（电气工程专业论文）电力设备备件信息管理系统的设计与开发.pdf

华北电力大学工程硕士学位论文摘要 摘要 随着科学技术的迅速发展，现代企业所处的环境日趋复杂和动荡，企业 之间的竞争日益激烈。电力设备备件管理是钢铁企业管理的重要组成部分， 它是企业生产的基础和保证，然而电力备件管理又是电力设备正常运转的前 提，备件管理如何适应新的竞争环境已成为企业家和理论工作者关注的问题。 本文运用备件分类理论对包钢( 集团) 有限责任公司的电力设备备件管 理进行了深入的分析和研究。从运行和检修两方面分析备件库存与计划管理 存在的问题，明确了备件管理信息系统对系统运行的重要性。在保证供电系 统正常运行的基础上，分析电力备件管理信息系统需求的必要性，确立了系 统应用的目标、划分了系统应用的功能；完成了系统总体结构设计、数据库 设计及程序结构设计，同时按照程序结构介绍了系统的实现过程。 关键词；电力设备、备件管理、a b c 分类 a b s t r a c t w i t hm er a p i dd e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c l l i l o l o g y m o d e mb u s i n e s s e n v i r o n m e n ta n dt h ei n c r e a s i n gc o m p l e x i t yo ft u r b u l e n c e ，c o m p e t i t i o na m o n g e n t e r p r i s e sh a sb e c o m ei n c r e a s i n g l y f i e r c e s p a r ep a r t sm a n a g e m e n t i sa l l i m p o r t a n tp a r to ft h em a n a g e m e n t ，w h i c hi st h eb a s i so fp r o d u c t i o na n dg u a r a n t e e s ， h o w e v e r ，s p a r ep a r t sm a n a g 锄e n ti s ap r e r e q u i s i t ef o rt h en o n l l a lo p e r a t i o no f e q u i p m e n t ，s p a r ep a r t sm a n a g e m e n t h o wt o a d a p tt o t h en e wc o m p e t i t i v e e n v i r o i l m e n th a sb e c o m ee n t r e p r e n e u r sa n dw o r k e r si nt h e o r yt h ef o c u so f a t t e n t i o n i nt h i sp a p e r ，t h eu s eo fs p a r ep a r t st ot h et h e o r ) ，o fc l a s s i f i c a t i o ns t e e l g r o u p si r o ns p a r ep a i r t sm a n a g e m e n tc o n d u c t e da ni n - d e p t ha n a l y s i sa n d r e s e a rc _ h f r o mt h es p a r ep a r t si n v e n t 0 d rm a n a g e m e n tp r o g r a ma n da n “y s i so ft h et w 0s i d e s o ft h ep r o b l e m ，c l e a rt h es p a r ep a r t sm a n a g e m e n ti n f 0 m a t i o ns y s t e mf o rt h e m a n a g e m e n to fs p a r ep a r t s i i lt h ea i l a l y s i so ft h ed e m a i l df o rs p a r ep a r t s m a n a g e m e n ti n f o 肌a t i o ns y s t e mo nt h eb a s i so ft h ee s t a b l i s h e ds y s t e mo fg o a l s ， t h ed i v i s i o no f 向n c t i o n s ；c o m p l e t e dt h eo v e r a us t m c t l l r eo ft h es y s t e md e s i g n ， d a t l b a s ed e s i g na n ds t r u c t u r ed e s i g np r o c e s s ，i na c c o r d a n c ew i t ht h ep r o c e d u r