设备零故障管理.ppt

1 221 1 设备零故障管理 1 221 2 一 基本概念维修 维持和恢复设备的额定状态及确定和评估其实际状态的措施 维修是维护 检查及修理的总称 1 221 3 维护 检查 修理和耐用度之间的关系如图所示 1 221 4 维修的必要性在于 任何形式的设备在使用过程中都不可避免地存在有形及无形磨损 在特定条件下 设备即使未投入使用 但经过一定时间后 其功能也将逐渐消失 维修除对设备的磨损与消耗在物资形态上给予补偿外 还补偿了其经济价值 从投资观点来看 每一次维修都是一次价值上的补偿与追加 也是唯一可以替代设备重新筹措的方法 这种价值量上的补偿与追加是企业生产经营所必需的条件 从技术上 经济上来看 对磨损及消耗的设备进行物资形态上的补偿及价值形态上的追加 便存在一个决策优化的问题 何时进行维修 维修到何种程度 也就是维修计划和维修层次的问题 连同维修组织等因素便构成了一种策略上的考虑 将其规范化后 1 221 5 就形成了不同的维修策略 维修策略 为实现确定的维修目标而制定的总体方案的计划与实施 常用的维修策略有基于时间或工作量的维修策略 基于故障的维修策略 基于状态的维修策略 第一种通常为预防维修模式 第二种为事后维修模式 第三种则为状态监测维修模式 在企业中三种策略都不可或缺 对于一般设备或故障损失较小的设备可采用基于故障的策略 主要生产设备可采用基于时间 工作量的策略 亦可采用基于状态的策略 对于涉及安全 环保或流程生产的设备则可采用基于状态的策略 1 221 6 维修与设备管理其他环节的关系 1 221 7 二 设备维修的专业化与市场化对于企业来说 设备的维修工作可以通过两种策略进行 即由本企业内部的维修部门完成或委托企业外部的专业化维修机构或设备制造厂家进行 前者通称为自修 后者则可称为专业化维修或外委维修 在发达国家 作为第三产业重要支柱的维修服务业扮演了非常重要的角色 其服务范围早已超出传统的 维护 检查 修理 而涉及到许多专业化的领域 如旧设备的拆卸 重新组装 设备薄弱环节分析 排除 设备的现代化改装与优化等等 德国工业维修有限公司的维修服务涉及维修咨询 维修计划的制订与 1 221 8 实施 具体内容包括传统意义上的维修工作 如清洗 润滑 维护 检查及修理 其它专业服务包括工业设备的安装 设备的防火 防灾及事故处理 设备的现代化改装 旧设备的拆卸 清理及其它专业性服务 其服务领域涉及汽车工业 机械制造业 纺织业 电子工业 轻工业及其它行业 服务对象为机器及生产设备 表面处理设备 建筑机械设备及其它设备 由于市场竞争的激烈 企业必须随时准备调节自己的生产经营目标 保持机动灵活的策略 以适应快速多变的市场需求 但是多变的生产机制又将 1 221 9 导致企业生产成本的提高 企业必须重视对间接费用的调节以应付上述负面效应 其具体措施就是设法降低维修费用 对间接费用的价值分析源自制造费用价值分析OVA OverheadValueAnalysis 其目标是降低企业生产中的间接费用 使用这种方法一般可降低10 20 的间接费用 自修还是专业化维修就通常被用来作为间接费用价值分析的内容 从维修工作的性质来看 具有熟练技能的专业维修人员及维修专用设施 设备 仪器 仪表都是必不可少的 而计划性强 张弛有度也是预防维修的特点 因而自修对于企业 特别是中小型企业 1 221 10 来说有可能是造成间接费用上升的重要因素 首先 实施自修策略就必须雇佣一批经专业培训的维修人员 其次还须购置维修必备的设备 工具 设施等 由于维修工作的特点 这些人员与设备平时可能闲置 实施维修 特别是维修发生突发性故障的设备 时又可能能力不足 这就将导致维修费用的提高 特别是由于技术方面的原因 维修质量难以保证 与此形成对照的是 专业化维修机构或设备制造厂家在上述几方面形成了明显的优势 正因为如此 发达国家以专业化为特点的市场化维修在维修工作中占据了重要地位 相比之下 我国国有 1 221 11 企业目前的维修体制还存在着许多弊端 主要表现在维修资源的重复配置 大而全 小而全 每一企业 无论其规模 特点 所处环境及条件如何 均设置相应的维修机构或部门 造成资源的严重浪费 一方面 多数企业的维修部门长期吃不饱 只能通过行政手段垄断企业内部的维修 质量 价格又与专业化维修相去甚远 另一方面 由于企业普遍设置维修部门且实施内部保护政策 从而使得专业化维修企业也处于吃不饱的状态 与此同时 市场的无序竞争又使得大批不合格的维修机构应运而生 严重干扰了维修市场化的进程 解决我国企业维修管理中存在多年的问题在于从维修体制上进行 1 221 12 改革 通过资产重组及资源的优化配置逐渐将现有的企业内部的维修机构组合成为面向市场 实施专业化维修的企业 现有大企业内部的维修机构及设备制造厂家应发挥本身技术及专业方面的优势 面向市场 参与竞争 向专业化维修过渡 只有实现了真正意义上的面向市场的专业化维修 才能理顺现有的维修体制 降低维修成本 提高维修质量 为现代化的维修管理奠定基础 目前 我国许多新建企业将维修的职能委托给社会上专业化维修机构 一些大型国企也在企业内部进行维修体制的改革 将维修从生产中剥离出来 两者通过合同的形式将维修委托给企业内部专业化的维修中心 取得了很好的效果 1 221 13 专业化维修的优越性维修质量 