国际设备管理新模式课件

1、第十章 国际设备管理新模式简介第一节 从预知维修到状态维修第二节 以利用率为中心的维修第三节 全面计划质量维修第四节 适应性维修第五节 可靠性维修第六节 可靠性为中心的维修及其广泛应用返回第一节 从预知维修到状态维修预知维修(Predictive Maintenance)产生于计划预防维修之后，主要依赖于早期落后的计算机系统和软件来记录故障和评估系统。由于缺乏完整、连续的数据采集系统，常使设备系统的预测不准确。但随着监测手段的进步和计算机的发展，20世纪80年代形成了更为完善的体制，即状态维修。 所谓以状态为基础的维修体制(Condition Based Maintenance, CBM)，是

2、相对事后维修和以时间为基础的预防维修(TBM)而提出的。其定义为:在设备出现了明显的劣化后实施的维修，而状态的劣化是由被监测的机器状态参数变化反映出来的。状态维修要求对设备进行各种参数测量，随时反映设备实际状态。下一页返回第一节 从预知维修到状态维修在状态维修体制中，对每一台设备都应有一套监测或状态检查方法。检查可以是定期的，也可以是连续的;检查手段可以是多种多样的。只有数据表明必须进行维修时才安排维修。状态检查可以用测量值与允许的极限值进行比较，以确定维修计划;还可以进行趋向管理，即对测出的数据进行推算，以便预测其可能超出允许值的时间，提前安排维修。以状态为基础的维修体制，在国内通常称为状态

3、维修或视情维修。这种维修体制是随着故障诊断技术的进步而发展起来的。如果检查手段落后，设备的劣化不能及时、准确地诊断，也就无法进行有效的状态维修了。上一页下一页返回第一节 从预知维修到状态维修对于非流程产业，以单体设备为主的产业，可以灵活地采用事后、预防或低水平的状态维修方式。状态维修制度一般分三个等级:(1) CBM ():最简单、费用最低的一种，配备简易手提式状态检测仪器，由检测人员对设备进行巡回定期检查。(2) CBM () ;最高级、费用最多的一种，设备上配备永久性的监测系统，这些系统一般可以通过计算机进行自动故障检测功能，有相应的警报装置，这种检测系统一般配备在关键(瓶颈)生产线或设备

4、部位上，即那些一旦出现故障会造成重大损失的设备上。(3) CBM():其效能、费用与级别介于上述两个等级之间。上一页返回第二节 以利用率为中心的维修20世纪90年代，设备的生产能力出现了新的飞跃。国际维修体制也在不断变革，不少新的维修理论出现，以利用率为中心的维修也是其中之一。以利用率为中心的维修(Availability Centered Maintenance, 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。它把当代维修方式分成五类，通过对设备利用率等因素分析，按设备的故障模式来确定设备的维修方式。其维修方式如下:(1)定期维修:通常也称计划维修，是按照一定周期进行维修的传统

5、体制。这种维修体制的优点是可以有计划地利用生产空隙离线操作，人力、备件均有充分的准备。下一页返回第二节 以利用率为中心的维修对于故障特征随时间变化的设备，这种维修方式仍不失是一种可利用的方式。但对于复杂成套设备、故障无时间规律的设备，这种维修方式就不适合。(2)视情维修:通常也称状态维修，是根据状态检测出的故障模式决定维修策略。状态监测的主要内容是状态检查、状态校核和趋势监测。这些方式一般都是在线的。(3)事后维修:是无需任何计划的维修。但必须在人力、备件、工具上有一定准备和保障。成本较低，可以当做最后考虑的一种维修策略。 (4)机会维修:是与视情维修和定期维修并行的一种维修体制。上一页下一页

6、返回第二节 以利用率为中心的维修当有些设备或部件按照状态监测结果，需要排除故障或已到达定期维修周期，对于另外一些设备或部件也是一次可利用的机会。结合生产实际，把握维修时机，主要是为了提高费用有效度。(5)改善维修:对那些故障发生过于频繁或维修费用过大的某些设备部件，可以采用改进设计，从根本上消除故障。维修规划是在对设备利用率等因素分析的基础上作出的。主要分析内容为:(1)什么是关键设备?它主要按照停机后的影响来确定，并根据其生产中增加的费用比例，对生产量、需要量的影响，延长生产周期的损失，停机一次生产损失和废品、能源等二次损失等来确定。上一页下一页返回第二节 以利用率为中心的维修(2)近似的利

