裝備能力保障指數(shù)賦能制造服務(wù)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

王繼宏，楊明波，田路兵，官 棠

（1.中國機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用協(xié)會，北京 100120；2.淄博索雷工業(yè)設(shè)備維護(hù)技術(shù)有限公司，山東淄博 256414；3.上海士翌測試技術(shù)有限公司，上海 201204）

0 引言

伴隨制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的進(jìn)程加速，尤其是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新發(fā)展，制造業(yè)生產(chǎn)方式和業(yè)務(wù)形態(tài)正在發(fā)生根本性變革，制造系統(tǒng)及裝備的可靠、穩(wěn)定和高效運(yùn)行成為夯實(shí)融合發(fā)展的重要支撐。進(jìn)一步推動制造服務(wù)業(yè)、裝備服務(wù)型制造等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)供給質(zhì)量和供給效率改革，是推動綠色低碳轉(zhuǎn)型與制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。

長期以來，衡量制造系統(tǒng)在裝備建設(shè)與運(yùn)維能力方面缺乏科學(xué)統(tǒng)一的衡量指標(biāo)，致使智能制造的可靠性和維修性能力參差不齊，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景單一，制造服務(wù)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展與創(chuàng)新受阻。

1 裝備能力保障指數(shù)的基本指標(biāo)

1.1 MTBF 與MTTR

衡量制造系統(tǒng)及裝備指標(biāo)中MTTR（Mean Time To Repair，平均故障修復(fù)時間）和MTBF（Mean Time Between Failure，平均故障間隔時間）是兩組有代表的指標(biāo)，其中：MTBF 指可修復(fù)裝備兩次相鄰故障之間的平均時間。MTBF 是衡量裝備的可靠性指標(biāo)，單位為“分鐘”。它反映了裝備在設(shè)計(jì)制造和使用維修與維護(hù)的時間質(zhì)量，是體現(xiàn)規(guī)定時間內(nèi)保持功能的一種能力。

MTTR 指觀測時間內(nèi)裝備發(fā)生單次或多次停機(jī)故障到故障隔離排除恢復(fù)功能的平均時間。MTTR 是衡量裝備的維修性指標(biāo)，單位為“分鐘”。它包含了故障發(fā)現(xiàn)、報告、響應(yīng)及獲得圖紙、資料和工具的管理延誤時間，獲得備件的供應(yīng)延誤時間，以及包含拆卸接近故障件、診斷、修復(fù)或更換、驗(yàn)證和校準(zhǔn)的維修時間，是體現(xiàn)制造企業(yè)內(nèi)部維修與管理和外部維修服務(wù)水平的綜合能力。

1.2 裝備可用度（A）

從以上兩組指標(biāo)分別來看，MTBF 越大越好，MTTR 越小越好。整體來看：大和小的數(shù)值需要在合理的數(shù)值范圍。單靠這兩個指標(biāo)，綜合評估裝備能力仍有不足，為此，必須引進(jìn)另外一組指標(biāo)：裝備可用度。裝備可用度（Availability）是度量系統(tǒng)制造系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵指標(biāo)，裝備可用度是指在任意時間內(nèi)，制造系統(tǒng)處于正常狀態(tài)的概率。

從式（1）可以得出：①可用度是小于1 的數(shù)值，這就能實(shí)現(xiàn)對同類裝備、不同的產(chǎn)線、不同的生產(chǎn)車間以及不同的工廠和車間對裝備能力進(jìn)行橫向比較；②可用度是一組時間維度的動態(tài)綜合值，在不同的時間維度，在開展月度、季度和年度比較時，要想讓可用度數(shù)值更高，須加強(qiáng)對裝備采取主動性的預(yù)防性和預(yù)測性維修，以獲得更高的可靠性（MTBF 向上）；并強(qiáng)調(diào)事后維修的組織應(yīng)急能力，以獲得更快的維修性（MTTR 向下）；③一些特殊領(lǐng)域，如電力能源、石油化工以及智能制造升級的流水線作業(yè)線和部分的機(jī)加工離散作業(yè)線，為確保更高的系統(tǒng)可靠性，制造系統(tǒng)中往往采取冗余設(shè)計(jì)與在線備用裝備，以保證系統(tǒng)的高可靠性和安全性。此時，系統(tǒng)可用度計(jì)算時，應(yīng)剔除不影響系統(tǒng)停機(jī)的故障記錄，單機(jī)可用度計(jì)算保持不變。