专业化维修企业有大量经过专门培训的专业技术水平很高的维修技术人员 有各类专门的仪器 工具 器件 材料及设备 有充足的专用的各类备品配件供应 有在专业化维修过程中积累的大量维修经验可资利用 有广泛的信息渠道及各类资料 数据 从而可充分利用最新的维修技术及工艺 所有这些 都为确保维修质量提供了雄厚的物质基础 维修时间 一般说来 在相同条件下 专业化 1 221 14 维修所需的维修时间少于企业自修所需时间 这是因为专业化维修的维修条件及后勤支持系统均优于自修 特别是在交通便利的中心城市 这一优势更为明显 维修费用 专业化维修减少了停机停失及相应的费用 减少了自修时由加班 人员 设备的组织及准备而相应产生的固定费用 由于专业化维修提供的质量保证而避免可能出现的返修及相关费用 由于专业化维修减少工时 材料消耗而在相同条件下降低相应的费用 1 221 15 维修组织 可以充分地集中有关维修计划制订与实施的权限 改善维修工作的流程 维修能力 无须按维修高峰需求维持较大的维修能力 从而减轻企业维修管理方面的压力 维修需求发生波动时也可以具有较好的适应性 维修信息 可以广泛 详尽和系统地采集 分析和处理有关维修方面的各种信息 对于材料 备件 工具等必须的物质市场信息有深入了解并建有相应的购销网络 在这方面也可降低维修成本 1 221 16 安全与环保 专业化维修可以通过优化 完善的维修计划 改善维修工作条件 预防危及人身安全及环保的事故发生 财务管理 减少自有维修机构的设置及相应的费用 通过长期专业维修 可使维修资金需求由波动趋于均衡 进行专业化维修的前提自修成本较高 自修能力不足 自修质量无保证 自修缺乏必要的专业技能 1 221 17 根据规定必须由指定维修机构进行的维修 其它原因 自修与专业化维修的选择对自修或专业化维修进行选择时 最直接的策略就是进行费用的比较 一般说来 选择自修策略时 维修费用由直接维修费用及间接维修费用两部分组成 直接维修费用包括 维修材料费用 劳务费用 工具使用费用 材料购置及仓贮费用 管理费用 间接维修费用包括 停机及再起动费用 停机损失费用 1 221 18 专业化维修费用则是随行就市 由维修市场决定其价格 在进行比较时 维修费用将作为决策的主要依据 同时也要考虑到维修质量 工期等因素的影响 对于某些关键生产设备 工期是必须重视的因素 因为这里涉及到对费用构成起主导作用的停机损失费用 两者之间的比较还可通过综合评分的方法进行 即将可以表现自修与专业化维修之间差别的各项参数纳入评估范围 然后按其对实现企业生产经营目标的重要性进行加权处理 使两者之间定性的差别通过量化后的分值反映出来 最后将各项参数的量化分值相加便可得出二者的评估分值 供决策时参考 1 221 19 0 42 0 56 0 07 0 09 1 221 20 在维修工作中 以操作工人参与的自主维修在欧洲企业中得到了广泛的应用 汉诺威大学的数据显示 在自动化 半自动化及手工装配部门中 设备清洗工作的76 59 和66 是由生产工人完成的 三种不同类型的部门中 维护工作由生产工人承担的比例分别为46 24 和32 即便是大修 维修计划的制订等专业性较强的工作 生产工人也参与其中的5 和11 1 221 21 四 维修计划的编制维修计划的编制是维修管理最重要的环节之一 维修计划也是企业生产经营计划的重要组成部分 以时间划分 维修计划可分为年度 季 月度和周维修计划 按作业类别 则可分为大修 项修 小修计划 预防性检查计划等 1 编制维修计划的依据目前我国企业多沿用20世纪50年代初引进的计划预修制 其基本原理就是通过科学分析将机器零件的磨损极限和磨损分类编组 计算和估计修理 1 221 22 工作量和各类零件的寿命 从而确定设备的不同修理类别 修理内容 修理周期及其结构 计划预修制的实质就是对生产设备经过规定的开动台时后 进行预防性的定期检查及各种类别的计划修理和技术维护 这些检查和计划修理的次序和期限是根据设备的作用 特性 规格和使用条件来决定的 在计划预修制中 设备的维修是通过计划实现的 计划准确与否 主要取决于编制计划的依据是否准确 这些依据通常包括以下内容 1 221 23 1 分析设备的技术状态 通过对设备进行的日常及定期点检 对设备的技术状态进行分析 以此验证设备的实际技术状态及维修间隔期的长短 从而提高设备维修计划的准确性 合理性及经济性 对设备的技术状态还应定期开展普查测定工作 作为编制年度维修计划和调整季度维修计划 具体安排月度修理计划的基础资料 2 设备的技术改造规划 从企业设备构成及技术装备水平出发 采用新技术 新工艺 新材料 结合修理进行技术改造 有效地利用修理时间和修 1 221 24 理资金 提高企业的技术装备水平 3 与生产计划的协调 修理是维持生产的重要手段 服从生产计划的需要 在对关键设备进行停产检修前 必须考虑到对生产计划的影响 权衡经济效果 4 修前预检 对已编入年度维修计划或季度维修计划的检修项目 在计划实施前逐台进行预检 对计划进行最后调整 使之更符合实际情况 大型复杂设备的预检应更应该加强修前预检的工作 1 221 25 2 维修计划的目标维修质量 维修费用 维修能力 可靠度及有效度 外委维修 维修集中度 计划程度 3 维修计划的编制 1 按时间编制的维修计划年度维修计划的编制 年度维修计划是企业维修计划编制的重点 