7、用率评估。利用率主要靠故障次数和停机时间这两个数据评估。停机时间应包括维修占用的时间。(3)对关键设备零部件故障模式和维修项目进行评估。首先，按照设备是否关键对它们加以排序，然后按照其利用率由小到大进行排序，下面再寻找的就是关键零部件了。关键零部件可以用其故障频率来决定，即零件故障频率越高则越关键。严格来讲，零部件的评价也应从其利用率角度来考虑。有些零件故障频率高但修复容易、消耗工时短，而有些零件则恰恰相反，虽然故障频率小，而一旦发生故障，维修、更换造成的停机时间较长。因此后者应更关键。上一页下一页返回第二节 以利用率为中心的维修(4)选择适当的维修方式。维修方式的选择如图10-1所示，并可以

8、用以下路径选择维修方式:如果故障特征是以磨损为主，而状态监测又比较困难或费用大，而平均故障间隔期较长，应首选定期维修，依次可选事后维修、视情维修和改进维修;如果同样是磨损故障，或者是状态监测较容易、费用小，或者是平均故障间隔期较短，则应把视情维修放在第一位，依次再选定期维修、事后维修和改进维修。(5)编制单台设备维修规划。选择了每台设备的维修方式，就要制定从检测、监测、趋势分析到维修的整体规划。需要考虑生产空隙时间的选择、维修资源的准备及维修方式的选配等因素，往往需要反复推敲，争取选出最佳方案。上一页下一页返回第二节 以利用率为中心的维修以利用率为中心的维修规划编制的流程如图10 -2所示。以

9、利用率为中心的维修体制需要两个条件:一是由于需要维修数据、故障模式作为支持，这个体制更需要加强对设备的了解，加强设备的维修数据统计记录;二是由于需要选择以监测为主的视情维修、以改进设计为主的改进维修、以充分利用生产空隙为主的机会维修，以及传统的定期维修和事后维修，无论从管理上还是从技术上，都需要更多的技巧和经验。上一页返回第三节 全面计划质量维修全面计划质量维修(Total Planning Qualitative Maintenance, TPQM)是一种以设备整个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。其内涵是:维修范围的全面性对维修职能作全面的要求;

10、维修过程的系统性提出一套发挥维修职能的质量标准;维修技术的基础性根据维修和后勤工程的原则，以维修技术为工作的基础。TPOM于1989年在美国被提出。它是一种维修管理的新概念。TPQM强调质量过程、质量规定和维修职能的发挥。其重点在于选择最佳维修策略，然后有效地应用这些策略达到高标准的质量、安全、设备可靠性、有效利用率和经济的资源管理。下一页返回第三节 全面计划质量维修 1.综合维修管理TPQM提出维修十项要素，然后对这些要素实行综合的、一体化的、整体化的管理。也就是说，其中一个要素改变了，其他相应要素也应随之变化，以保持过程的整体性。维修职能的十项要素如图10-3所示。(1)管理与组织:建立合

11、理的组织机构及相应的职责规定。(2)综合管理:对设备的实际状况、功能特性以及设备鉴定的技术文件作综合性的管理。(3)后勤保障:对保障维修的后勤项目，如零件修理、专用工具、测试设备、技术工人和计算机软、硬件作出明确规定和有效管理。上一页下一页返回第三节 全面计划质量维修(4)质量评价标准:整个维修过程及各项要素均制定质量评价标准，加以严格管理。(5)工作控制:对工作计划、进度安排和具体实施过程加以控制，控制内容包括成本、进度和质量。(6)管理信息系统:包括维修计划与调度、设备跟踪与记录、维修效果与质量标准的比较及数据报告等项目的手工或计算机管理。 (7)维修任务:把需要执行的预防维修、预测维修、

12、恢复性维修和闲置设备维修等任务的范围、频次和责任者均作出明确规定。(8)技术文件:把图样、技术说明书、合同、程序等与维修活动有关的技术文件加以有效的管理。上一页下一页返回第三节 全面计划质量维修 (9)维修技术:维修人员应能保证正确地使用维修工具，执行维修工艺，准确地评价维修计划执行的效果。(10)人力资源:保证维修人员的数量和资质。在培训后，应使他们能够掌握维修任务中规定的各项要求。2. TPQM的PDCA(计划实施检查调整)循环TPQM的实施过程实际上也是计划实施检查调整的PDCA循环过程，目标是为了达到规定的质量体系标准。实施过程应有明确的界限，过程中要不断进行评价，要对过程加以合理调整

