租賃設(shè)備的預(yù)防性維修綜述

劉瑩　金玉蘭

摘要：共享經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得租賃行業(yè)的需求不斷提高。隨著產(chǎn)品以及設(shè)備復(fù)雜程度的提高，設(shè)備的預(yù)防性維修要求不斷提高。文章主要對(duì)2006～2018年間的關(guān)于預(yù)防性維修問題的文獻(xiàn)進(jìn)行了歸納。首先對(duì)維修基礎(chǔ)知識(shí)作了介紹，然后列舉了常見的租賃設(shè)備的維修策略，為今后學(xué)者在租賃設(shè)備的維修問題方面提供參考。

關(guān)鍵詞：租賃設(shè)備；預(yù)防性維修；文獻(xiàn)綜述

一、引言

20世紀(jì)60年代至今，設(shè)備的預(yù)防性維修研究已有多年的歷史。截至2017年6月份，統(tǒng)計(jì)得出全球工程機(jī)械租賃總營(yíng)業(yè)額可達(dá)到400億美元，在工程機(jī)械業(yè)務(wù)中占據(jù)1/4的份額。在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家中，工程機(jī)械租賃成為企業(yè)應(yīng)用工程機(jī)械的主流，并以租賃銷售的方式推出，占據(jù)了市場(chǎng)的65%，在工程設(shè)備銷售領(lǐng)域中有大半壁江山。目前國(guó)內(nèi)工程機(jī)械租賃市場(chǎng)產(chǎn)生的營(yíng)業(yè)額為150億～200億左右，所占有的比例是工程機(jī)械使用量的10%，但是國(guó)內(nèi)工程機(jī)械設(shè)備租賃的市場(chǎng)是很廣闊的，在國(guó)家城市基礎(chǔ)建設(shè)逐步進(jìn)行過(guò)程中，蘊(yùn)含著巨大潛力。

二、維修基礎(chǔ)知識(shí)

（一）按照設(shè)備維修時(shí)間分類

通常，出租方和承租方在簽訂合同時(shí)，都需進(jìn)行維修方式的決策。維修包括采取預(yù)防性的（計(jì)劃的）和非計(jì)劃性的活動(dòng)使系統(tǒng)保持在或恢復(fù)到一個(gè)可接受的運(yùn)行狀態(tài)。按照維修時(shí)間的不同可以分成兩類，事后維修（Corrective maintenance，簡(jiǎn)稱CM）和預(yù)防性維修（Preventive maintenance，簡(jiǎn)稱PM）。

1. 事后維修

事后維修是指當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修，使其故障率恢復(fù)到故障前的工作狀態(tài)的一種方式。

2. 預(yù)防性維修

20世紀(jì)20年代，美國(guó)首先提出預(yù)防性維修的概念，在之后的30年里，預(yù)防性維修日漸完善，形成一定的體制。預(yù)防性維修是在設(shè)備仍能工作的情況下，采取的使設(shè)備保持特定狀態(tài)的所有活動(dòng)，是防止設(shè)備故障發(fā)生的有效手段。Tsai等將PM工作分為保養(yǎng)，維修和更換。預(yù)防性維修可以提前發(fā)現(xiàn)和排除設(shè)備故障隱患，減少設(shè)備隨機(jī)故障發(fā)生的次數(shù)，降低出租方事后維修的費(fèi)用，還能避免承租方的生產(chǎn)計(jì)劃被打亂，對(duì)雙方都有益處。

（二）按照設(shè)備維修效果分類

多年來(lái)，眾多學(xué)者提出了數(shù)以千計(jì)的租賃設(shè)備的維修策略模型，根據(jù)這些維修模型的維修效果，Pham和Wang將維修分為三種不同的維修狀態(tài)，分別是最小維修，完美維修以及非完美維修。

1. 最小維修

最小維修（Minimal repair）即是指“恢復(fù)如舊”，維修活動(dòng)之后，設(shè)備的故障率恢復(fù)到設(shè)備發(fā)生故障前的一瞬間。最小維修并不會(huì)對(duì)設(shè)備的故障率產(chǎn)生影響。

2. 完美維修

完美維修（Perfect Maintenance）是指在維修活動(dòng)進(jìn)行之后，設(shè)備的故障率同新設(shè)備一樣，“恢復(fù)如新”。最普遍的完全維修方式是對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行更換，即用新的產(chǎn)品替換發(fā)生故障的產(chǎn)品。但是在實(shí)際中由于設(shè)備本身具有逐漸衰退的特征，設(shè)備很難在維修之后恢復(fù)如新，因此與實(shí)際情況有很大差異。歷年來(lái)，在這方面的研究也比較少。

3. 非完美維修

非完美維修（Imperfect Maintenance，以下簡(jiǎn)稱“IM”）是指維修后使設(shè)備的故障率較發(fā)生故障前低，但是并沒有恢復(fù)如新的一種維修策略，非完美維修的效果介于完美維修和最小維修之間。為此，學(xué)者在這方面做了很多研究。J. Schutz等將IM與危險(xiǎn)率函數(shù)中的改進(jìn)因素相結(jié)合進(jìn)行建模。Corset等提出了基于貝葉斯分析的ARA非完美修復(fù)模型。Jiawen Hu等建立了一種基于短期生產(chǎn)計(jì)劃的動(dòng)態(tài)成本有效的PM管理策略。Ben等則提出了（p，q）模型。