它具体编制了全年各个季度及各个月份的维修任务 包括维修的设备 维修类别 日期 停机时间 维修工作量 备品配件及材料 经费等 1 221 26 季度维修计划的编制 季度维修计划是年度维修计划的落实 在考虑设备的使用情况及技术状况以及临时性修理任务 或者由于生产任务调整而需对停机修理时间进行变更的基础上 对原计划进行适当的调整和补充 以此编制该季度的月进度计划 经企业设备主管部门批准后方可下达实施 月度维修计划的编制 月度维修计划是季度计划的执行作业计划 直接关系到维修计划的具体实施 是检查和评估企业维修工作的基本依据 1 221 27 2 按维修技术手段 资源 及作业进度编制的维修计划在维修能力计划中 维修及生产人员的素质与数量起着非常重要的作用 就维修作业的有效性而言 维修的人事计划有很大的影响 但是在实际工作中 由于对维修人员的需求必须与生产相适应 因此在日常维修作业中 人事计划的制订并不是一件简单的事情 对于一些企业的维修部门来说 通过外委维修解决自身维修能力不足的问题也是一种必要的选择 在某些情况下还可以直接从社会上聘用专业维修人员 1 221 28 由于维修作业的有效性在很大程度上取决于维修作业场所与仓库的技术装备及相关设施的配备情况 因此技术手段的计划中必然将要涉及到车间与仓库的技术装备及相关设施的配置计划 维修作业所需设备及设施的计划也应列入技术手段计划的内容 因为这些设备和设施也是进行维修作业时所不可或缺的 从维修所用的设备 工具直到维修工人的作业场所都应纳入计划之中 技术手段计划的制订还必须包括维修用材料的计划 在许多情况下 维修用材料及备品配件对于维修效率的影响都是非常大的 特别是对于确定的设备及 1 221 29 设施来说 其维修用零备件都是统一管理并进行仓储的 对零备件新的需求仅仅是在发生设备故障维修时才会出现 在计划的编制过程中 应注意到外部维修资源的有效利用 如社会化协作条件下的专业化维修 备件中心等等 尽可能地优化维修资源的配置 在计划中 维修材料及维修零部件的结构状况如表所示 1 221 30 急需的部分 不急需的部分 处于两者之间的部分 1 221 31 4 维修的作业流程在维修范围内 作业计划具有重要的意义 而作业流程的制订又在其中起着核心作用 作业流程是维修系统中维修作业计划的信息载体 计划制订者则依据作业流程编制维修措施实施的作业程序 在作业流程的编制中 既包括具体的维修业务 也涉及作业所必须的维修资源的详细说明 至于维修计划 则涉及所有维修设施 包括设备及场所 的管理 维修作业的具体实施是通过下列策略完成的 企业自身的维修部门 企业外部的专业维修企业 1 221 32 维修的作业流程如表所示 1 221 33 在表的端部 是所有观察对象的相关数据 如项目 零部件等 表的中部要输入有关维修作业的数据 主要涉及 关于维修措施的说明 关于计划时间 或实施时间 停机时间 的说明 关于项目 成本核算部门的说明 关于设备 工具 器材等维修物资的说明 关于作业实施地点 企业内部或者是外委单位 的说明 关于维修作业实施时间的说明 1 221 34 在表的底部 是作业流程变更的说明 维修作业流程的编制一般是按照下列步骤进行的 工序计划 工序顺序的编制 实施时间的确定 定额时间 包括剩余时间及时间单位 的确定 维修人员的确定 实质上是对专业技能的要求 在维修领域 多数情况下参与作业的是具有多种技能的熟练工人 在表中按技术等级划分 维修材料的确定 确定维修作业所需原材料的种类及数量 1 221 35 维修作业所需设备 器材的选择 确定维修作业必需的设备 工具 器材 焊接装置等 成本计划 用以评估维修作业所需人员 材料 设备 器材所支出的费用 作业流程不仅是一种维修领域内的信息 数据 载体 同时从广义上说也是一种用于对维修作业进行控制的输出信息载体 其它一系列有关维修作业的文件 如作业工单 材料领取单 工期卡片 作业流程图 表 计件工作单等都是由作业流程导出的 在维修作业中 作业流程还可以被用来作为确定维修委托书内容的参考文件 1 221 36 维修计划的编制 1 221 37 四 设备维修的参数系统设备维修中的参数系统 或称指标体系 是维修管理目标的重要组成部分 借助于维修参数及参数系统可对维修管理中某一环节的计划与实际情况进行评估和比较 为管理层在维修方面的决策提供依据 我国企业现有的以设备完好率为中心的参数体系已难以全面考核和评估新形势下维修管理中如费用控制 计划程度 劳动组织 物质管理等诸多方面的管理水平和经济效果 因而有必要对现有的参数系统加以补充和完善 使之适应新形势下维修管理工作发展的需要 维修参数体系可考虑由以下参数组成 1 221 38 1 维修费用参数 维修费用强度 100 维修费用强度表明单位生产费用中维修费用所占的比值 从费用上反映了企业维修工作的效果 也是考核和评估维修费用控制的参数 维修费用强度可由业财务部门加以统计并考核 主要生产设备维修费用强度 备件费用强度 1 221 39 此两项参数表明设备单位重置价值所消耗的年度维修费用及备件费用 从费用上反映了主要生产设备年度维修工作的强度及备件消耗的情况 可用于主要生产设备维修费用和备件费用控制的考核和评估 这两项参数可由企业财务部门及设备维修管理部门共同加以统计并考核 维修材料费用比 维修工时费用比 1 221 40 上述两项参数分别反映了单位维修费用中维修材料及维修工时所占的比例 