機(jī)械制造企業(yè)設(shè)備維護(hù)費(fèi)用模型研究

摘要：為了解決機(jī)械制造企業(yè)重大設(shè)備維修費(fèi)用的測(cè)算問(wèn)題，提出了三種維修對(duì)策，包括全外包對(duì)策、選擇性外包對(duì)策、公司內(nèi)部維修對(duì)策。該模型應(yīng)用了時(shí)間延遲理論，計(jì)算出設(shè)備運(yùn)行中可靠性有約束條件下合理的檢查間隔期，以及不同檢查間隔期所對(duì)應(yīng)的設(shè)備發(fā)生的故障期望值和檢查中的缺陷期望值，以此計(jì)算出不同維修對(duì)策情況下的客戶收益期望值。最后，進(jìn)行案例分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造；時(shí)間延遲模型；外包維修；成本分析

一、引言

在許多制造型企業(yè)中，企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備常出現(xiàn)故障，企業(yè)是選擇外包維修還是選擇企業(yè)內(nèi)部組合人員維修，是一個(gè)很重要的問(wèn)題。在歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)備維修外包發(fā)展是比較迅速的，與企業(yè)設(shè)備內(nèi)部維修相比外包有三個(gè)優(yōu)勢(shì)：第一，可有效降低企業(yè)維修成本，實(shí)踐表明外包維修成本與內(nèi)部維修成本相比可降低30%到50%；第二，專業(yè)化的維修服務(wù)有助于提高設(shè)備維修的質(zhì)量，使設(shè)備更好的運(yùn)行；第三，有利于促進(jìn)維修社會(huì)化，優(yōu)化配置社會(huì)資源。因此，我國(guó)制造型企業(yè)要探索服務(wù)外包這種新的模式，為企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力。

許多國(guó)外學(xué)者經(jīng)過(guò)大量研究設(shè)計(jì)了多種費(fèi)用計(jì)算模型。Jackson和Pascual（2008）提出了在不完全維修的前提下，故障率增長(zhǎng)的維修費(fèi)用假設(shè)?，F(xiàn)階段的最新研究是英國(guó)Salford大學(xué)的Wenbin Wang提出的使用延遲時(shí)間模型估算出故障修理費(fèi)用。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)設(shè)備維護(hù)成本計(jì)算的探討較少，范體軍（2006）在其論文中詳細(xì)闡述了故障修理外包費(fèi)用的組成。呂文元和鄭睿（2010）在其論文中研究了大型設(shè)備的故障修理外包費(fèi)用模型。

（一）維修對(duì)策的選擇

本文以制造型企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備為研究對(duì)象，提出了三種維修對(duì)策，第一種是全外包對(duì)策，就是講設(shè)備的日常檢查、維護(hù)和檢修都交給外包公司來(lái)做。第二種是部分外包對(duì)策，就是將檢查和維護(hù)由企業(yè)完成，故障修理由外包公司來(lái)完成。第三種就是企業(yè)組織員工負(fù)責(zé)維修故障和檢查。

（二）三種維修對(duì)策

對(duì)策一：全包對(duì)策，即維修公司的主要職責(zé)是檢查和故障維護(hù)。企業(yè)支付維修公司報(bào)酬，同時(shí)要求維修公司保證設(shè)備符合一定標(biāo)準(zhǔn)。如不符合企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，維修公司將受罰款，罰款的數(shù)額和停機(jī)時(shí)間有關(guān)系，如公式S=a（Df -K）。公式中K為規(guī)定的最大停機(jī)時(shí)間；Df為實(shí)際的停機(jī)時(shí)間；a為以賠款比值，單位是元/d。

對(duì)策二：企業(yè)內(nèi)部人員進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和檢查的工作。檢查中遇到故障，維修公司到企業(yè)進(jìn)行故障修理和排除，維修公司接受故障服務(wù)費(fèi)。

對(duì)策三：企業(yè)內(nèi)部承擔(dān)設(shè)備的檢查和維護(hù)工作，一旦設(shè)備發(fā)生故障，公司內(nèi)部的維修人員進(jìn)行修理，修理故障是其主要工作，公司按天支付給工人工資。

三種維修對(duì)策的情況對(duì)比：

對(duì)策一（全包對(duì)策）

企業(yè)要求：機(jī)器的運(yùn)行符合標(biāo)準(zhǔn)；機(jī)器的故障停機(jī)時(shí)間如超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)向維修公司索賠

責(zé)任：支付給維修公司檢查修理費(fèi)

維修公司要求：接受檢查維修費(fèi)用

責(zé)任：承擔(dān)機(jī)器的檢查和故障維修；確保機(jī)器的符合一定標(biāo)準(zhǔn)，停機(jī)時(shí)間小于商定的時(shí)限，否則將賠償。

