設(shè)備檢維修策略及維修主體匹配問題研究

魏廣華，劉 赟，呂春蓮，張小波

(國營蕪湖機械廠，安徽 蕪湖 241007)

一、問題的提出

20世紀90年代初，我國引進了日本創(chuàng)造和發(fā)展起來的“全員生產(chǎn)管理”(Total Productive Maintenance，簡稱TPM)管理模式。TPM管理模式的核心是檢維修體系，包含維修策略、設(shè)備狀態(tài)信息收集、維修計劃和資源配置四個環(huán)節(jié)，其重點是設(shè)備維修策略(即從成本考慮如何維護修最經(jīng)濟、有效)和維修主體優(yōu)化配置(即誰來維護最合適)，適用于小批量、多品種，區(qū)別于流水線生產(chǎn)的企業(yè)設(shè)備特點。［1］檢維修體系如何設(shè)計和開展，尤其是檢維修策略組合和主體匹配，無論在理論研究和實踐應(yīng)用上都較為缺乏。

二、檢維修策略及維修主體匹配模型

根據(jù)設(shè)備故障浴盆曲線，結(jié)合設(shè)備故障特征，選擇可行的檢維修策略。根據(jù)可用的設(shè)備維修主體，運用層次分析法，從人力資源、器材備件、工具設(shè)施、技術(shù)資料和過程管理幾個方面，選擇相匹配的維修主體，整合內(nèi)外資源，將設(shè)備運行狀態(tài)納入嚴密的監(jiān)督和可控狀態(tài)，最大限度的節(jié)約維修費用。［2］

(一)維修策略的劃分

設(shè)備維修策略可以劃分為:事后維修、定期更換、計劃維修、狀態(tài)維修、糾正性維修等，針對不同的設(shè)備制訂適用的維修策略并對維修策略進行組合優(yōu)化。

1.事后維修

設(shè)備出現(xiàn)故障之后對其進行檢查修理的活動。符合以下故障特征的設(shè)備，應(yīng)列為事后維修。無須進行周期性檢查，只要按照日常維護和一級保養(yǎng)的內(nèi)容執(zhí)行即可。

1)故障后果不嚴重，不會造成較大生產(chǎn)和質(zhì)量損失的;2)不會造成設(shè)備連鎖損壞的;3)不會危害安全與環(huán)境。

2.定期更換

設(shè)備某部件具有明顯的損耗周期，可通過簡單換件恢復(fù)正常運行的設(shè)備。列為定期更換的設(shè)備，需要明確部件或部位名稱、規(guī)格、更換周期、備件來源、實施單位等信息。

3.計劃維修

在此背景下，我們不難理解張斯桂為《萬國公法》作序，開篇第一句便是：“間嘗觀天下大局，中華為首善之區(qū)”，末了卻不得不承認“則是書亦大有裨益于中華，用儲之以備籌邊之一助云爾”。還要美其名曰：“曲體其情而俯從其議”。

出于安全要求，或國家特種設(shè)備管理要求，需要進行定期預(yù)防性維修的設(shè)備。列為計劃維修的設(shè)備，需要明確維修周期、維修類別、維修標準、實施單位等信息。

4.狀態(tài)維修

對設(shè)備進行各種參數(shù)測量，隨時反映設(shè)備實際狀態(tài)，測量的參數(shù)可以在足夠的提前期間發(fā)出警報，以便采取適當(dāng)?shù)木S修措施。符合以下故障特征的設(shè)備，應(yīng)列為狀態(tài)維修:

1)故障停機損失巨大;2)故障隱蔽，依靠人的五感很難判斷;3)投入的狀態(tài)維修的手段具有成本經(jīng)濟型;4)有成熟的狀態(tài)監(jiān)測手段。