通过不同企业 部门 之间的考核可以分析 判断维修材料及维修工时费用的合理性 据此制订相应的费用控制措施 这两项参数可由企业财务部门及设备维修管理部门共同进行统计并考核 单位产品维修费用 100 维修工人工资费用率 100 1 221 41 维修管理人员工资费用率 100 维修部门人均设备重置价值 100 2 维修计划参数维修计划程度 100 1 221 42 维修计划程度以企业内部用于计划维修的费用在实际发生费用中的比值来表示维修工作计划程度的高低 可用于考核和评估企业预防性计划维修的状况及规模 这一参数可由企业的财务部门及设备维修管理部门共同进行统计并考核 维修费用预算偏差度 100 1 221 43 维修费用预算偏差度表明了企业维修费用预算编制的实际效果 反映了费用的计划程度 计算的结果为正说明费用超支 反之则为节余 可用于考核和评估企业年度维修费用控制的情况 分析发生偏差的原因并为下一年度维修费用预算的编制提供依据 这一参数可由企业财务部门进行统计并考核 1 221 44 计划维修实施率通过企业计划维修工时的实际完成值与计划值的比值反映了维修计划制订在工时上的偏差 可用于检查和考核本年度计划维修执行的情况并为下一年度编制维修计划 时间方面 提供依据 这一参数可由企业设备维修管理部门进行统计并考核 3 维修管理的组织参数人均固定设备资产价值 100 1 221 45 此项参数从维修人员人均分摊的设备固定资产价值 原值或重置价值 上反映了企业维修管理部门的工作效率 可用于企业内部相同生产部门或同行业不同企业之间的评估或比较 一般应由企业财务部门及劳动人事部门共同统计并考核 维修人员构成比 100 维修人员比例 100 1 221 46 上述两项参数反映了企业维修管理部门的员工素质及数量构成情况 可用于企业内部各部门或不同企业之间的评估与比较 这两项参数应由企业劳动人事部门进行统计并考核 4 维修专业化参数外委维修费用比 100 外委维修费用比是通过企业外委维修费用在企业总的维修费用中的比值来评估企业维修专业化的程度 既可用于同一企业不同年度的比较 也可用于 1 221 47 不同企业之间的比较 比值越大则说明专业化维修程度越高 此项参数可由企业财务部门及设备维修管理部门共同加以统计并考核 维修集中化程度 100 此项参数反映了大型或特大型企业内部实施维修的集中化程度 在一定程度上也反映了企业内部维修的专业化水平 可用于企业内部不同年度之间 1 221 48 或不同企业之间的比较 该项参数应由企业设备维修管理部门进行统计并考核 5 维修材料及仓储参数库存比 供货时间比 仓储场地费用比 1 221 49 维修管理参数系统应该是一种动态的系统 组成它的各项参数应该是根据实际情况不断补充 不断完善的 首先 管理参数应该着眼于降低成本 提高效益的一系列技术经济指标和企业生产经营的总体目标 而不仅仅是作为一种评比的手段 其次 参数的制订应结合企业实际 及时反映企业管理的现实状况 五 维修费用的管理设备维修费用是产品成本的重要组成部分 加强维修费用的管理对提高企业的经济效益有着 1 221 50 十分重要的意义 我国企业的设备维修费用通常由大修理费用和日常维修费用组成 1 大修理费用的管理长期以来 我国一直沿用提取大修理基金的策略支付设备大修理费用 由于大修理费用数额较大且一般数年才进行一次 如一次性计入大修当月的生产费用之中将引起产品成本的较大波动 为使产品成本中分摊的大修理费用均衡稳定 并保证大修理资金有可靠来源 一般采用预提的策略提存大修 1 221 51 理基金 即依据设备原值的一定比例按月从产品成本中均衡地提取 以便大修时集中使用 大修理基金是根据大修理基本提存率计算而提取的 首先预计在设备的使用年限内需支出的大修理费用总额 据以计算出每月或每年应从产品成本中提取的大修理费用 再将其与设备原值进行对比 即可求出年度或月份的大修理基金的提存率 计算公式为 1 221 52 提取大修理基金的方法源于前苏联 目前世界各国已很少采用这种方法 在实际操作中 大修基金制也暴露出许多弊端 首先是所规定的大修理提存率偏低 一般年提存率仅为设备原值的2 5 5 在生产资料价格不断上涨的情况下 按这一固定比率提取的资金远远不能满足大修理的实际需要 在实际执行过程中 许多企业已把大修费用作为日常维修费用 通过车间经费 摊人生产成本 另一方面 大修理基金在一些企业中又常常被挤占挪用 已失去了专项基金的意义 1 221 53 1993年实施的 工业企业财务制度 取消了提取大修基金的做法 规定企业可采用分期摊销或预提的方法核算大修理资金 根据新的规定 企业可以根据设备的实际状态和生产需要合理安排大修理 大修理的费用直接计入成本费用 不受物价波动 设备原值及提存比率的影响 同时 大修理的费用直接计入生产成本 也可杜绝资金挪用的问题 对某些价值高昂的大型设备 由于所需大修理的费用较高 直接计入成本将影响成本的均衡 所以新的制度仍允许企业对这类设备采用待摊或预提的策略加以平衡 1 221 54 需要指出的是 取消大修理基金并不意味着取消大修理这种策略 大修理仍是企业维持简单再生产的一种重要手段 对大修理费用的管理应注意以下几方面的问题 加强对大修理费用的监督考核 实行大修理费用的单台核算 编制大修理计划时应提出详细的费用计划 