ea t t h es a m et i m ei n t r o d u c e dt h es t m c t u r eo ft h es y s t e mp r o c e s s z h a n gw e i d o n g ( p o w e rp l a n tt h e 姗a lp o w e re n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o m iz e n g q i a n g k e yw o r d s ：e i e c t r i c a le q u i p m e n t ，s p a r ep a r t sm a n a g e m e n t ，a b c c l a s s i f i c a t i o n 华北电力大学工程硕士学位论文摘要 摘要 随着科学技术的迅速发展，现代企业所处的环境日趋复杂和动荡，企业 之间的竞争日益激烈。电力设备备件管理是钢铁企业管理的重要组成部分， 它是企业生产的基础和保证，然而电力备件管理又是电力设备正常运转的前 提，备件管理如何适应新的竞争环境已成为企业家和理论工作者关注的问题。 本文运用备件分类理论对包钢( 集团) 有限责任公司的电力设备备件管 理进行了深入的分析和研究。从运行和检修两方面分析备件库存与计划管理 存在的问题，明确了备件管理信息系统对系统运行的重要性。在保证供电系 统正常运行的基础上，分析电力备件管理信息系统需求的必要性，确立了系 统应用的目标、划分了系统应用的功能；完成了系统总体结构设计、数据库 设计及程序结构设计，同时按照程序结构介绍了系统的实现过程。 关键词；电力设备、备件管理、a b c 分类 a b s t r a c t w i t hm er a p i dd e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c l l i l o l o g y m o d e mb u s i n e s s e n v i r o n m e n ta n dt h ei n c r e a s i n gc o m p l e x i t yo ft u r b u l e n c e ，c o m p e t i t i o na m o n g e n t e r p r i s e sh a sb e c o m ei n c r e a s i n g l y f i e r c e s p a r ep a r t sm a n a g e m e n t i sa l l i m p o r t a n tp a r to ft h em a n a g e m e n t ，w h i c hi st h eb a s i so fp r o d u c t i o na n dg u a r a n t e e s ， h o w e v e r ，s p a r ep a r t sm a n a g 锄e n ti s ap r e r e q u i s i t ef o rt h en o n l l a lo p e r a t i o no f e q u i p m e n t ，s p a r ep a r t sm a n a g e m e n t h o wt o a d a p tt o t h en e wc o m p e t i t i v e e n v i r o i l m e n th a sb e c o m ee n t r e p r e n e u r sa n dw o r k e r si nt h e o r yt h ef o c u so f a t t e n t i o n i nt h i sp a p e r ，t h eu s eo fs p a r ep a r t st ot h et h e o r ) ，o fc l a s s i f i c a t i o ns t e e l g r o u p si r o ns p a r ep a i r t sm a n a g e m e n tc o n d u c t e da ni n - d e p t ha n a l y s i sa n d r e s e a rc _ h f r o mt h es p a r ep a r t si n v e n t 0 d rm a n a g e m e n tp r o g r a ma n da n “y s i so ft h et w 0s i d e s o ft h ep r o b l e m ，c l e a rt h es p a r ep a r t sm a n a g e m e n ti n f 0 m a t i o ns y s t e mf o rt h e m a n a g e m e n to fs p a r ep a r t s i i lt h ea i l a l y s i so ft h ed e m a i l df o rs p a r ep a r t s m a n a g e m e n ti n f o 肌a t i o ns