13、，维修职能的十项要素要融合在整个过程之中。这一实施过程如图10-4所示。上一页下一页返回第三节 全面计划质量维修TPQM实施过程可以分成以下单元:(1)管理单元:对维修职能、目的作出规定，提出总目标和分目标;提出设备使用与维修的基本规定，设置组织机构;提出人员安排;提出有关维修职能和实施过程的所有方针、政策和程序。(2)选择单元:规定维修数量、范围，设定设备组合单元，划分系统层次结构，确定关键设备，提出维修管理要求。(3)开发单元通过以可靠性为中心的技术，寻求系统临界状态，确定所有值得维修项目的寿命周期。上一页下一页返回第三节 全面计划质量维修(4)实施单元:将维修任务变成可执行的控制安全、质

14、量和性能的工作程序。(5)执行单元:对维修活动实行计划、进度安排和有效的控制。(6)评价单元:对维修过程和结果进行评价，并不断改进。 (7)反馈:为改进工作提出方法、措施。上一页返回第四节 适应性维修从设备管理方面来看，随着产量的变化、设备劣化的发展、诊断技术的进步及周围各种条件的变化，其体制、方式、方法也应作适应性的变化。为此，以日本某些钢铁企业为首，提出为迎接21世纪挑战的适应性维修(Adaptive Maintenance，AM)概念。 这一新管理模式的核心，是把综合费用降到最低。图10 -5给出了随着维修方式的变化，维修费用和生产损失费用曲线也随之升或降的趋势。综合费用曲线，作为上述两

15、种费用之和，呈下凹状。也就是说，我们可以找到一个最小点，在这一点综合费用最低。对不同设备可以按照图10-5方式绘出综合费用曲线，并找到最小点。这样，就可以在BDM(事后维修)和CBM(状态维修)之间选择最佳的维模式。下一页返回第四节 适应性维修为达到综合费用的最小点，必须解决好三个问题:一是要把设备故障造成的生产损失、维修费用定量化;二是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。 1.以费用的定量计算确定维修方式(1)维修方式确定的逻辑过程:把每个管理单元固有的基础数据项、适应性维修数据项的定量值输入计算机，按照理论公式求出每一维修方式及点检对象的平均故障

16、间隔期(MT-BF)与平均修理间隔期(MTBR);再根据计算得到的各项费用，计算并确定综合费用最小的维修方式。同时，给出最佳点检周期。上一页下一页返回第四节 适应性维修(2)设备劣化模型:在开发维修方式决策系统时，需要把设备的劣化作模型化处理。一般把劣化分为三个阶段:一是从设备使用开始到安全无缺陷的稳定阶段;二是缺陷发生的阶段;三是从缺陷到故障的阶段。(3)缺陷检查概率的计算式中，Pt技术缺陷检出概率，即当对存在缺陷的部件进行诊断时，能够检测出缺陷的概率，它是以点检结果或实际数据为基础的;Pi点检周期概率，即当按照某一周期对设备点检时，恰好发生缺陷的概率。上一页下一页返回第四节 适应性维修(4

17、)生产损失的定量化:生产损失是指由于外部原因或生产线本身的缺陷、故障而造成的停机损失。一般包括:能源供应短缺造成的损失，合格品率降低损失和设备故障减产损失等。(5)适应性维修(AM)数据变更的模拟:在AM数据变化时，维修方式也应作出相应调整，计算机则依据输入的数据进行模拟，给出维修方式的比例选择。按照当时的认识，可选择的维修方式包括BDM(事后维修)、TBM(以时间为基础的预防维修)及CBM(状态维修)。总结以上过程，按照定量计算，维修方式的决策逻辑框架可由图10 -6给出。上一页下一页返回第四节 适应性维修2.以经验法则决定维修方式的逻辑框架按照经验法则需要处理下列项目:(1)点检/检查必要

18、性的等级分类:决定点检/检查的必要性有7个项目，包括法规制度、推断的停机时间、产量影响度、维修费用、安全影响度、质量影响度、成本影响度，并对七个项目评价重要度级别(权重)，然后输入计算机。(2)点检/检查有效性的等级分类:决定点检/检查有效性共有3个项目，包括:寿命系数使用平均寿命。上一页下一页返回第四节 适应性维修劣化特性系数看是属于直线比例劣化型、初期急速劣化型、后期急速劣化型、突发劣化型以及异常应力型的哪一种。 劣化模型系数看是属于磨损型、腐蚀型、功能降低型、异常振动型、绝缘老化型、变形破断型、烧损型、污损型的哪一种。把三个项目得到的系数进行综合，得到点检的有效性系数。(3)点检/检查的