对重要设备的大修理应进行充分的技术经济论证 确保大修理在技术上可行 经济上合理 大修理应结合技术改造同时进行 以提高设备的技术水平 1 221 55 2 日常维修费用的管理日常维修费用是指除大修理以外的用于设备维护 保养 小修 项修 检查等作业的费用 由于这些费用额小 一般由设备所属车间的 车间经费 列支 列入当月的车间生产成本 日常维修费用虽然较低 但由于进行的次数多 因而费用总额并不低 一些流程工业设备的日常维修费用总额接近于大修理费用总额 加强对这部分费用的管理同样具有十分重要的作用 1 221 56 1 日常维修费用的构成1 材料备件费用 材料备件费用包括设备维修用的原材料 辅助材料 润滑油脂 自制配件及领用备件的费用 2 劳务费用 委托其它车间或部门为维修设备所支出的费用称之为劳务费用 本部门维修人员的工资计入车间经费中的辅助工人工资 因而 车间维修费用中不含工资 1 221 57 2 日常维修费用的确定日常维修费用定额通常可按以下方法确定 1 按工业产值确定企业可以根据 万元产值维修费用 对维修费用加以确定 2 按计划开动台时确定根据设备的计划开动台时确定日常维修费用 即以设备前一周期内单位开动台时的日常维修费用计算值与计划周期内设备计划开动台时的乘积表示 1 221 58 式中 计划周期t 1内设备的日常维修费用 周期t内设备i的日常维修费用 设备i在周期t内的开动台时 设备i在周期t 1内的开动台时 n 设备总台数 1 221 59 3 按耗电量确定 式中 Ci 第i期维修费用综合评价指标 R 维修费用 FC 故障后果费用 Pi 第i期维修费用管理指标 通常用耗电量评价 按计划开动台时确定日常维修费用是较好的一种方法 因为它反映了影响设备磨损的因素一设备的运行时间 因而据此确定的日常维修费用是较为科学合理的 1 221 60 3 降低日常维修费用的途径1 劳动力的优化配置劳动力优化配置的目的是提高维修工作效率 缩短维修时间 减少劳动力的闲置 例如 维修人员如配属各生产车间 实行分散化管理就较之集中化管理要节省许多准备时间 又如 维修工人与操作工人的合理分工 让操作工人承担部分简单的维护 保养工作等等 对劳动力的配置应制订优化的计划 管理和控制系统并认真加以实施 据国外的资料 劳动力的优化配置 1 221 61 一般可节省10 左右的费用 2 备件库存的优化减少备件库存也是节省日常维修费用的重要因素 一般说来 库存与消耗的关系很难精确地加以阐明 出于安全的考虑 人们总是愿意多一些库存 而合理的库存不仅可以减少流动资金的占用 还可降低仓储费用 为此 应注意采集备件库存的数据 在此基础上 合理地安排备件库存以减少不必要的备件购置及闲置 根据发达国家的统计数据 库存的优化一般可节省2 左右的费用 1 221 62 3 设备自修和外委维修的选择在不同的条件下 自修和外委维修将对维修费用产生不同的影响 就快速 简捷及可靠方面而言 自修具有一定的优势 但是在某些方面 对设备进行外委维修也是合理而且可行的 首先 外委维修具有专业优势和良好的后勤辅助系统 因而维修工时要少于自修 其次 本部门的自修能力不足时 外委维修将使自修能力得以均衡的利用并导致费用结构的变化 此外 由于维修时间 质量的差异 将对车间生产计划及设备的后续维修产生影响 但是 自修和外委 1 221 63 维修的选择并没有一个确定的标准 应视车间自身的条件而定 如技术上可行 经济上合理 时间上允许 对生产计划不造成大的影响 可以考虑对设备实施外委维修 在进行外委维修时 应对其费用结构进行检查 分析 以确保合理性 在进行选择时应扩大选择范围 保留选择的余地以降低费用 随着外委协作的加强 双方的联系将更为密切 在信任和巩固的协作基础上 费用也将随之发生变化 外委与自修的差异也将缩小 综上所述 对外委与自修的选择必须预先计划 详尽分析 随时收集相关数据 信息 以便在变化的需求上作出正确的选择 根据发达国家的统计 处理好自修与外委协作的关系可使维修费用降低5 左右 视维修市场行情而定 1 221 64 第一节基本概念一 设备的可靠性1 可靠性定义 产品在规定条件 规定时间内完成规定功能的能力 规定条件 环境条件 使用条件 维护保养条件 可靠性理论在设备维修中的应用 2 可靠度R t 产品在规定条件下和在规定时间内完成规定功能的概率 可靠度表示为时间t的函数 其值在0 1之间 固有可靠度R1 产品在设计 制造过程中形成的可靠度 使用可靠度R2 操作及维护保养条件降低固有可靠度的概率 规定时间 通常指经济寿命 ELT EconomicLifeTime 规定功能 设备应有的技术性能 4 平均故障间隔期MTBF MeanTimeBetweenFailures 可修复系统相邻两次故障之间正常工作的平均时间 工作可靠度R0 产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率 R0 R1 R2 不可靠度 累积故障概率 F t 产品在规定条件下和规定时间内不能完成规定功能的概率 R t F t 1R 0 1 R 0 F 0 0 F 1 瞬时故障率 t 到某一时刻t为止尚未发生故障的产品在随后的dt时间内可能发生故障的条件概率 平均故障率 产品单位时间内发生故障的次数 平均故障间隔期常用来表示可修复系统的可靠性 5 平均寿命MTTF