狀態(tài)維修作業(yè)一般沒有固定的間隔期，維修技術(shù)人員根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化趨勢做出判斷，再確定設(shè)備的維修計劃。對每一臺列入狀態(tài)維修的設(shè)備都應(yīng)有一套監(jiān)測或狀態(tài)檢查方法。檢查可以是定期的，也可以是連續(xù)的。檢查手段可以是多種多樣的。只有數(shù)據(jù)表明必須進行維修時才安排維修。

5.糾正性維修

通過對設(shè)備部件進行修復(fù)性的修理，包括零件更換、尺寸補充、性能恢復(fù)等手段，使設(shè)備損壞的部件得到修復(fù)的維修活動。糾正性維修主要針對處于耗損故障階段的設(shè)備，以及設(shè)備先天不足，經(jīng)常出現(xiàn)重復(fù)性故障的設(shè)備。

(二)維修策略的判定邏輯

按照設(shè)備服役時間，可以分為初始故障期、偶發(fā)故障期和耗損故障期，三個時期的管理對策如下圖1所示。

圖1 故障浴盆曲線及管理對策

根據(jù)故障后果、役齡初步判定:

根據(jù)設(shè)備故障特征進一步判定:

1.維修策略組合

對于復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)備或大型設(shè)備，應(yīng)用故障模式與影響分析(FMEA)，確定適用的設(shè)備維修策略組合。一是考察其發(fā)生頻率(Occurrence－O);二是考察其后果嚴重性(Severity－S);三是考察其可檢測性(Detect ability－D);最后獲得危險優(yōu)先數(shù)(Risk Priority No.－RPN=O ×S×D，表征危險程度大小。RPN閾值確定原則;95%置信度法則，按1－4級評分:4×4×4×(1－0.95)=3，大于3，采取措施;帕雷托的80/20分布理論:80%的風(fēng)險是由最高的20%RPN造成的。評價標準如表1、2、3所示。

表1 故障發(fā)生頻率量化評分——O

表2 故障嚴重性量化評分——S

表3 故障可檢測性量化評分——D

根據(jù)各分系統(tǒng)或組成部分的上述O、S、D得分，得出RPN，確定設(shè)備維修策略及組合，如表4所示。

表4 RPN及維修策略對照表

2.維修主體匹配

運用層次分析法(Analytical Hierarchy Process，簡稱AHP方法)，評估模型從人力資源(C1)、器材備件(C2)、工具設(shè)施(C3)、技術(shù)資料(C4)和過程管理(C5)5個一級指標，18個二級指標進行專家打分。對已建立的兩層指標，分層建立多階判斷矩陣，在各因素間進行簡單比較和計算，得出不同因素的權(quán)重。多階矩陣構(gòu)造原則如表5所示。

表5 多階矩陣構(gòu)造原則

經(jīng)列規(guī)范化、規(guī)范行平均，求出矩陣的最大特征值λ，計算判斷矩陣一致性指標C.I.(Consistency Index)=，n為指標數(shù)量(矩陣行數(shù))，小于1 時，計算 C1、C2、C3、C4、C5的權(quán)重 P1，P2，P3，P4、P5。

再次運用矩陣構(gòu)造原則，對每個屬性的執(zhí)行層指標，構(gòu)造判斷矩陣經(jīng)列規(guī)范化、規(guī)范行平均，一致性檢驗，計算 C21、C22初始權(quán)重 Q1、Q2，計算 C21、C22，三個指標最終權(quán)重:P2*Q1、P2*Q2。最終計算指標權(quán)重如下表6所示。