y s t e mo nt h eb a s i so ft h ee s t a b l i s h e ds y s t e mo fg o a l s ， t h ed i v i s i o no f 向n c t i o n s ；c o m p l e t e dt h eo v e r a us t m c t l l r eo ft h es y s t e md e s i g n ， d a t l b a s ed e s i g na n ds t r u c t u r ed e s i g np r o c e s s ，i na c c o r d a n c ew i t ht h ep r o c e d u r ea t t h es a m et i m ei n t r o d u c e dt h es t m c t u r eo ft h es y s t e mp r o c e s s z h a n gw e i d o n g ( p o w e rp l a n tt h e 姗a lp o w e re n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o m iz e n g q i a n g k e yw o r d s ：e i e c t r i c a le q u i p m e n t ，s p a r ep a r t sm a n a g e m e n t ，a b c c l a s s i f i c a t i o n 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文电力设备备件信息管理系 统的设计与开发，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下 进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和 致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示 了谢意。 学位论文作者签名： 蜱半 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用 影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被 查阅或借阅；学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意 学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期： 导师签名： 日期： 华北电力大学工程硕士学位论文 第一章引言 1 1 电力设备备件管理的目的与意义 在维护和修理设备时，用来更换已磨损到不能使用或损坏零件的新制件和修复 件称为配件。为了缩短设备修理停歇时间，事先组织采购、制造和储备一定数量的 配件做为备件【i 】。备件是保障设备处于良好状态的主要因素。在大型钢铁企业中， 电力供应对于企业的正常生产有着极其重要的作用，由于大型钢铁企业都有自备电 厂，所以其输配电网是企业负责管理运行的。企业为了保持生产就必须保障电力供 应不能随意中断，所以应当保持一定的电力设备备件数量。本文中的备件指的是在 电力设备的保养和维修中，可用来替换在用件的零件、部件、组件、装配件。备件 是设备修理的主要物质基础，及时供应备件，可以缩短修理时间、减少损失；供应 质量优良的备件，可以保证修理质量和修理周期，提高设备的可靠性。因此，备件 管理是企业设备管理的主要组成部分。备件管理的目的是用最少的备件资金，制定 合理的库存储备，保证设备维修的需要，不断提高设备的可靠性、维修性和经济性。 并做到以下几点： 把设备突发故障所造成的停工损失减少到最低限度。 把设备计划修理的停歇时间和修理费用降低到最低限度。 把备件库的储备资金压缩到合理供应的最低水平。 随着市场竞争的日益激烈，企业对于资金流动及企业效益的要求越来越高，备 件的管理一般根据各企业的特点，采取适合自身的合理管理办法，其最终目的都是 一方面降低企业备件成本和备件资金占用量，另一方面又能满足企业生产、设备维 修检修的需要。但是，电力设备备件品种几十万，件数上百万，价格又非常昂贵， 经常会占用几个亿的资金，使得备件管理中常出现以下问题：备件信息管理分散， 无法做到备件信息资源共享，造成备件请购的盲目性；备件的库存资金很高；备件 储备定额不科学；备件储存品种不合理；备件仓库管理制度不完善，查找备件要花 费很长时间。备件编码系统不规范；缺乏库存分析系统，决策缺乏依据：备件管理 人员的管理思想和观念陈旧，普遍存在“多备少患 的错误思想乜1 。 对于钢铁企业来说，电力设备备件是保证电力正常供应及生产设备正常运转的 关键因素，电力类备件的缺失经常会造成巨额的经济损失，所以钢铁生产企业都会 有一个庞大的电力设备备件库存在。钢铁企业的巨额电力备件库存更是会占用企业 大量的流动资金，影响企业的经济效益。所以企业需要对电力设备备件的采购和储 备进行科学的决策，需要确定采购多少备件，保持什么样的备件库存水平，对备件 华北电力大学工程硕士学位论文 储备进行正确决策。