MeanTimeToFailure 产品从开始使用到失效为止使用时间的平均值 平均寿命常用来表示不可修复系统的可靠性 6 故障率 产品寿命期内发生故障的概率 2 维修度M t 产品在规定时间及规定条件下完成维修任务的概率 维修度即以概率表示的产品进行维修时的难易程度 二 设备的维修性1 维修性定义 给定条件下产品进行维修时的性能 维修性是一项设计参数 维修则是其结果 维修性是通过可达性 易置换性 易拆卸性 易调节性等产品的内在特性加以实现的 维修性取决于 产品的规划设计 维修管理 三 设备的有效度A t 1 定义 产品在规定时间内履行其功能的概率 规定条件 备件及维修用设备 工具的准备 维修策略的选择 维修标准及相关技术资料的准备 维修人员的专业素质及劳动情绪 社会化协作条件等 3 平均修理时间MTTR MeanTimeToRepair 经多次故障修理而得到的修理时间的平均值 相同条件下 平均修理时间越短则维修性越好 2 可靠度 维修度与有效度的关系A t R t 1 R t M R t F t M R t M t M t 通过维修得到的有效度增量 对于不可修复的系统 产品的有效度就是其可靠度 对于可修复系统 产品有效度则是其可靠度与维修度的统一表现形式 提高可靠度 MTBF A 1 提高维修度 MTTR 0 A 1 第二节可靠度函数一 可靠度的基本函数式由于可靠度是产品在某段时间内无故障运行的概率 故可靠度可以用时间t为随机变量的分布函数R t 来表示 1 故障概率密度函数 2 累计故障概率密度函数 f t R t 0 t ti 二 可靠性工程中常用的概率分布1 指数分布可靠度函数由不同的故障形式而服从不同的分布规律 机械设备中最常见的失效形式随机故障服从于指数分布规律 3 可靠度函数 上式可用右图加以表示 4 故障率函数 对于指数分布来说 故障是随机发生的 因而每个相同时间间隔内出现故障的几律是相等的 即指数分布中的故障率 是一个常数 指数分布条件下 故障率 与平均故障间隔期MTBF互为倒数 即 指数分布下的可靠度函数 故障概率密度函数 f t e t累计故障概率密度函数 F t 1 e t可靠度函数 0 632F t 1 e e 0 368R t 1 e e 当工作时间t等于平均故障间隔期时 此时产品的可靠度为0 368 相应的不可靠度为0 632 即 不同的检修周期将使使用中的产品具有不同的可靠度 检修周期越短 产品的可靠度越高 1 221 75 例题 故障遵从指数分布的产品有10件 其故障前的工作时间分别为30 70 110 120 140 250 320 360 400 450小时 试求其平均寿命 故障率 工作300小时无故障的可靠度及可靠度为99 时的工作时间 解 平均寿命故障率 0 044工作300小时的可靠度 0 263 26 3 R 0 99时的工作时间 随机变量t平均值的估计值 随机变量t方差的估计值 2 正态分布正态分布又称高斯分布 在数理统计的各种分布中居于首位 设备管理中主要用于描述磨损阶段的故障特性 轴承 齿轮 密封件等磨损件的寿命分布大多服从正态分布 故障概率密度函数 一般用N 2 表示正态分布 参数 表示曲线对称轴距纵轴的距离 参数 则决定曲线的形状 数值越大曲线越呈扁平状 如图示 f t 0 t 参数 0 1的正态分布 即N 0 1 称为标准正态分布 其故障概率密度为 标准正态分布N 0 1 随机变量的标准离差u定义为 标准正态分布的可靠度函数 1 221 79 例题 从某批故障服从正态分布的仪器中抽取5台进行寿命试验 各台仪器到发生故障的时间分别为10 5 11 11 2 12 5 12 8 103h 试求该批仪器工作12 103h时的可靠度 解 求正态分布下的可靠度 只需求出参数 并据此求出参数u即可查表求出 u 值 在此基础上计算可靠度的数值 3 威布尔分布威布尔分布是对指数分布和正态分布的扩展 指数分布是威布尔分布的一种特殊情况 正态分布则可运用威布尔分布作近似计算 对于疲劳和磨损而失效的系统 威布尔分布是最好的描述 威布尔分布的可靠度函数 故障概率密度函数 故障率函数 m 形状参数 t0 尺度参数 t 只需求出参数m t0即可计算产品的可靠度 实际应用中一般是通过威布尔概率纸加以估算 1 威布尔概率纸的结构原理 将式两边取自然对数 得 将其变形为 两边再取对数 令 使其具有直线方程的形式 即 Y AX B 2 威布尔概率纸的结构 1 两组坐标 X轴和Y轴构成的直角坐标系 X轴 概率纸上边线 lnt Y轴 概率纸右边线t轴和F t 轴构成的威布尔坐标系 t轴 概率纸下边线 对数坐标刻度 F t 轴 概率纸左边线 威布尔刻度 2 横主轴 平行t轴 过F t 63 2 和3 纵主轴 垂直于横主轴 过t 1和lnt 0点 4 形状参数m值估算点 位于X轴 1 和Y轴 0 点 1 221 85 3 威布尔概率纸的应用程序1 计算累积故障率从实测数据 或按某时段的统计数 求累积故障概率F t 不同时间内的累积故障率为 式中 Ki 到时间ti时的故障累计数 n 设备或零件数 求出F ti 后 将不同的t值及相应的F t 值列表如下 1 221 86 表中 b 描点 将与时间t相应的F t 值标在威布尔概率纸上并将各点拟合成为一条直线 即为威布尔直线 c 估算各参数值 形状参数m值的估算 将威布尔直线平移 