表6 最終權(quán)重計算

對照評價條款，進行打分，根據(jù)分值與權(quán)重相乘，取得分數(shù)最高者為該類設(shè)備的維修主體。

三、實證分析

按上述理論分析方法，對某廠設(shè)備實際情況進行了分析，確定維修策略及維修主體如下。

(一)維修策略

納入事后維修的設(shè)備808臺，主要為動能、動力電氣、儀器儀表設(shè)備共589臺;計劃維修的設(shè)備934臺，主要為專用檢測設(shè)備623臺;定期更換部件的設(shè)備94臺，主要為金切、運輸、電氣設(shè)備;狀態(tài)維修得設(shè)備39臺，主要為動力電氣31臺設(shè)備;糾正性維修的設(shè)備11臺，維修策略組合的設(shè)備共40臺。事后維修策略設(shè)備不再安排主動性維修，主要依靠一線設(shè)備操作人員的力量，做好日常使用維護管理，劃入該類的設(shè)備主要為普通金切鍛壓、部分專業(yè)生產(chǎn)、動力電氣等類設(shè)備。擴大計劃維修策略設(shè)備范圍，在保留原通用設(shè)備大、項修理及一、二保的同時，將主要的飛機專用檢測試驗設(shè)備列入季度檢修計劃。對一些關(guān)鍵設(shè)備，工廠又具備監(jiān)測手段的設(shè)備，納入狀態(tài)維修策略管理;對有明顯壽命的部件納入定期更換策略管理;對部分系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試設(shè)備采取設(shè)備維修策略組合，核心組件(系統(tǒng))狀態(tài)維修、計劃維修，外部電纜、機械部分采取事后維修。

(二)維修主體匹配

根據(jù)該廠生產(chǎn)設(shè)備特點和組織架構(gòu)，可用的維修主體包括使用單位的操作人員(C)、專業(yè)技術(shù)員(J)、維修組(W)、機修動力運輸處(D)、工裝制造車間(G)、理化計量處(L)、外協(xié)單位(X)。參照評估模型，對各類設(shè)備重大故障、計劃大修的維修主體進行了打分。評價得分越高，越適合相應(yīng)的維修主體人員來執(zhí)行維修任務(wù);得分越低，越不適合。通過對全廠8大類設(shè)備的評估打分。結(jié)果如表7所示。

表7 設(shè)備維修主體評估結(jié)果表

維修主體評估結(jié)果如圖2所示:維修業(yè)務(wù)量越大的設(shè)備，維修難度越低，可以通過勞務(wù)外協(xié)承包，具體包括工業(yè)爐窯類、家庭影視類設(shè)備，對應(yīng)圖中的A部分;維修難度較高的設(shè)備，其維修業(yè)務(wù)量越小，可以通過技術(shù)外協(xié)外包出去，目前該廠對這部分設(shè)備也不具備維修能力，具體包括專業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中的軟件試驗類、數(shù)控金切鍛壓類、儀器儀表類設(shè)備，對應(yīng)圖中的B部分。維修業(yè)務(wù)量適中、維修難易度適中的設(shè)備類別，則根據(jù)設(shè)備具體特點，由廠內(nèi)機修動力處、工裝制造車間、車間維修組和車間技術(shù)員承擔(dān)，對應(yīng)圖中的C部分。其中電子檢測類設(shè)備分布最多的特設(shè)車間，共有專業(yè)電子檢測設(shè)備274臺(總數(shù)546臺)，占全廠總數(shù)的 50.18%。通過模型分析，該類設(shè)備單位專業(yè)技術(shù)員為合理的維修主體。

圖2 設(shè)備維修主體配置圖

四、結(jié)束語

本文通過對維修策略的分類、判定邏輯的分析，復(fù)雜設(shè)備維修策略組合的RPN分析，運用層次分析法，對維修主體從相關(guān)維度，分析最佳匹配。進而得出維修策略、維修主體判定的系統(tǒng)方法，該理論模型在某廠進行了實踐驗證，設(shè)備故障間隔(MTBF)、平均維修間隔(MTTR)等主要經(jīng)濟指標得到了提升，取得了良好效果。

［1］阿蘭·威爾森.企業(yè)設(shè)備資產(chǎn)維護管理——發(fā)展策略與改善運行指南［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2005.

［2］李葆文.全面規(guī)范化生產(chǎn)維護——從理念到實踐［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2005.

［3］饒揚德.投資項目選擇的評價指標體系和層次灰色評價模型［J］.工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟，2004，(2).

［4］盧紋岱.Spss For Windows統(tǒng)計分析(第三版)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2003.