合理地确定备件储备定额，精心安排备件的计划、生产、采购、 供应和使用，使设备运行高效、经济，使生产持续稳定，不因设备备件缺乏导致维 修工作不到位而造成不必要的经济损失。 于钢铁企业提高电力设备运行的可靠性， 有效的电力设备备件库存控制，不仅有助 还可以减少备件库存的盲目性、加速企业 资金周转，既可保证设备维护活动的及时进行，又可以减少库存资金占用，提高企 业经济效益。因此，对备件库存控制的研究具有重要的理论意义和实践价值b 1 。 1 2 电力备件管理的国内外研究现状 随着计算机技术在企业管理中的普遍应用，备件库存管理的信息化也成为备件 库存管理的发展趋势之一。在这方面研究，最具有代表性的系统是p e t r o v i c 等人 ( 1 9 9 0 ) 开发的基于微型计算机的专家系统s p a r t a ( s p a r ep a r t sa d v i s o r ) ，用于 备件库存系统的存储建议，是基于规则的专家系统，由知识基础和推断机理构成， 采用了标准编程环境和p cp l u s 作为人工智能工具，是一种有效而简单的微型计算 机应用软件。p e t r o v i c 等人( 1 9 9 2 ) 又提出了s p a r t a i i 系统，结合可靠性与排队 论的因果知识和实践者的表面知识，实现知识基础的浓缩设计( c o n d e n s e dd e s i g n ) ， 是一种备件决策支持的有效软件。近几年，以计算机为手段实现了备件复杂库存模 型的实际应用，如m a r c e l o 等人( 2 0 0 0 ) 开发了一个仿真模型( a r e n a 仿真语言) ， 研究提高航空备件库存管理。也有一些软件公司专门开发了一些备件管理软件，实 现备件需求预测与库存决策，如s m a r ts o f t w a r e 可进行备件需求预测与计划，已 有成功案例h 1 。 在2 0 世纪6 0 年代，a 1 l e n 等就提出了必须考虑备件的可维修特性，将备件分 为可维修与不可维修两类，这是较粗的分类。之后，为制定科学合理的备件库存策 略，从不同角度对备件进行详细分类。如p e t e r 等人( 1 9 8 8 ) 将备件分为不需要储 备的备件和必需储备的关键备件；c o h e n ( 1 9 9 2 ) 将需求分为两类：紧急需求和普 通需求；m o o r e ( 1 9 9 6 ) 提出备件分类需考虑机器故障、备件过去使用的情况、提 前期、供应商可靠性、缺货水平和库存周转期等因素；d e k k e r 等人( 1 9 9 8 ) 将备件 需求分为关键和非关键需求；b r a g l i a 等人( 2 0 0 4 ) 考虑备件的库存约束、停机成 本、安全和环境目标、所采取的维修战略以及物流等因素对备件的分类。综合考虑 备件的影响因素进行备件分类已成为备件分类研究趋势。 通过近年来更多学者对备件分类方法的研究，又提出了a b c 分类法，扩展a b c 分类方法、层次分析法、基于模糊算法的备件分类方法、基于模糊灰色理论的备件 分类方法、快速和慢速流动备件分类方法等方法。由于a b c 分类法相对更为简单且 效果良好，所以在备件管理中被广泛应用。a b c 分类法也称为价值分类方法、帕雷 托分类方法。其基本思想是参照2 0 一8 0 原则，将管理对象按照其价值包括需求量和 2 华北电力大学工程硕士学位论文 单价两个要素分为a b c 三类，然后针对每个类别采取相应的控制策略。在实际应用 中分类的标准是库存中各备件品种每年的消耗金额，即消耗量与单价的乘积。一般 说来，a 类占品种数的5 1 0 ，占年消耗量总金额的6 0 7 0 ，b 类备件占总品种数 的2 0 一3 0 ，占年消耗总金额的2 0 ，c 类占总品种数的5 0 一7 0 ，占年消耗金额的1 5 以下。通过分类这种方式，企业能够细分其仓库管理结构，对库存备件采取针对性 的管控措施。 大量文献中对于备件管理都是从通用备件的角度来分析和解决备件管理中存在 的很多问题，本文将从电力设备的故障模型入手，根据设备的故障模型来设计用于 电力备件管理的信息系统。 1 3 包钢集团供配电网规模及电力设备备件的管理现状 包钢( 集团) 有限责任公司是内蒙古自治区唯一特大型钢铁联合企业，年产量 约1 0 0 0 万吨，主要产品：圆钢、工槽、板、重轨、方钢、无缝管，是国内产品类型齐 全，经历5 0 多年的发展，同时也是能源动力消耗大户，供配电网络节点密集度高、规 模大，每年输送消耗约6 0 亿千瓦时，输配电网包括了变电站( 所) 有7 8 座，2 2 0 k v 变电站( 所) 两座，1 1 0 k v 变电站( 所) 1 1 座，3 5 1 0 k v 变电站所6 5 座，供电半径5 0 平方公里，动力电缆敷设长度到2 0 0 0 公里，所有变电站( 所) 预期在2 0 1 0 年完成改造， 逐步向数字化、无人站所靠拢。 电力系统的安全运行己关系到包钢的发展，供电系统在组织生产中日渐处于重要的 地位，全公司电力与电力设备备件费用额接近亿元，保护系统趋于数字化并逐步具备网 络管理功能。随着硬件的升级，电力设备备件管理系统的开发和应用软件变得非常必要 和有意义。