使之通过m值估算点 从通过m点的直线与纵主轴的交点右引水平线与Y轴相交 交点刻度的绝对值即m值 1 221 87 尺度参数的估算 从威布尔直线与纵主轴交点右引水平线与Y轴相交 将该交点所示刻度的绝对值移至X轴刻度上 向下作垂线与t轴相交所显示的刻度即t0值 如图所示 应用威布尔概率纸时 求出形状参数m后 可大致判断故障分布类型并可据此运用相应公式求解任意时间的可靠度参数 1 221 88 例题 某企业有100台设备 按1 10月份的故障统计 每月故障数和累积故障数如下表所示 试用威布尔概率纸求m t0 10 R 10 的值 月份 故障数 累积故障数 累积故障率F t 月份 故障数 累积故障数 累积故障率F t 1333 622222 2366 783030 341010 823232 451515 984040 552020 1024242 1 221 90 解 将表中数据描在威布尔概率纸上 将各点拟合成一条直线 如图所示 可求得 形状参数 m 1 35尺度参数 t0 38 5 1 221 91 第三节以可靠性为中心的维修 RCM 传统的维修思想是 设备的安全性与其系统 部件 附件 零件的可靠性紧密相关 可靠性又与设备的使用时间直接有关 而且在预防维修与可靠性之间存在着根本性的因果关系 因此 必须通过基于时间的预防维修 即通过定期检查 修理来控制设备的可靠性 预防性维修工作做得越多 设备越可靠 检修间隔期的长短是控制设备可靠性的重要因素 这是一种以定期检修为主 1 221 92 的预防维修思想或定时维修思想 进入60年代 频繁的定期检修所导致的高额维修成本 迫使民航业对传统维修思想进行重新评价 并得出几点认识 传统的定时维修只适用于一些简单零部件和有支配性故障模式的复杂零部件 这些零部件的故障往往集中出现在某一平均役龄附近 因而定期检修对其可靠性可以起到有效控制的作用 对产生安全性后果的零部件规定一个安全寿命 对有重大经济性后果的零部件规定经济寿命是必要的 但是 复杂设备或没有 1 221 93 支配性故障模式的设备零部件的故障并不集中出现在某一平均役龄 因此 企图通过使用时间来控制其可靠性是难以奏效的 通过冗余性设计 安全设计和其他方法可以削弱和切断零部件可靠性与安全性的联系 因此 关于故障全部影响安全性的假设就不符合现代飞机的实际情况 真正有安全性后果的故障不到20 飞机的固有可靠性和安全性水平是有效维修所能达到的最高水平 维修的作用是保持这一水平 1 221 94 如果采取了一切可能的预防措施 仍然发生问题 那就证明飞机的固有能力不足 唯一的办法就是更改设计 预防性维修必须根据零部件的故障规律及后果 采取有针对性的维修策略 不是预防工作做得越多越好 如果预防工作超过了一定限度 反而会使零部件的可靠性下降 美国宇航局NASA所属的维修指导小组于1968 1978 1985以及1993年通过对民航设备及发电设备的四次大规模调研 分析出六种故障概率曲线 如图所示 1 221 95 1 221 96 第二种曲线表明状态恒定或故障条件可能性逐渐增加 第三种曲线表明发生故障的可能性缓慢增加 没有明显的磨损区 第四种曲线表明新设备使用后故障率迅速增加到一个恒定值 第五种曲线表明设备的故障率一直保持恒定 也就是随机故障 第六种曲线表明设备的故障率随时间下降到一个恒定值或故障率随时间的增加非常缓慢 1 221 97 对民航设备进行的研究表明 4 的设备属于第一种类型 2 属于第二种 5 属于第三种 7 属于第四种 14 属于第五种 属于第六种类型的不少于68 上述研究与传统的维修理念是不一致的 RCM的理论认为 除非有一个支配性的与时间相关的故障模型 否则使用时间对于复杂设备的可靠性影响甚微 在此前提下 定期维修将会给其他稳定系统带来不良影响而增加总故障率 1 221 98 一 以可靠性为中心的维修思想的基本原理 1 定时拆修对复杂设备的故障预防几乎不起作用 但对简单设备的故障预防有作用 2 提出潜在故障的概念 可使设备在不发生功能故障的前提下得到充分地利用 达到安全 经济的使用目的 3 检查并排除隐蔽功能故障是预防多重故障严重后果的必要措施 4 有效的预防性维修工作能够以最小的资源 1 221 99 消耗来保持设备的固有可靠性 但不可能超过这个水平 要想超过这个水平 只有重新设计设备 5 预防性维修能降低故障发生的频率 但不能改变故障的后果 只有通过设计才能改变故障的后果 6 预防性维修工作是根据故障的后果和所做的维修工作既要技术可行又要有效来确定的 否则 不做预防性维修工作 而是要考虑更改设计方案 7 设备使用前的初始预防性维修大纲制订后 1 221 100 需要在使用期间收集使用数据资料 不断修订 逐步完善 8 预防性维修大纲只有通过使用维修部门和研制部门长期共同协作才能逐步完善 二 RCM的定义 RCM在不同的领域有不同的定义 按照英国学者JohnMoubry给出的基本定义为 RCM是确定有形资产在其使用背景下维修需求的一种过程 1 221 101 序号 传统维修观念 RCM的新观念 备注 设备故障的发生和发展与使用时间有直接关系 定时计划拆修普遍采用 设备故障与使用时间一般没有直接关系 定时计划维修不一定好 复杂与简单设备有很大的选择性 没有潜在故障的概念 无隐蔽故障和多重故障的概念 预防性维修能提高固有可靠度 