自動生產(chǎn)線設(shè)備維修管理研究

王 英 周軍旗 郭興海 劉 馨

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 哈爾濱 2.一汽哈爾濱輕型汽車有限公司 哈爾濱）

一、前言

自動生產(chǎn)線是把工件傳送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)結(jié)合在一起，將一組自動機(jī)床和相關(guān)輔助設(shè)備，按照工藝順序連接起來，自動完成產(chǎn)品全部或部分制造過程的生產(chǎn)系統(tǒng)。自動生產(chǎn)線具有高效率、低成本、穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量較高、生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)均衡等優(yōu)點，給企業(yè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。然而在生產(chǎn)線設(shè)備的管理、維護(hù)和修理過程中，都面臨著一種共同的困境：即生產(chǎn)線故障停機(jī)損失和維修、維護(hù)費用長期居高不下，成為企業(yè)沉重負(fù)擔(dān)。據(jù)統(tǒng)計，機(jī)械制造企業(yè)生產(chǎn)線的維修與維護(hù)費用占到產(chǎn)品制造成本的15%～30%。同時，生產(chǎn)線故障停機(jī)率高達(dá)14.8%，給企業(yè)帶來了很大的經(jīng)濟(jì)損失以及延期交貨產(chǎn)生的信譽(yù)損失。因此，對企業(yè)生產(chǎn)線設(shè)備維修存在的問題進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的解決方法，從而更好地指導(dǎo)企業(yè)實踐，幫助企業(yè)減少停機(jī)損失、降低維修成本，是有待深入研究的課題。

針對生產(chǎn)線設(shè)備維修管理的問題，國內(nèi)外已經(jīng)有了一定的研究，并提出一些管理思想，建立了優(yōu)化模型：如基于生產(chǎn)線的協(xié)同維修思想，已得到了企業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)同。該思想的核心是“對生產(chǎn)線故障隱患集中式批量處理，減少分散維修的停機(jī)時間”；美國的典型流程式自動化生產(chǎn)線設(shè)備的維修組織以及維修方式和方法；針對大型、先進(jìn)、復(fù)雜進(jìn)口生產(chǎn)線設(shè)備開動率低、故障頻繁的問題，提出針對設(shè)備的實際狀態(tài)采取環(huán)節(jié)維修方式；針對電站設(shè)備的關(guān)聯(lián)維修任務(wù)協(xié)同優(yōu)化問題，以總維修費用最小為優(yōu)化目標(biāo)，建立了風(fēng)險優(yōu)化決策模型；通過建立合理的組織結(jié)構(gòu)和配備先進(jìn)的檢測工具，以及通過信息網(wǎng)絡(luò)手段將預(yù)防維修與事后維修進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)設(shè)備維修的科學(xué)管理，提高故障排除效率；應(yīng)用時間延遲維修理論，以單位時間內(nèi)總的停機(jī)時間期望值最小為優(yōu)化目標(biāo)，建立的定量化的生產(chǎn)線同步維修模型，及進(jìn)行的實例研究，但該模型需要利用完整的故障記錄數(shù)據(jù)，因此限制了該模型的應(yīng)用。

二、自動生產(chǎn)線設(shè)備故障的特點

集機(jī)、電、液、氣為一體的自動生產(chǎn)線設(shè)備與普通設(shè)備相比，其故障呈現(xiàn)出不同的特點，主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）突發(fā)性。由于自動化生產(chǎn)規(guī)模大，設(shè)備技術(shù)含量高，使用的機(jī)械零部件數(shù)量多、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，零件集成化程度高，因此，相對于一般的機(jī)械設(shè)備，其發(fā)生故障的概率較大，且不易診斷。

（2）隨機(jī)性。高度智能化的自動生產(chǎn)線故障的發(fā)生有很強(qiáng)的隨機(jī)性，這些隨機(jī)性故障不可能通過細(xì)密的定期維修得以解決，頻繁的維修不但不能改善設(shè)備的可靠性，反而容易誘發(fā)更多的次生故障。

（3）復(fù)雜性。由于自動生產(chǎn)線是集成化的生產(chǎn)系統(tǒng)，所以故障部位也錯綜復(fù)雜。故障部位可能來自于機(jī)械部分，也可能來自于電氣、液壓或氣動部分，還可能來自于計算機(jī)控制部分；故障的原因可能是硬件故障，也可能是軟件故障，還可能是人為引起的故障。

（4）危害性。主要表現(xiàn)在故障停機(jī)損失嚴(yán)重，伴隨著一系列環(huán)境和安全問題。由于生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，各設(shè)備以及零部件關(guān)聯(lián)較為密切，往往某處微小故障就可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致整條生產(chǎn)線乃至有關(guān)的環(huán)境遭受災(zāi)難性的毀壞。