19、可能性等级分三点对点检/检查的可能性进行评价:点检员用常规仪器能检出故障H。用简易、精密诊断仪器或技术可能检出故障 L。定量点检不可能 N。上一页下一页返回第四节 适应性维修(4)点检经济性的等级分类点检经济性的等级分类，可作为检出故障所需时间的经济性评价。(5)维修方式的决定根据以上四个特性及各个项目评价，组合起来即可定出最佳维修方式。上一页返回第五节 可靠性维修所谓的可靠性维修(Reliability Based Maintenance, RBM)，是继被动维修(Reactive Mode)、预防维修、预测维修之后，新发展起来的以主动维修(Proactive Maintenance)为导向

20、的维修体制。这一体制旨在通过系统地消灭故障根源，尽最大努力削减维修工作总量，最大限度地延长设备寿命，把主动维修、预测维修和预防维修结合起来，形成一个统一的维修策略。只要以上三种维修策略相互配合好，并充分发挥各自的作用，就可以使设备获得最高可靠性。这也是称之为可靠性维修的原因。1.可靠性维修的特征和目标可靠性维修是由预防维修、预测维修和主动维修有机组合而成的。下一页返回第五节 可靠性维修可靠性维修应尽量避免被动维修，因为它可导致过多的非计划停机。预防维修的采用，虽可减少非计划停机，却可能造成维修过剩，因此应加以适当控制。预测维修可预先采取维修措施，既减少停机，又可减少维修过剩，是值得提倡的方式，

21、但这种维修方式却不可能从根本上消灭故障。主动维修则致力于从根本上消除故障隐患，延长大修理周期，不断改善系统功能。可靠性维修所要达到的主要目标是:详细掌握设备信息，积极减少设备故障，根本延长设备寿命，显著减少维修费用。2.预防维修预防维修又称为以时间间隔为基础的维修。上一页下一页返回第五节 可靠性维修它也是常用的可靠性维修方法。成功的预防维修费用比被动维修费用降低30%。把定期预防维修与预测结合起来，根据预测适当延长大修理时间间隔，在预定的时间再进行检查预测，则可以大大避免维修过剩的浪费。3.预测维修预测维修是通过测量设备状态，识别即将出现的问题，预计故障修理时机，以减少设备损坏。预测维修的优点

22、是:可预先知道设备状态，对维修备件和工具做好充分准备，节约了维修停机时间。另外，由于事先检测出造成质量劣化的潜在故障，有利于产品质量的控制，减少废品损失，还有利于减少由于振动等原因造成的能源消耗，因此避免了一些灾难性的故障，提高了设备运行的安全性。上一页下一页返回第五节 可靠性维修预测维修的基础是振动监测。其他的预测维修技术还有油质和磨粒分析、红外热像分析、电动机电流特性分析、超声分析等。4.主动维修其目的是应用先进的方法和修复技术来显著地延长机器寿命。主动维修的理想目标是永久消灭故障。其主要优点是:找出重复故障，通过改进设计加以消除;通过性能检验，确保维修后的设备无故障隐患;按精度标准维修和

23、安装;辨认和消除各种影响设备寿命的因素。“永久修复”的主动维修技术包括:(1)故障根源分析。上一页下一页返回第五节 可靠性维修(2)精细的大修理和安装。(3)购置或维修设备均有标准技术规范。(4)建立大修理的验收合格证制度。(5)可靠性维修。5.可靠性维修的实施可靠性维修需要在预防维修、预测维修和主动维修之间取得平衡，以达到取长补短的效果。这三种策略构成一个天平，预测维修是天平杠杆的支点，如图10 -7所示。上一页下一页返回第五节 可靠性维修由预测维修提供的机器状态的精确数据，使得预防维修和主动维修两头间的平衡成为可能，达到满意的经济效果。按照可靠性维修的策略，设备在故障特征曲线的各个阶段应有

24、不同的处理方式，如图10-8所示。具体实施过程分为三个阶段。上一页返回第六节 可靠性为中心的维修及其广泛应用以可靠性为中心的维修管理(Reliability Centered Maintenance, RCM)属于第三代具有代表性的维修管理模式:这一设备管理模式强调以设备的可靠性、设备故障后果，作为制定维修策略的主要依据。按照以可靠性为中心的维修管理模式，首先应对设备的故障后果进行结构性评价、分析，并综合出一个有关安全、运行经济性和维修费用节省的维修策略。另外，在制定维修策略时，自觉地以故障模式的最新探索成果作为依据。也就是说，以可靠性为中心的维修管理，是综合了故障后果和故障模式的有关信息，以

