业起步较晚，改革开放后才形成了一个大发展时期，可以粗略把啤酒生产设备维修方式分为五个阶段：
1）八十年代以前——事后维修阶段
我国的啤酒工业还未形成规模，少数中心大城市才建有年产几千吨的啤酒厂。生产设备相当简陋，没有一条完整的流水线，许多工序要人工操作，个别关键的进口设备还是东欧三四十年代的技术，电气控制也非常简单，没有自动化的概念。市民的消费能力和市场的需求都很低，酒厂的产量不大，对生产效率几无要求。
这个时期基本都采用事后维修的方式，出了故障才停机修理。虽然设备简单，但故障频繁，停机停产时间长。即便利用节假日修机，也没有维修计划，维修内容不定，备件没有预算，一切根据现场拆卸检查的情况而定。
2）八十年代初期到中期——定期大修阶段
文化革命结束，国民经济开始恢复正常，人民的生活稳定中略有改善，啤酒已经不再是奢侈品。邓小平南巡后，确立了改革开放的方针，各啤酒厂开始更新改造生产设备。广东省轻工机械厂在全国率先仿制生产了国内第一条啤酒包装生产线，由于基础工业水平的缘故，难以达到设计要求，与国外差距很大。
总体上来看，从技术装备到管理水平，轻工业都远落后于重工业，位于东南沿海的广东省更甚之。大多数设备均为国产、技术水平不高、生产能力不配套的啤酒行业，开始学习大型国营企业的设备管理方法，引入预防性维修概念，一年进行一次定期大修。由于缺乏经验，维修计划比较粗浅，针对性不强，重点不明确。对所有的设备拆卸检查、修补更换、然后再行装配。整个维修过程要耗费大量的人力物力和时间，相对维修费用很高。
啤酒生产设备
3）八十年代中期到九十年代中期——计划分期维修阶段
这是一个国民经济蒸蒸日上、啤酒行业蓬勃发展的时期，人民的生活水平迅速提高，啤酒的的消费市场急速扩张。全国在此一时期新建了数十家啤酒厂，从国外进口了上百条先进的生产线。引进设备的同时也引进了新的技术、新的管理、新的观念，文革后新一代大学生的加入，催化了设备管理体制的更新。
在学习掌握国外先进技术和设备的同时，人们开始重视设备管理这种软科学的价值和应用。对以往的计划性维修，从实用性和科学性的角度出发加强了针对性、规范性和组织性；并且尝试将年度大修分解为季度或月度的项修；在吸收消化国外技术的基础上，进行了一系列的改善性维修和技术改造。
这一时期，啤酒的销售和生产对设备维修和管理提出的要求是：尽可能地保持设备的正常运作、保证生产任务的完成。设备维修方式看起来没有阶段性的改变，设备管理却是在一个新的技术和物质的平台上探索。
4）九十年代中期到二十世纪末期——周期检查维修阶段
中国啤酒业的发展引起世界的关注和兴趣，国际资本和啤酒大鳄纷纷涌入争夺极具潜力的中国啤酒市场，投资、合股、兼并、收购……，全国啤酒行业出现了空前的改组整合。
品牌的竞争延伸为企业内部的成本和管理之争，对设备维修提出了新的要求：为生产服务，降低故障率，缩短停产维修时间，降低维修费用，提高维修效率。于是，各啤酒生产厂开始寻求新的维修方式，逐步淡化停产大修，代之以时间为基础的预防性检修，实行全面的、有计划的、周期的检查，在检查的基础上确定维修的项目，即所谓以检查带动维修。
5）二十一世纪初——预测维修和状态监测维修阶段
尽管全国各省市的啤酒销量在稳步上升，但市场竞争进一步加剧。艰难中求生的啤酒公司不得不两手出击，一方面调整营销策略，一方面优化内部资源。
在设备维修方面，节缩费用的同时改变维修体制，积极推行一专多能和操作维修一体化；开展设备故障管理，进行故障的统计分析和机理分析，采取故障预防对策；建立维修、故障、备件数据库，应用计算机技术辅助设备维修管理；强化状态监测和检查维修，利用周末或生产间隙进行局部维修或项修。
以上只是大致的时段划分。实际上即便在同一时期，各个地区、各个企业所采用的维修方式也不尽相同。
4、TPM咨询公司国外设备维修管理的发展历史
设备管理是与工业的发展水平相适应的，国外设备管理和维修方式（维修策略）也经历过一个从初始到现代的发展过程，只不过要比中国早几十年。
1）1950年前——事后维修阶段（BreakdownMaintenance）
这个阶段，设备故障造成的损失还不十分明显，设备修理的必要性尚未被人们认识，所以基本采用设备出了故障或机器坏了再修的事后修理的制度和方法。
2）1950～1960年——预防性维修阶段（PreventiveMaintenance）
随着科学技术的发展，效率高、结构复杂、容量大、费用昂贵的设备的投入使用，故障便成为制约产品质量、产量、成本、交货期和造成公害、事故、资源能源浪费的突出问题。这一时期出现了以前苏联为首的计划预修制和以美国为首的预防维修制。
3）1960～1970年——生产维修阶段（ProductiveMaintenance）
自动化技术的普遍应用，高速高效无人化生产线的出现，进一步刺激了设备维修管理的更新。为了克服计划不准确造成的维修冗余或不足、以及对设备维护保养的忽视，以美国为首的西方国家又采用了生产维修制。它由事后维修（BM）、预防维修（PM）、改善维修（CM）、维修预防（MP）四部分组成，吸收了美国后勤工程学的内容，突出了维修策略的灵活性。
4）1970年至今——综合管理阶段