三、自動生產(chǎn)線設(shè)備維修管理存在的問題分析

（1）企業(yè)設(shè)備維修管理機(jī)構(gòu)設(shè)置有待改善，維修工作效率低。企業(yè)一般會設(shè)置專門的維修部門，而一些故障的發(fā)生往往會超出維修部門的能力范圍，需要多個部門的協(xié)作處理，而各部門之間關(guān)系錯綜復(fù)雜，相互推諉的現(xiàn)象時有發(fā)生，造成不必要的停機(jī)等待。例如，在某企業(yè)3月份的總裝線停線記錄中，總停機(jī)時間是4818 min，其中設(shè)備維修時間為797 min，其余均為停機(jī)等待時間。許多中小企業(yè)為追求利潤，只注重產(chǎn)銷環(huán)節(jié)，忽視企業(yè)設(shè)備管理工作，對設(shè)備的特點、故障史、診斷和維修經(jīng)驗未形成系統(tǒng)的資料，只存在部分維修技術(shù)人員頭腦中，隨著人員的流動，新的維修人員又需要從頭積累，導(dǎo)致設(shè)備維修管理一直處于較低水平。

（2）維修方式單一。企業(yè)普遍采用定期維修，然而自動生產(chǎn)線涉及的設(shè)備種類多、數(shù)量大，并且設(shè)備的集成化程度高，故障隨機(jī)性強(qiáng)，定期維修方式導(dǎo)致維修不足和維修過剩問題更為突出。因此，一些企業(yè)積極采取狀態(tài)維修，狀態(tài)維修雖然能夠有效地減少維修活動中的不確定性，但如果對全部設(shè)備采取狀態(tài)維修，就會造成人力、物力的大量浪費，增加維修成本。

（3）備件庫存資金比例高，儲備品種不合理，庫存管理混亂。自動生產(chǎn)線所用零部件規(guī)格型號多，常備的零部件數(shù)量較大，放置混亂，既增加了維修成本，也導(dǎo)致在生產(chǎn)線出現(xiàn)意外故障時無法及時取得相應(yīng)零件。個別配件是進(jìn)口的，通用性不強(qiáng)，定制周期長，臨時緊急采購無法及時解決問題。

（4）設(shè)備維修管理人才缺乏。由于維修工作條件惡劣，人員培訓(xùn)不到位，工資待遇低，激勵制度不健全等一系列問題，設(shè)備維修管理人員的工作積極性受到影響，思想不穩(wěn)定，人員流動性大，特別是中高級機(jī)械技師和富有經(jīng)驗的操作、維修人員極其缺乏，維修人才大量流失，致使設(shè)備始終處在低水平的管理和維護(hù)上運行。

四、提高自動生產(chǎn)線維修管理水平的策略探究

1.建立有效的設(shè)備維修管理聯(lián)合決策機(jī)構(gòu)

作為設(shè)備維修管理部門，最大職責(zé)就是保證設(shè)備的正常和高效運轉(zhuǎn)。為此，設(shè)備維修管理部門需要對設(shè)備的選型、采購、維護(hù)、修理、更新等進(jìn)行全程管理，制定科學(xué)的管理制度和檢修、改造計劃，并把設(shè)備的各類信息，如設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、故障及檢修記錄等輸入到企業(yè)的設(shè)備維修管理數(shù)據(jù)庫，以便掌握設(shè)備的整體運行狀態(tài)。

設(shè)備維修管理聯(lián)合決策機(jī)構(gòu)應(yīng)由公司總經(jīng)理任命負(fù)責(zé)人，即應(yīng)急組長，建議由分管生產(chǎn)的副總經(jīng)理擔(dān)任。給予應(yīng)急組長相當(dāng)?shù)臋?quán)力，使之能越過各部門主管組織緊急搶修和維護(hù)，能調(diào)動各部門的人力和財力共同應(yīng)對停機(jī)故障和生產(chǎn)安全問題。例如，出現(xiàn)突發(fā)故障時，由維修部門對突發(fā)故障的性質(zhì)、設(shè)備狀況、生產(chǎn)形勢、備件準(zhǔn)備、財力等情況進(jìn)行綜合研究，故障一旦超過職能范圍，即上報應(yīng)急組長，及時調(diào)動各個部門應(yīng)對停機(jī)故障，做出符合實際的最佳決策，從而有效降低停機(jī)時間，增強(qiáng)公司應(yīng)急能力，提高公司綜合競爭力。設(shè)備維修管理聯(lián)合決策機(jī)構(gòu)運行模式如圖1所示。

圖1 聯(lián)合決策機(jī)構(gòu)設(shè)置圖

2.根據(jù)設(shè)備重要程度和故障模式采取多元化維修方式

根據(jù)生產(chǎn)線上設(shè)備重要程度的不同，從可靠性、生產(chǎn)性、經(jīng)濟(jì)性、維修性、可監(jiān)測性5個方面考慮，將生產(chǎn)線上的設(shè)備分為3個級別，即次要設(shè)備、重要設(shè)備和關(guān)鍵設(shè)備。