2 裝備能力保障指數(shù)應(yīng)用于設(shè)備管理創(chuàng)新

“重維修、輕維護(hù)，重技術(shù)、輕管理，重局部、輕系統(tǒng)”是制造企業(yè)設(shè)備管理與維修長期存在的弊病，缺乏科學(xué)有效的指標(biāo)體系，裝備能力保障指數(shù)系列指標(biāo)應(yīng)用于設(shè)備管理創(chuàng)新，將從以下3 個方面提高制造企業(yè)裝備保障水平。

2.1 建立系統(tǒng)的設(shè)備管理與維修能力優(yōu)化系統(tǒng)

設(shè)備管理與維修的主要工作圍繞4 項(xiàng)指標(biāo)，遵循聚焦目標(biāo)、預(yù)測為主、預(yù)防為輔、流程建設(shè)，重點(diǎn)在于保障體系和能力的建立與健全（表1）。在此基礎(chǔ)之上，重心應(yīng)側(cè)重在技術(shù)改造與優(yōu)化，以提升制造系統(tǒng)和裝備的高效、綠色的與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

表1 設(shè)備管理與維修4 項(xiàng)指標(biāo)與管理要點(diǎn)

針對頻發(fā)性故障，耗費(fèi)性故障和長停機(jī)故障，實(shí)施動態(tài)的改善，開展技術(shù)改造、供應(yīng)鏈優(yōu)化及標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)防，以及針對效率、質(zhì)量提升的技術(shù)改造、更新，是提升智能制造與裝備能力保障的有效措施（圖1）。

圖1 故障根因識別與優(yōu)化技改

2.2 建立全員參與的設(shè)備管理考評模型

強(qiáng)化生產(chǎn)部門設(shè)備管理的主觀能動性，是許多制造企業(yè)開展設(shè)備自主維護(hù)的痛點(diǎn)。需要協(xié)同的兩個部門，最好的辦法是掛靠同一項(xiàng)指標(biāo)，裝備能力保障指數(shù)將有效解決這一組矛盾，包括：①可用度（A）目標(biāo)與部門考核掛鉤，產(chǎn)線之間、部門之間的設(shè)備維護(hù)能力做到可衡量、可對比，強(qiáng)化主體責(zé)任，形成“比學(xué)趕超”的標(biāo)桿競比氛圍；②MTBF↑，減少和杜絕錯誤操作設(shè)備引發(fā)的故障，是生產(chǎn)部門保障可靠性的首要任務(wù)，制定可視化的操作基準(zhǔn)，訓(xùn)練員工按流程操作是有效的手段。另外清掃和點(diǎn)檢區(qū)域內(nèi)的裝置，及時報告設(shè)備故障隱患，早期發(fā)現(xiàn)并報告的班組診斷能力是全員設(shè)備管理的重要保障要素；③MRBF↓，停產(chǎn)停機(jī)故障發(fā)生后，生產(chǎn)部門第一時間的故障報告，并參與到事后維修通道中來，高效協(xié)助完成維修輔助到驗(yàn)收關(guān)閉，是提高維修性、縮短停機(jī)時間的關(guān)鍵（圖2）。