每个企业都有独特的管理和运行特点，在进行长期的调研和分析后，总结了 5 0 年来积累的经验、数据和习惯模式，对电力设备备件管理进行了探索性的工作，是本 系统开发应用的根本出发点。 总体来说，包钢集团电力备件管理的现状可以概括为以下几个方面：备件库 存积压资金很多；库存备件经常无法满足维修或使用的需要，从而导致经常性的 应急订购；仓库管理较为混乱，每个车间都有小备件库，使得大量备件难以确定 其位置。这些问题所导致的直接后果就是：大量备件资金积压，维修等待时间延长， 维修费用增加，设备效率降低。所有这些都导致了企业经济效益的减少。通过对备 件管理实际情况的考察与分析，将导致这些问题的原因主要归结为以下4 个方面： 备件储备的品种不合理；备件储备的定额不科学；备件库存管理制度的不合理，备 件采购与需求管理过程的不规范。下面对每一方面所存在的问题、引起的原因以及 导致的后果进行了详细的分析： ( 一) 备件储备品种不合理 3 华北电力大学工程硕士学位论文 确定备件储备品种的原则是：在保证及时供应维修所需备件的前提下，尽量地 减少储备品种及储备数量。而且应将备件与低值易耗品、材料、工具以及大修专用 件等区分开来。包钢集团公司电力设备备件储备品种的现状是：存在备件品种短缺 的同时，又有相当多品种的库存备件长时间没有领用过。这样不但满足不了维修要 求，拖延设备修复时间，而且造成备件积压，导致库存资金升高，库存费用增加。 通过对包钢集团电力备件储备实际情况的分析，我们将备件储备方面存在的问 题归纳为以下几点： 对于设备已经报废( 或者设备已经改造) 的备件没有作及时处理致使很多 应当报废的备件还存放在库中。 将一些低值易耗品、材料、工具等也作为备件来储备。 缺乏有效的库存分析能力，无法对备件的历史消耗情况进行统计与分析。 ( 二) 备件储备的定额不科学 备件库存资金很高的另一重要原因是备件储备定额不合理，由于过多的依靠管 理者的主观经验来决定库存数量，难免会有一定的失误，所以就会造成备件的大量 积压或者备件临时缺货，这种现状必然会给企业造成资金的积压或经济损失。造成 这种现象的原因可以总结为以下三点： 备件管理技术人员的管理思想和观念太陈旧，普遍存在着“多备少患 的 错误思想。他们认为“有备件比没有好，备件多比少好，却很少考虑经济因素，如 因库存资金积压而引起的损失、随着库存量的上升而增加的库存费用、以及备件在 库存过程中的损失等。 备件管理技术人员缺乏专业知识和实践经验，不懂得或很少懂得确定备件 储备定额应根据机器的实际工作情况，如工作环境、运行班次、以及设备的役龄等， 只是盲目地按照机器供应商所提供的备件手册来制定备件储备计划。 缺乏对备件管理信息的收集和研究，如备件供应商的供货周期、备件历史 消耗数据的收集和整理、以及备件的采购费用及保管费用等。 ( 三) 备件的库存管理制度不完善 由于备件库存的特殊性，在厂区有总的备件库，各车间也有各自的备件库，这 就造成了总库中某种备件的库存数量低于最低库存，而各车间都还有大量的库存， 如果再次订购备件则必然造成了备件的积压和资金的积压。 造成这种现象的原因就是对各车间备件需求数量的不确定与备件领取记录管理的 不够完善，于是就无法得知每个车间还保存了多少的备件，只能在总库中保持一定 数量的库存来满足其他车间的需要。 ( 四) 备件计划管理流程的信息缺失 一个有效的管理流程对于提高企业的工作效率和管理效率都有着非常重要的 作用，而对于备件计划的管理过程是备件管理的一个核心内容，备件计划包含了从 4 华北电力大学工程硕士学位论文 备件需求到备件入库的全部管理过程和相关信息，由于企业管理的需要，管理过程 经常需要进行优化，所以我们应当记录备件计划运转过程中所有的相关信息。 备件管理信息化与企业信息化应该是同步进行的，所以本文提出了备件管理决 策支持系统来完成备件管理信息化与备件管理的科学化睛1 。信息化给企业带来的不 仅是大量的企业运行数据，也同时规范了企业的管理与运行的流程，为企业效益带 来提高。其主要价值在于以下几个方面： 企业信息化有助于企业实现管理决策的科学化； 企业信息化有助于增强企业的应变能力； 企业信息化有助于提高企业的运行效率； 1 4 本文的主要研究内容 本文立足于包钢集团供配电网络运行的角度，以电力设备的故障模型理为突破 口引入了电力备件的管理模式。 ( 1 ) 分析了电力设备的故障模型，并对电力设备备件的库存控制策略及电力设 备维修模式进行了研究。 ( 2 ) 使用两步分类法对电力设备备件进行了a b c 的分类分析，从而实现了对企 业电力设备备件的准确分类。通过对电力设备备件的科学分类分析实现电力设备备 件库存的优化，力争达到电力设备备件配备的合理，同时推广到适合包钢集团企业 生产设备其他方面。 ( 3 ) 为提高企业管理水平，基于工作流管理技术实现了备件的管理信息系统， 依靠信息技术实现了企业备件数据的共享，依靠信息系统强大的数据分析功能，为 备件管理工作提供了强大的决策支持能力。 5 华北电力大学工程硕士学位论文 第二章备件管理综述 2 1 备件管理的发展历史 在设备维修工作中，为了补偿设备的有形磨损和缩短修理停歇时间而事先准备 的各种替换零部件，通称为备件。所谓备件管理，就是为了能够按计划进行设备维 修或尽量缩短故障停机时间，在保证品种、质量、数量的及时供应和经济合理的原 则指导下，对备件的采购、储备、供应而进行的管理工作。