對(duì)策二（部分外包）

企業(yè)要求：使維修公司承擔(dān)機(jī)器的故 障排除工作

責(zé)任：承擔(dān)機(jī)器的養(yǎng)護(hù)和檢查工作；支付給維修公司故障排除的修理費(fèi)用

維修公司要求：獲得的故障排除費(fèi)用

責(zé)任：承擔(dān)故障排除的修理工作

對(duì)策三（內(nèi)部維修）

企業(yè)要求：機(jī)器的運(yùn)行符合一定的標(biāo)準(zhǔn)；內(nèi)部承擔(dān)機(jī)器的故障排除工作

責(zé)任：支付內(nèi)部人員維修工資

二、在延遲時(shí)間模型基礎(chǔ)上的維修成本分析

（一）基本思路

延遲時(shí)間問(wèn)題的基本步驟是兩個(gè)部分：第一是缺陷發(fā)生；第二缺陷變化為故障。從缺陷成為故障之間的時(shí)間段叫做延遲時(shí)間。利用機(jī)器的故障維修記錄，估算出不同維修周期t對(duì)應(yīng)的故障出現(xiàn)的期望數(shù)值ENf（t），和檢查過(guò)程中缺陷出現(xiàn)的期望數(shù)值ENd（t）。依據(jù)生產(chǎn)記錄，故障出現(xiàn)的期望數(shù)值以單個(gè)故障維修費(fèi)用的數(shù)值就是一個(gè)周期內(nèi)的故障維修費(fèi)用，缺陷出現(xiàn)的期望值乘以排除單個(gè)缺陷費(fèi)用的數(shù)值就是一個(gè)周期內(nèi)排除缺陷的費(fèi)用。將各個(gè)檢查周期的維修費(fèi)用相加，就可以算出總的維修費(fèi)用。

（二）假定條件及符號(hào)

T為協(xié)議的總時(shí)間；A為符合標(biāo)準(zhǔn)的可用度（或稱有效性）；Ai為不同對(duì)策下的可用度，i=1，2，3；

K為協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中維修周期的最大故障停機(jī)時(shí)限；Ri為不同對(duì)策的機(jī)器可靠性，i=1，2，3；

r為機(jī)器產(chǎn)生的收益率，單位為元/d；S為維修公司的賠償數(shù)額；

Pci為對(duì)策i時(shí)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益，i=1，2，3；ti為對(duì)策i時(shí)機(jī)器檢查的時(shí)間周期，i=1，2，3；

Dpi為對(duì)策i時(shí)機(jī)器的檢查停止工作的時(shí)間，i=1，2，3；

Ddi為對(duì)策i時(shí)檢查工修理一個(gè)缺陷的停止工作的時(shí)間，i=1，2，3；

Dfi為對(duì)策i時(shí)故障停止工作的平均時(shí)間，i=1，2，3；Ci為對(duì)策i時(shí)的維修金額，i=1，2；

Cp2為對(duì)策2時(shí)企業(yè)的檢查費(fèi)用，不包括停機(jī)費(fèi)用；Cd2為對(duì)策2時(shí)企業(yè)排除一個(gè)缺陷的費(fèi)用，不包含停機(jī)費(fèi)用；Mp1為在對(duì)策1時(shí)維修公司的檢查費(fèi)用；Md1為在對(duì)策1時(shí)維修公司排除一個(gè)缺陷的費(fèi)用，i=1，2；Mfi為對(duì)策i時(shí)維修公司排除一個(gè)缺陷的費(fèi)用，i=1，2

（三）顧客的維修對(duì)策決策

1.對(duì)策1

2.對(duì)策2

三、案例分析

相關(guān)系數(shù)如圖1和表2所示。缺陷發(fā)生率λ=0.008，時(shí)間延遲分布函數(shù)為F（h）=1-e-0.008h，計(jì)算出不同檢查間隔期的可靠度，由于合同規(guī)定設(shè)備的可靠度R>0.85，75d是設(shè)備最長(zhǎng)的檢查間隔期。

不同對(duì)策下所對(duì)應(yīng)的費(fèi)用參數(shù)和停機(jī)參數(shù)：

四、結(jié)束語(yǔ)

第一，三種維修對(duì)策中，第一種全外包維修對(duì)策的期望收益值與其他兩個(gè)維修對(duì)策相比，在不同周期數(shù)值中都是最大的，如在選擇維修對(duì)策時(shí)，著重考慮期望收益值最高的維修對(duì)策，這對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)是至關(guān)重要的。

第二，從可靠度和可用度的角度看，全外包維修對(duì)策的各項(xiàng)數(shù)值都高于其他兩種維修對(duì)策，設(shè)備維修效果是最佳的，出現(xiàn)的停機(jī)延誤也是最小的，把維修工作外包給其他公司，企業(yè)減少了對(duì)維修人員和維修計(jì)劃的管理工作，可以把主要的精力放在企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力上。

第三，維修公司為了行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位，所以提高服務(wù)水平，降低維修價(jià)格。這對(duì)生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，他們可以從全外包對(duì)策中獲得更多的收益和更好的服務(wù)，這是其他維修對(duì)策所不具有的。可見(jiàn)企業(yè)設(shè)備維修的最佳選擇是應(yīng)該選擇全外包維修對(duì)策。

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*本文系河北省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃基金項(xiàng)目，河北省高等學(xué)校自然科學(xué)研究“基于狀態(tài)預(yù)測(cè)的港口設(shè)備復(fù)雜系統(tǒng)健康管理研究”重點(diǎn)項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：ZH2012021。

（作者單位：燕山大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院）