英国提出了“设备综合工程学”，以设备最经济的寿命周期费用为目标，用系统工程的观点和方法，从技术、财务、管理各个层面，对设备的研究、设计、制造、安装、运行、维修等全过程进行全面的管理。
日本继承了美国的生产维修体制，借鉴了英国的“综合工程学”，吸收了中国“鞍钢宪法”的工人参加、群众路线、合理化建议和劳动竞赛的做法，提出了“全员生产维修”的概念。建立了以最高的设备综合效率为目标，以设备的一生为过程，全员、全部门参加的设备维修体制（TPM）。
5、设备维修体制发展的新趋势
在设备技术与设备管理这一对矛盾体中，技术总是最积极最活跃的方面，技术的发展总是超前于管理、并推动着管理的变革。当代的设备技术向着集成化、综合化、连续化、流程化、高速化、精密化、微型化、自动化、计算机化、智能化、网络化、信息化的方向飞速发展，衍生了多种设备维修和管理的新模式、新体系。
1）以状态为基础的维修体制（ConditionalBasedMaintenance）
20世纪80年代形成的状态维修是随着故障诊断技术的进步而发展起来的。在CBM体制中，对每一台设备都需建立一套监测和状态检查方法（检查可以是定期或不定期、固定或移动、仪器或人工进行），用测量值比对允许的极限值，在设备出现了明显的劣化后实施维修。
该体制比以前的设备维修体制更经济、更准确、更合理。状态维修并不排斥其他维修方式，对于不同设备究竟采取何种维修方式，归根结底是要按照最小费用的原则进行选择。
2）以利用率为中心的维修体制（AvailabilityCenteredMaintenance）
20世纪90年代出现的ACM是把设备利用率放到第一位来制定维修策略的维修方式。
认为设备的利用率（用主要故障的平均停机时间来描述）要比可靠性更全面地反映设备在生产中的作用。
其主要方法是：根据生产流程确定关键设备；凭借维修数据进行利用率评估排序；用状态监测技术和故障分析为工具，按故障模式确定维修方式（选择视情维修、定期维修、机会维修、改进维修、事后维修之一）；编制单台设备威信规划在生产空隙时间进行；编制成套设备维修规划调配维修力量集中进行。
该体制需要以大量的维修数据和准确的故障模式判断为条件，以成熟的多种维修方式为依托，无论从管理上还是从技术上都需要更多的技巧和经验。
3）全面计划质量维修体系（TotalPlanningQualitativeMaintenance）
1989年美国提出一种以设备全寿命周期内的可靠性、设备有效利用率以及经济性为总目标的维修技术和资源管理体系，突出维修范围的全面性、维修过程的系统性和维修技术的基础性。
TPQM体系要对影响维修的十项要素——维修组织职能、设备的状态、维修后勤保障、维修质量标准、维修工作进度、维修信息管理、维修任务规定、相关技术文件、维修技术应用和维修人员培训——实行综合的、一体化的管理。
4）适应性维修体系（AdaptiveMaintenance）
这是日本提出的迎接21世纪挑战的维修管理模式，其核心是选取的维修策略能把综合费用（综合费用=维修费用+生产损失）降到最低。
该体系要求建立在计算机数值计算和处理的基础上，一是要量化设备故障造成的生产损失和维修费用，二是要确定计算综合费用的经验公式或理论公式，三是要确定能够反映不同时期维修方式的变化。
5）可靠性维修体制（ReliabilityBasedMaintenance）
可靠性维修的目的是把预防维修、预测维修、和主动维修有机结合，形成统一维修策略，通过系统地消灭故障根源，尽可能削减维修工作总量，并使设备获得最高的可靠性，显著减少维修费用。
RBM体制采用的基本方法是：尽量避免被动维修以减少停机损失，适当控制预防维修以防止维修过剩，提倡采用主动维修以消故障隐患。将预测与定期预防维修结合，适当延长维修周期和维修时间间隔；将预测与主动维修结合，找出重复故障的根源加以彻底铲除，在预测维修、预防维修和主动维修之间取得平衡。
6）以可靠性为中心的维修管理体系（ReliabilityCenteredMaintenance）
以可靠性为中心的设备管理模式，强调以设备的故障后果作为制订维修策略的主要依据，是综合故障后果和故障模式的有关信息，以运行经济性为出发点的维修管理模式。
RCM的维修策略是：对后果严重的潜在故障使用强制性的预防性维修，通过在线或周期性的检查来寻找故障；对会危及安全的故障采用强制性的预防性维修；对会影响生产和修理费用的运行故障，根据经济合理性决策选取预防、预测或事后维修；对不影响生产但影响修理费用的非运行故障采用事后维修。
7）啤酒生产设备费用有效维修（Cost-effectiveMaintenance）
是通过维修作业的费用效益分析来选择维修策略的管理方式，比以可靠性为中心的维修管理更注重对故障后果、收入损失和维修费用的量化。
选择最佳维修策略的准则是效益/费用比的最大化和净效益的最大化，其中
效益/费用BCR=（故障损失RF+恢复性维修费用RCM）/预防性维修费用CPM
净效益NB=故障损失RF+恢复性维修费用RCM-预防性维修费用CPM
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