备件管理是随着设备管 理的不断健全、深化和完善而形成的一门管理科学。是企业设备管理的一个重要组 成部分。由于生产规模的不断扩大，以及生产设备的逐步向技术综合化、性能高级 化、结构复杂化、功能自动化的方向发展，它已是一项专业性强、技术较为复杂的 管理工作。随着时代的发展，设备管理与维修制度经历了三个主要阶段：事后维修 时期、预防维修时期和设备综合管理时期。而设备管理与维修制度的每一次革新， 都赋予备件管理以新的内容和要求。因此伴随着维修制度的不断发展，备件管理也 经历了从初级阶段到高级阶段的发展过程。总体来说，备件管理经历了初期、中期 和现代三个阶段1 。 备件管理的初期阶段 备件管理的初期阶段是指2 0 世纪4 0 年代以前，设备管理与维修只是处于设备 发生了故障在抢修的“事后维修时期”。人们为了抢修设备，不得不去采购需更换 的零部件，新零件的制造速度决定着设备的抢修速度。这种“停机待件 的局面， 促使一些工厂产生了事先准备易损零件的念头。随着设备管理工作的深入和细化， 作为设备管理一个组成部分的备件管理也在形成。在早期的备件管理阶段，虽然产 生了“准备零件、“更换易损件一等概念，但并没有真正形成“备件 的管理体 系，因此备件管理的这一阶段是一种被动的、落后的事后管理。 备件管理的中期阶段 2 0 世纪4 0 年代之后，随着生产规模的不断扩大，设备综合性能的提高和设备 结构的日益复杂，尤其是流水线的形成，使人们愈来愈认识到备件对设备正常生产 的重要性。因而，从四十年代后期到七十年代，设备管理从“事后维修”逐步过渡 到维修预防阶段并逐步发展完善，形成设备综合管理学。设备维修制度也从“事后 维修 过渡到了“预防性定期修理”，并逐步向“设备综合管理”阶段推进。在这 一阶段，备件管理作为设备管理工作的主要环节，从体制到管理制度及工作的内容 都不断完善，逐步形成了一套完整的管理体系。 备件管理的现代阶段 6 华北电力大学工程硕士学位论文 现代设备管理追求“设备寿命周期费用最低这一目标，从而对备件管理工作 提出了新的要求。当前备件管理主要是围绕着储备定额低、资金占用少、周转流动 快、可靠性好、使用寿命长、储备费用最佳等目标而展开的。许多现代科学管理方 法及新工艺、新技术也不断应用到备件管理工作中，如计算机在备件管理中的应用， 状态监测与故障诊断技术在设备管理与维修中的应用等。从而使现代备件管理逐渐 发展成为一门技术性很强的边缘管理科学。 2 2 电力设备的故障模型 电力设备故障规律随时间变化呈现出不同的分布类型，依据其分布类型来估计 设备可靠性参数，采取合理的维修方针，典型的故障曲线是浴盆曲线，它包括了以 下三个阶段：初期故障期( 磨合阶段) 、偶发故障期、耗损故障期。在2 0 世 纪6 0 年代，人们经过大量的研究，提出了可靠性为中心的维修理论，认为对于复 杂电力设备故障，存在着特定的故障模型，见图2 1 。 鐾 嚣f i 图2 1 电力备件的故障模型 关于设备修复的d a l a n i k 定律：“可修复的复杂设备，无论故障件寿命分布类型 如何，故障件修复或更新以后，设备的故障率随时间而趋于常数。电力设备的故 障模式多种多样，每种故障随机发生后，如果及时排除、修复或更新故障配件，可 使设备故障率成为常数。所谓复杂的设备是指具有多种故障模式的设备，本文所研 究的电力设备大多为复杂的设备，而且通过美国宇航局n a s a 的研究，证实电力设 备的故障基本符合图2 1 的故障规律，在服役期间故障率基本恒定不变，但是其故 障是随机发生的，并且设备越复杂，故障的随机性越大，因此如果我们只按某种固 定的维修方式，将难以解决复杂设备的故障问题，所以对于电力设备的维修必须采 取组合式的维修策略阳1 。 7 华北电力大学工程硕士学位论文 2 3 电力设备备件的库存控制策略 2 3 1 备件储备和设备维修模式的关系 不同的设备维修模式对备件储备的依赖程度是不同的，随着企业对电力设备运 行状态重要性认识的加深，对电力设备维修模式的观念也在不断地变化及更新，而 对处于设备运行与维修二者之间的必不可少的备件而言，其在企业中的地位也将随 之发生变化【9 1 。 事后维修制度中的备件管理储备特点：由于不能预测设备故障的时间、部位 及所需更换备件的情况，备件必须早储备且品种、规格型号以及数量要尽可能地按 原设备所配置的要求储备，以备随时更换。这种备件储备形式虽十分必要，但必然 导致企业内设备维修备件库存的品种、规格型号以及数量大大增加，备件储备的周 期过长，占用流动资金过多。事后维修是最早的一种维修模式，即使在科技发达国 家的管理较先进的企业内，也很难把一切设备事故都纳入预料之中，因此，设备事 后维修现象仍然存在。 预防维修制度中的备件管理储备特点 由于设备故障部位、所需更换的备件及设备维修时间己预定一一备件的品种、 规格型号以及需求数量相对比较精确，不会导致备件的过剩及积压，且备件的订购 及储备周期也己确定，因此备件在工厂内的储存时间不会太久。此种备件储备方式， 备件不会过多积压，企业的备件投入及流动资金占用比例不会太高，这是一个较有 利的条件。但预防维修模式主要目的是为防止设备( 包括备件) 的恶化，从而对设 备及备件进行提前维修及更换，一般所更换的备件其使用寿命并非终止，在一定程 度上存在着设备过剩维修及备件过度更换的倾向，因此备件的直接成本较高。 