三、設(shè)備維修策略

（一）從周期性角度來(lái)看

從設(shè)備維修的周期性來(lái)看，可以將PM策略分為等周期預(yù)防性維修，順序預(yù)防性維修，以及變周期預(yù)防性維修。

1. 等周期預(yù)防性維修策略

等周期預(yù)防性維修策略不考慮設(shè)備的故障歷史，每經(jīng)過(guò)一段固定的時(shí)間T（T為常量）就對(duì)設(shè)備進(jìn)行一次預(yù)防性維修。等周期的預(yù)防性維修維修時(shí)間間隔固定，在實(shí)際生活中更容易實(shí)現(xiàn)。很多學(xué)者針對(duì)不同的研究對(duì)象提出了不同的維修策略，如表所示。

2. 順序預(yù)防性維修

順序預(yù)防性維修策略的維修時(shí)間間隔是不固定的。通常認(rèn)為PM間隔的遞減序列將設(shè)備的可靠性保持在預(yù)定水平以上。然而，PM間隔的持續(xù)變化不僅可能給出租人的PM活動(dòng)的調(diào)度管理帶來(lái)麻煩，而且可能破壞承租人的正常生產(chǎn)節(jié)奏。在這方面，不同學(xué)者研究出了很多的成果，李林等采用沖擊模型對(duì)租賃設(shè)備實(shí)施故障建模得到最小期望總成本率。Schutz，J等將定期和順序的預(yù)防性維修策略相結(jié)合，通過(guò)計(jì)算預(yù)防性維修間隔的最佳數(shù)量和這些不同間隔的持續(xù)時(shí)間來(lái)確定最大利潤(rùn)。

3. 變周期預(yù)防性維修

變周期預(yù)防性維修（Sequential Maintenance）指的是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)某個(gè)參數(shù)到達(dá)臨界點(diǎn)時(shí)對(duì)其進(jìn)行預(yù)防性維修，參數(shù)可以是設(shè)備故障率、故障次數(shù)、虛擬年齡等，因此該種維修又被成為狀態(tài)維修（ Condition Based Maintenance，簡(jiǎn)稱“CBM”）。Nakagawa在1986年首次對(duì)周期性PM與變周期PM進(jìn)行了歸納，在租賃設(shè)備的預(yù)防性維修方面做出了很大的貢獻(xiàn)。在實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)中，由于機(jī)器設(shè)備運(yùn)行使用時(shí)間及設(shè)備壽命的不同，其故障率在各個(gè)時(shí)期也不相同。

五、總結(jié)與研究展望

租賃設(shè)備的預(yù)防性維修已有多年的研究歷程，前人取得了眾多優(yōu)秀成果。隨著共享經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，設(shè)備租賃問題成為熱點(diǎn)話題。租賃設(shè)備成為很多企業(yè)的首選，因此，本文通過(guò)對(duì)以往文獻(xiàn)的整理，為今后的學(xué)者提供研究參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]Pham H，Wang H. Imperfect maintenance[J].European Journal of Operational Research， 1996（94）.

[2]Wang， H.Z. A survey of maintenance policies of deteriorating systems[J].European Journal of operation research， 2001（03）.

[3]呂文元.先進(jìn)制造設(shè)備維修理論、模型和方法[M].科學(xué)出版社，2008.

[4]Tsai Y T Wang K S， Tsai L C. A study of availability centered preventive maintenance for multi component systems [J].Reliab Engng Syst Safety，2004（03）.

[5]J. Schutz ， N. Rezg ， J.-B. Léger.Periodic and sequential preventive maintenance policies over a finite planning horizon with a dynamic failure law[J]. J Intell Manuf，2011（22）.

[6]Xiaojun Zhou； Lifeng Xi； Jay Lee.Reliability-centered predictive maintenance scheduling for a continuously monitored system subject to deyrodation[J].Reliability Engineering，2007（04）.

[7]Xiaojun Zhou， Changjie Wu， Yanting Li， Lifeng Xi. A preventive maintenance model for leased equipment subject to internal degradation and external shock damage[J]. Reliability Engineering and System Safety， 2016（154）.

[8]Xiaojun Zhou，Lifeng Xi，Jay Lee. Opportunistic preventive maintenance scheduling for a multi-unit series system based on dynamic programming[J]. Int. J. Production Economics，2009（02）.

[9]Corset F， Doyen L， Gaudoin O. Bayesian analysis of ARA imperfect repair models[J]. Commun Stat Theory Methods 2012（21）.

[10]Jiawen Hu， Zuhua Jiang， Haitao Liao. Preventive maintenance of a single machine system working under piecewise constant operating condition[J]. Reliability Engineering and System Safety，2017（168）.

[11]Ben Mabrouk， Chelbi， Radhoui. Optimal imperfect maintenance strategy for leased equipment[J]. International Journal of Production Economics， 2016（178）.

[12]董克，呂文元.考慮租賃延遲的設(shè)備預(yù)防維護(hù)策略優(yōu)化研究[J].工業(yè)工程與管理，2016（01）.

[13]董克，呂文元.舊設(shè)備租賃的周期預(yù)防維護(hù)策略優(yōu)化[J].工業(yè)工程，2015（05）.

[14]李林，周曉軍，金琳.沖擊環(huán)境下租賃設(shè)備預(yù)防維護(hù)策略優(yōu)化研究[J].工業(yè)工程與管理，2012（03）.

[15]胡飛，宗群.租賃設(shè)備的最優(yōu)周期預(yù)防維修策略及租賃期限[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào)，2008（02）.

[16]Ruey Huei Yeh， Cheng-Kang Chen. Periodical Preventive Maintenance Contract for a Leased Facility with Weibull Life-Time[J]. Quality and quantity.2006（02）.

[17]Ruey Huei Yeh， Hui-Chiung Lo， Rouh-Yun Yu. A study of maintenance policies for second-hand products[J].Computers & Industrial Engineering， 2011（03）.

（作者單位：上海工程技術(shù)大學(xué)管理學(xué)院）