预防性维修能避免故障的发生 能改变故障的后果 能做预防性维修的都尽量做预防性维修 完善的预防性维修大纲由维修部门的维修人员制定 通过更新改造来提高设备的性能 维修是维持有形资产 希望找到一个快速 有效的解决所有维修效率问题的方法 维修的目标是以最低费用优化设备可靠度 许多故障具有一定潜伏期 可通过现代各种手段检测到 从而安全 经济的决策维修 从可靠性原理及实践寻找或消除隐蔽故障 可以预防多重故障的严重后果 预防性维修不能提高固有可靠度 预防性维修难以避免故障的发生 不能改变故障的后果 采用不同的维修策略和方式 可以大大减少维修费用 完善的预防性维修大纲由使用人员与维修人员共同加以完善 通过改进使用和维修方式 也能得到一些良好的效果 维修是维持有形资产的功能 质量 售后服务 运行效益 操作控制 安全性等 首先改变人们的思维方式 以新观念不断渗透 其次再解决技术和方法问题 维修不仅影响可靠度和费用 还有环境保护 能源效率 质量和售后服务等风险 潜在故障概念适用于部分机件 可靠性理论是这一新观念的基础 可靠度是设计所赋予的 设计与故障后果有关 根据故障的分布规律 重视使用人员的作用 多从经济性后果考虑 资产能做什么比财产保护更重要 没有一药治百病的 神丹妙药 现代维修功能有了更广泛的目标 1 221 102 四 RCM的七个基本问题1 在具体的操作条件下 设备的功能和相关的性能标准是什么 RCM方法的第一步就是明确每台设备在运行条件下的功能以及相关的性能指标 1 基本功能 包括速度 输出 处理或储存能力 产品质量和用户服务 2 第二类功能 在安全 控制 兼容性 舒适性 结构紧凑 经济性 保护 效率 环境友好甚至 1 221 103 设备外观等方面的要求 多数设备可通过维护使其持续发挥用户要求的作用 设备的用户通常最了解设备的功能 因此 他们应参与到RCM的管理中 2 什么情况下设备无法履行其功能 可能使设备不能履行其功能要求的是故障 在采用合适的故障管理方法之前 要确认会发生什么故障 RCM的方法从两个层面来做此项工作 1 221 104 首先 确定故障达到什么状态 然后 找出设备发生故障的原因 3 引起功能性故障的原因是什么 一旦功能故障被识别后 下一步是设法找出导致故障状态的故障模式 故障模式包括那些在相同或类似的设备在相同的运行条件下发生过的事件 通过现有维护制度预防的故障 以及至今仍未发生 但考虑到在运行条件下存在着发生的可能性的故障 大多数传统的故障模式包含了由于性能衰减或 1 221 105 正常磨损而造成的故障 设备故障的所有可能的原因都能被识别并恰当地处理 同样重要的是充分识别各种故障的原因以保证处理时不会浪费时间和精力 4 故障发生时会出现什么情况 故障发生后的迹象 故障发生后的停机时间 故障发生后造成的危害 为排除故障所做的工作 1 221 106 5 故障模式如何对故障后果产生影响 常见的故障模式有3000 10000种 这些不同的故障模式可能影响操作 也可能影响产品质量 用户服务 安全或环境 所发生的故障需要耗费时间和资金来修复 如果故障产生严重后果 应采取有效措施加以避免 如果故障后果较小或没有 则除基本清洁和润滑外不采取其它维护措施 RCM的理念并不是避免故障本身 而是消除或减 1 221 107 轻故障的后果 RCM将故障后果分为以下四类 1 隐蔽性故障后果隐蔽性故障无直接影响但有可能导致严重甚至是灾难性的后果 2 安全及环境后果如果故障会造成人员伤亡 则具有安全性后果 如果故障破坏了企业 地方 国家或国际环境标准 则具有环境后果 3 实用性后果故障直接影响了生产 产量 质量 售后服务 1 221 108 或除直接维修费用外的运行费用 则具有使用性后果 4 非使用性后果故障既不影响安全 也不影响生产 仅涉及直接维修费用 RCM方法将这些分类作为确定是否需要维护的指导原则 按照上述分类对各种故障模式的后果进行考察 将操作 环境和安全维护目标组合起来 这样有助于将安全和环保融合于维护管理中 后果评估过程重视对结构性能最有效果的维护活动 避免作用很小或没有作用的维护工作 同时更 1 221 109 关注故障管理的不同策略 而不是专注于仅仅防止故障 6 如何才能预防故障 如前所述 除非有一种支配性的与时间相关的故障模式 否则使用时间对于复杂设备的可靠性影响甚微 在此前提下 定期维修将会给其他稳定系统带来不良影响而增加总故障率 7 非主动故障预防 找不到适当的预防性工作应怎么办 1 221 110 可采用的手段 故障检测 及时采集各项相关数据 如纪录平均故障间隔时间 询问制造商 询问过去可能进行的功能故障检查的人员 重新设计 五 RCM的维修策略1 预防性维修 PreventiveMaintenance 通过对机件的检查 检测 发现故障征兆以防止 1 221 111 故障发生 使其保持在规定状态所进行的各种维修活动 预防性维修包括檫拭 润滑 调整 检查 更换和定期检修等 2 恢复性维修 CorrectiveMaintenance 设备或其机件发生故障后 使其恢复到规定状态的维修活动 也称排除故障维修或修理 包括 故障定位 故障隔离 分解 更换 调校 检验 以及修复损伤件 3 改进性维修 ImprovementMaintenance 1 221 112 对设备进行改进或改装 以提高设备的固有可靠性 维修性和安全性水平 改进性维修