预知维修制度中的备件管理储备特点 预知维修不仅能够有效地保持设备的良好技术状态，还可避免预防维修中的设 备维修和备件更换的盲目性和扭转事后维修中的被动局面，最大限度地提高维修的 技术经济效果和充分发挥备件的使用寿命。预知维修的特点决定了备件在预知维修 模式中处于主动的地位，基本可以做到备件的订购、品种规格的储备及储备时间都 具有很强的针对性，而且能使备件真正地做到物尽其用，充分发挥备件的使用寿命， 备件的更换及储备量将最大限度地减少，这对企业无疑是一件好事。但是也必须指 出，预知维修的投入成本和技术含量较高，将大大超过事后维修及一般预防维修模 式，甚至会超过备件自身的价值，但对预知维修的作用评估主要体现在企业的综合 经济效益上。 华北电力大学工程硕士学位论文 2 3 2 现代设备维修模式发展方向的探索 从生产的角度出发，投入和收益是企业的效益所在，总体成本是企业的命脉， 因此设备运行状态、维修成本、备件消耗及储备都应归集在企业的综合经济成本之 中。各种不同类型的维修模式都存在着积极和消极的一面，如事后维修制度尽管有 被动的一面，但是维修成本却很低，而预知维修制度虽是一种积极维修方法，但前 期投入的费用和人力很大，往往是一般企业难以接受的。因此，用单一的维修模式 去解决设备的全部维修问题既不现实，也不经济。通常是从成本的角度去平衡，寻 求总成本最低的预防维修水平，避免造成过度维修n 叫。目前国际上比较倾向采用生 产维修制度( p m 制p r o d u c t i o nm a i n t e n a n c e ) ，其主要的形式是在设备预防维 修制度的基础上将事后维修和预知维修相结合，即对重要设备实施预知维修，而对 非重要、不易损坏又无法进行周期换件的设备实施事后维修。生产维修制度的最大 特点是既能保证生产的正常进行，又能降低维修成本，同时把状态监测诊断技术用 于个别重要设备以及预防维修之中，使维修周期的确定更科学、更符合生产发展的 需要。 9 华北电力大学工程硕士学位论文 第三章基于两步分类法的电力设备备件a b c 分类 3 1a b c 分类法概述 3 1 1a b c 分类法( a c tivi t yb a s e dcia s sific a tio n ) a b c 分类法又称帕累托分析法或巴雷托分析法，平常我们也称之为“8 0 对2 0 规则。它是根据事物在技术或经济方面的主要特征，进行分类排队，分清重点和 一般，从而有区别地确定管理方式的一种分析方法。由于它把被分析的对象分成a 、 b 、c 三类，所以又称为a b c 分析法。 a b c 分类法是由意大利经济学家维尔弗雷多帕累托首创的。1 8 7 9 年，帕累托 在研究个人收入的分布状态时，发现少数人的收入占全部人收入的大部分，而多数 人的收入却只占一小部分，他将这一关系用图表示出来，就是著名的帕累托图。该 分析方法的核心思想是在决定一个事物的众多因素中分清主次，识别出少数的但对 事物起决定作用的关键因素和多数的但对事物影响较少的次要因素。后来，帕累托 法被不断应用于管理的各个方面。1 9 5 1 年，管理学家戴克( h f d i c k i e ) 将其应 用于库存管理，命名为a b c 法。1 9 5 1 年1 9 5 6 年，约瑟夫朱兰将a b c 法引入质量 管理，用于质量问题的分析，被称为排列图。1 9 6 3 年，彼得德鲁克( p f d r u c k e r ) 将这一方法推广到全部社会现象，使a b c 法成为企业提高效益的普遍应用的管理方 法。 此规则通过对同一类问题或项目进行排序，来认明其中少数争议较大的。帕雷 托通过长期的观察发现：美国8 0 的人只掌握了2 0 的财产，而另外2 0 的人却掌握 了全国8 0 的财产，而且很多事情都符合该规律。于是他应用此规律到生产上。他 的主要观点是：通过合理分配时间和力量到a 类一总数中的少数部分，你将会得到 更好的结果。当然忽视b 类和c 类也是危险的，在帕雷托规则中，它们得到与a 类 相对少得多的注意。 3 1 2a b c 分类法的基本程序 ( 1 ) 开展分析 这是“区别主次 的过程。它包括以下步骤： 收集数据。即确定构成某一管理问题的因素，收集相应的特征数据n 副。以 库存控制涉及的各种物资为例，如拟对库存物品的销售额进行分析，则应收集年销 售量、物品单价等数据n 引。 l o 华北电力大学工程硕士学位论文 计算整理。即对收集的数据进行加工，并按要求进行计算，包括计算特征 数值，特征数值占总计特征数值的百分数，累计百分数；因素数目及其占总因素数 目的百分数，累计百分数n 劓。 根据一定分类标准，进行a b c 分类，列出a b c 分析表。各类因素的划分标 准，并无严格规定。习惯上常把主要特征值的累计百分数达7 0 8 0 的若干因素称 为a 类，累计百分数在l o 2 0 区间的若干因素称为b 类，累计百分数在1 0 左右 的若干因素称c 类n 耵。 绘制a b c 分析图。以累计因素百分数为横坐标，累计主要特征值百分数为 纵坐标，按a b c 分析表所列示的对应关系，在坐标图上取点，并联结各点成曲线， 即绘制成a b c 分析图。除利用直角坐标绘制曲线图外，也可绘制成直方图。 ( 2 ) 实施对策 这是“分类管理 的过程。根据a b c 分类结果，权衡管理力量和经济效果，制 定a b c 分类管理标准表，对三类对象进行有区别的管理。 3 1 3a b c 分类法的具体步骤 ( 1 ) 收集数据 按分析对象和分析内容，收集有关数据。例如，打算分析产品成本，则应收集 产品成本因素、产品成本构成等方面的数据；打算分析针对某一系统搞价值工程， 则应收集系统中各局部功能、各局部成本等数据。 ( 2 ) 处理数据 对收集来的数据资料进行整理，按要求计算和汇总。 ( 3 ) 制a b c 分析表 a b c 分析表栏目构成如下：第一栏为物品名称；第二栏为品目数累计，即每一 种物品皆为一个品目数，品目数累计实际就是序号；第三栏为品目数累计百分数， 即累计品目数对总品目数的百分比；第四栏为物品单价；第五栏为平均库存；第六 栏是第四栏单价乘以第五栏为平均库存，为各种物品平均资金占用额；第七栏为平 均资金占用额累计；第八栏为平均资金占用额累计百分数；第九栏为分类结果。制 表按下述步骤进行：将第2 步已求算出的平均资金占用额，以大排队方式，由高至 低填入表中第六栏。以此栏为准，将相当物品名称填入第一栏、物品单价填入第四 栏、平均库存填入第五栏、在第二栏中按1 、2 、3 、4 编号，则为品目累计。 此后，计算品目数累计百分数、填入第三栏；计算平均资金占用额累计，填入第七 栏：计算平均资金占用额累计百分数，填入第八栏。 ( 4 ) 根据a b c 分析表确定分类 按a b c 分析表，观察第三栏累计品目百分数和第八栏为平均资金占用额累计百 分数，将累计品目百分数为5 1 5 而平均资金占用额累计百分数为6 0 一8 0 左 华北电力大学工程硕士学位论文 右的前几个物品，确定为a 类；将累计品目百分数为2 0 3 0 ，而平均资金占用额 累计百分数也为2 0 3 0 的物品，确定为b 类；其余为c 类，c 类情况正和a 类 相反，其累计品目百分数为6 0 8 0 ，而平均资金占用额累计百分数仅为5 一1 5 。 ( 5 ) 绘a b c 分析图 以累计品目百分数为横坐标，以累计资金占用额百分数为纵坐标，按a b c 分析 表第三栏和第八栏所提供的数据，在坐标图上取点，并联结各点曲线，则绘成a b c 曲线。 按a b c 分析曲线对应的数据，按a b c 分析表确定a 、b 、c 三个类别的方法，在 图上标明a 、b 、c 三类，则制成a b c 分析图。 3 2 基于两步分类法的电力备件a b c 分类 基于电力设备的故障模型，为了给企业提供一种实用性较强的电力设备备件库 存管理方法，本文将探讨如何对电力设备备件进行分类，并且针对各类备件提出库 存管理方法建议，目的是通过讨论提供一种定量和定性相结合的电力设备备件库存 中的分类方法，为企业通过分类管理降低库存，提高电力设备备件的现货供应水平 提供思路。 本文采用两步法对备件分类。第一步，以备件的年用量为标准对备件进行a b c 分类，对于属于c 类的备件单独管理，将有一定使用数量的备件放在第二步进行管 理；第二步，采用a h p 法对备件分类：首先，选取备件的关键性、年价值和提前期 作为三个准则，根据企业自身的条件和其所处的市场环境得到准则的重要性权重， 然后用a b c 分类法在各准则下对备件排序，最后，结合准则的权重和备件的权重把 备件分为a b c 三类。根据大部分备件的特点选取一种库存管理方法，同时对于a 类 备件还可以进一步根据备件的需求特点分类，对不同特点的备件采用其他方法修正 库存决策的结果。 ( 一) 第一步：以年用量为标准进行a b c 分类，对c 类备件单独管理。 第一步分类中，按照备件的年用量标准，把备件列表中那些用量很少的备件单 独选出。根据b o t t e r ，r ( 1 9 9 6 ) 的文献回顾，备件的分类标准已经不再局限于最 初的年用量标准，其他的分类标准有：备件出现故障时对企业生产运营的影响程度， 备件单价，提前期，以及该备件所处的生命周期阶段。本文首先选取三个标准对备 件分类：备件单价( p ) ，关键性( c ) 和提前期( t ) 。 三个标准的含义如下： 备件单价( p ) ：该备件的单价； 关键性( c ) ：该备件的缺失对于企业生产的影响程度。 提前期( t ) ：从企业下订单到备件到库的时间间隔。 1 2 华北电力大学工程硕士学位论文 每个维度分成两类：高( 长) ( h ) 和低( 短) ( l ) 。这样，用量很少的备件可 分为八小类： 1 h p 、h c 、h t 2 h p 、h c 、l t 3 h p 、l c 、l t 4 l p 、l c 、l t 5 l p 、l c 、h t 6 l p 、h c 、h t 7 h p 、l c 、h t 8 l p 、h c 、l t 这些备件可进一步可以分为三组： 第一组备件具有h c 和h p 特征，包括1 、2 类。该类备件出现故障时对企业生 产的影响很大，所以大多数情况下要求的响应时间短，要求的现货供应水平较高； 同时其较高的单价容易造成较高的库存成本。可见，一方面这类备件的缺货成本和 存货成本相对订货成本要高的多，要严格控制库存水平；另一方面这类备件的需求 量很低，大量使用的概率也很小，可以通过自动补货保持库存水平，受提前期长短 的影响很小。对