（1）次要設(shè)備。主要是指一些可靠性高，不易損壞或者是損壞之后不影響產(chǎn)品的質(zhì)量，不會造成生產(chǎn)線的停機(jī)，并能很快修復(fù)的設(shè)備。這類設(shè)備采用事后維修的方式，即壞即修。

（2）重要設(shè)備。這類設(shè)備主要是指可靠性較高，修復(fù)較容易，發(fā)生故障后會對產(chǎn)品質(zhì)量帶來影響，造成生產(chǎn)線停機(jī)的設(shè)備。對于重要設(shè)備，如果其故障具有規(guī)律性，可以采用定期維修方式；如果故障隨機(jī)性強(qiáng)，且故障特征可監(jiān)測，則可實施狀態(tài)維修。

（3）關(guān)鍵設(shè)備。這類設(shè)備是指一旦發(fā)生故障就會造成較長時間的停機(jī)，同時會造成環(huán)境、安全等問題，產(chǎn)生很嚴(yán)重的后果。這類設(shè)備需要進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，實施狀態(tài)維修，即根據(jù)每臺設(shè)備的實際運行狀態(tài)，借助于先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷技術(shù)以及可靠性評估技術(shù)等來確定是否維修以及維修時機(jī)。

通過對設(shè)備進(jìn)行分類，可確定設(shè)備的重要程度、關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)，可以有針對性地選擇狀態(tài)維修、定期維修、故障維修、改善維修等不同的維修方式，實施多元化的維修策略，以充分發(fā)揮各種維修方式的優(yōu)勢，降低維修成本。設(shè)備的分類以及維修方式的選擇如圖2所示。

圖2 設(shè)備分類與維修方式選擇

3.加強(qiáng)備件庫存管理

根據(jù)備件庫存管理存在的問題，提出解決的方法是：設(shè)置兩級備件庫。一級為全廠中心備件庫，儲備各車間的專用、貴重精密備件；另一級是車間備件庫，儲備車間設(shè)備的專用備件、易損件及經(jīng)過修復(fù)后還能使用的備件，由維修組長進(jìn)行管理。同時，運用ABC分類法對備件庫存進(jìn)行管理。A類備件一旦發(fā)生損壞會對生產(chǎn)產(chǎn)生較大的危害，一般無通用性，技術(shù)含量較高，消耗很低，采購周期長，在管理方式上，為了壓縮庫存，訂貨時可采用定期訂貨方式，訂貨量由預(yù)測決定；B類備件是一般部件，又稱計劃部件，在管理方式上應(yīng)嚴(yán)格按定額進(jìn)行計劃采購，嚴(yán)格控制庫存，采取定期訂貨與定量訂貨相結(jié)合的訂貨方式。適用“準(zhǔn)時生產(chǎn)供應(yīng)”管理模式；C類備件一般都屬通用件，其技術(shù)含量較低、消耗多、周轉(zhuǎn)快、采購容易。對于企業(yè)來說，在確定一個合理的最低儲備量以滿足生產(chǎn)需要外，還應(yīng)與零件供應(yīng)商建立零庫存管理模式，以降低庫存成本。

4.加強(qiáng)維修管理人員培訓(xùn)

維修管理是否成功關(guān)鍵在于人員素質(zhì)，因此，企業(yè)要加強(qiáng)對設(shè)備管理人員的培訓(xùn)。結(jié)合有關(guān)協(xié)會、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)和各大專院校的相關(guān)專業(yè)力量組織學(xué)習(xí)，開辦各種形式的學(xué)習(xí)班，舉辦設(shè)備維修管理知識競賽等，提高設(shè)備操作人員和管理人員的技術(shù)、管理水平。與此同時，應(yīng)提高設(shè)備管理人員的待遇，不斷關(guān)注他們的需求，對優(yōu)秀的設(shè)備管理人員應(yīng)給予一定的經(jīng)濟(jì)和榮譽(yù)獎勵，從而調(diào)動維修人員工作的主動性和積極性，以提升企業(yè)設(shè)備運行與維修管理的整體水平。

五、結(jié)論

智能化、自動化的生產(chǎn)線是機(jī)械制造工業(yè)未來的方向，也是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。自動生產(chǎn)線的維修管理水平直接關(guān)系到企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的高低。在詳細(xì)分析自動生產(chǎn)線設(shè)備維修管理存在問題的基礎(chǔ)上，給出了提高自動生產(chǎn)線設(shè)備維修管理水平的方法和策略，以指導(dǎo)企業(yè)設(shè)備維修管理實踐，提高生產(chǎn)線設(shè)備利用率，減少設(shè)備故障停機(jī)時間和停機(jī)損失，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。