25、运行经济性为出发点的维修管理模式。下一页返回第六节 可靠性为中心的维修及其广泛应用RCM最早于1978年在美国商务航空工业用于一个特定的决策过程，在改进设备安全性、可靠性以及维护的费用有效性方面取得了特别的效果。这一体系在20世纪80年代不断被别的工业领域学习和应用。与此同时，随着RCM不断发展，与原来提出的初始状态比较，发生了不少变化。 1.关于故障后果的评价以可靠性为中心的维修管理，对设备故障后果进行结构性评价。这种评价是以下面的顺序来排列其重要程度的:(1)潜在故障问题。目前对设备无直接影响，而故障一旦发生则后果严重。上一页下一页返回第六节 可靠性为中心的维修及其广泛应用(2)安全故障问

26、题。故障一旦发生，会造成人身或生命安全。(3)运行故障问题。故障一旦发生，影响生产运行和修理的直接费用。(4)非运行故障问题。此故障一般不影响生产运行，但影响修理费用。按照以可靠性为中心的维修管理策略，如果设备故障后果严重，则应采用预防维修;否则除日常维护和润滑外，不必进行预防维修。在评价故障后果以便制定维修策略时，每个设备的所有功能和故障模式都应加以考虑，并进行分析，制定出每一设备的维修方针。其故障后果与维修策略的关系见表10-1. 2.以可靠性为中心的维修管理对于故障特性的研究上一页下一页返回第六节 可靠性为中心的维修及其广泛应用预防维修是根据设备故障特征曲线或浴盆曲线，在设备进入耗损故障

27、期之前安排进行的维修活动。当今的设备比以往要复杂得多，而且故障模式也有了新的变化。美国民航部门在过去30年间，做了大量关于设备可靠性的研究，发现设备从使用到淘汰(包括无形磨损造成的设备报废)，其故障特征曲线呈6种不同形状，如图10-9所示。 3.以可靠性为中心的维修管理对于潜在性故障和功能性故障的研究所谓的潜在性故障，指故障发生前的一些预兆是可以识别的物理态，它表明一种可能的故障即将发生。功能性故障是指设备已丧失了某种规定功能。预防维修是在设备进入潜在故障期，但尚未发展成功能故障时进行的维修活动。上一页下一页返回第六节 可靠性为中心的维修及其广泛应用我们称设备从潜在故障到功能故障的间隔期为P-

28、F间隔，如图10-10所示。 4.以可靠性为中心的维修管理和维修策略以可靠性为中心的维修管理的最大特点，是以后果评价作为维修方法选择的依据。其要点是:(1)对潜在故障使用强制性的预防维修。通过在线或周期性的故障检查来寻找故障。 (2)对危害安全的故障使用强制性的预防维修方法。如果没有可以使故障灾害降低的维修方法，则应考虑设备或部件的重新设计。上一页下一页返回第六节 可靠性为中心的维修及其广泛应用(3)运行和非运行的经济性故障，则根据经济合理性来决策到底使用何种维修方式。(4)对于那些找不到可行的预防维修方法所能解决的问题，可以采用技术改造、重新设计和改装的方式解决。5.以可靠性为中心的维修管理

29、的故障诊断和维修方法以可靠性为中心的维修管理所使用的故障检测方法主要为:(1)状态监测技术。现在有包括振动监测和油液分析在内的150 200种监测技术。(2)根据产品质量变化来诊断设备故障的技术。(3)设备性能监测技术。上一页下一页返回第六节 可靠性为中心的维修及其广泛应用 (4)人的感觉检查，即凭视、听、触、嗅来检查设备状态变化。以可靠性为中心的维修管理的维修策略包括: (1)视情维修。通过以上检查诊断技术的运用，决定对设备的预防维修，再结合定期维修和定期报废更换维修方法。(2)预防维修。定期维修或检查后安排的维修方法，作为视情维修方法的补充。 (3)事后维修。在不重要的设备上仍可采用。以可靠性为中心的维修管理还注重评估各种维修方法的可用性和有效性。所谓可用，就是此方法在技术上是否行得通。有效则是评估每种方法使用后的结果。上一页下一页返回第六节 可靠性为中心的维修及其广泛应用 6.以可靠性为中心的维修管理对于维修资源的合理调配以可靠性为中心的维修管理，主张尽可能有效地利用人力、材料等维修资源。综观当代工业发展趋势，企业维修费用不断增长，作为“机器看管者”的操作工人不能得到充分的发挥。当前，企业设备维修的承担者可以有3种选择:(1)外部承包者。(2)多技能操作者。(3)企业内部的维修部门。