圖2 裝備停機(jī)時間分析

2.3 促進(jìn)設(shè)備管理優(yōu)化與模式創(chuàng)新

絕大多數(shù)的制造企業(yè)，總是將維修部門下放生產(chǎn)車間和集中到維修部門之間反復(fù)變更，抑或考慮維修整體的外包等方式來解決日益嚴(yán)峻的設(shè)備維修保障能力弱化的現(xiàn)狀。根本原因是維修人員責(zé)任、意識和能力培育的內(nèi)部組織管理出了問題，裝備能力保障指數(shù)應(yīng)用于設(shè)備管理組織優(yōu)化與模式創(chuàng)新（圖3），主要體現(xiàn)在：①成立項(xiàng)目矩陣式維修責(zé)任承包機(jī)制。將維修承包小組與制造車間/產(chǎn)線單元掛靠所在部門的可用度（A）目標(biāo)，與生產(chǎn)部門共同構(gòu)建設(shè)備維護(hù)利益共同體，維修人員仍屬維修部門管理；②探索設(shè)備維修管理內(nèi)部總承包模式。由可用度（A）、MTTR、MTBF 構(gòu)成的裝備能力保障指數(shù)指標(biāo)族，結(jié)合全面生產(chǎn)維護(hù)管理與智能運(yùn)維數(shù)字技術(shù)，由維修部門內(nèi)部承包制造企業(yè)的維修、維護(hù)和技改業(yè)務(wù)，或剝離成為服務(wù)制造企業(yè)的裝備服務(wù)企業(yè)。這樣就對內(nèi)增強(qiáng)裝備保障能力，培養(yǎng)了維修工程師的發(fā)展能力和職業(yè)通道；對外則形成了現(xiàn)代服務(wù)業(yè)總承包模式創(chuàng)新范式，從需求側(cè)推動現(xiàn)代服務(wù)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

圖3 設(shè)備管理創(chuàng)新與模式優(yōu)化

3 裝備能力保障指數(shù)應(yīng)用于服務(wù)型制造供應(yīng)鏈創(chuàng)新

傳統(tǒng)的維修服務(wù)供應(yīng)鏈形成負(fù)循環(huán)，通常是：備件和服務(wù)供給影響MTTR，維修效率和及時性難以得到滿足；制造企業(yè)設(shè)備管理與維修質(zhì)量影響MTBF，備件和服務(wù)的計(jì)劃性缺乏，供給效率和質(zhì)量得不到優(yōu)化和提升（圖4）。

圖4 設(shè)備管理創(chuàng)新與維修服務(wù)供應(yīng)鏈優(yōu)化

構(gòu)建于制造企業(yè)內(nèi)部創(chuàng)新的設(shè)備管理優(yōu)化基礎(chǔ)上，借助裝備能力保障指數(shù)指標(biāo)族、維修服務(wù)賦能維修服務(wù)供應(yīng)鏈形成正循環(huán)，包括：①依托工業(yè)園區(qū)，建立維修、技改和再制造服務(wù)中心，承擔(dān)重要的裝備維修、技術(shù)改造創(chuàng)新與再制造修復(fù)服務(wù)，以輔助制造企業(yè)提升裝備的可靠性、穩(wěn)定性和制造效率（先進(jìn)性）；②發(fā)展關(guān)鍵通用備件的聯(lián)儲聯(lián)備計(jì)劃，通過與正品制造廠家聯(lián)合，采取備件前置的托管寄售模式，對諸如軸承、潤滑油品以及行業(yè)通用的關(guān)鍵備件進(jìn)行聯(lián)合儲備，構(gòu)建“所見即所得”的快速供應(yīng)與品質(zhì)保障，滿足企業(yè)制造系統(tǒng)與裝備穩(wěn)定性和可靠性的主要需求；③借助新一代信息技術(shù)，搭建MRO 工業(yè)品供應(yīng)鏈，裝備服務(wù)型制造對接平臺，以及靈運(yùn)活用工服務(wù)平臺，形成產(chǎn)品鏈、服務(wù)鏈和人才鏈，以此推動裝備服務(wù)型制造高質(zhì)量發(fā)展。

4 裝備能力保障指數(shù)應(yīng)用于制造服務(wù)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

制造服務(wù)業(yè)是面向制造業(yè)的生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)，是現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的重要組成部分。相對于消費(fèi)領(lǐng)域的創(chuàng)新，制造企業(yè)一開始就對制造服務(wù)采購的質(zhì)量特性有嚴(yán)苛的要求（圖5）。

圖5 制造服務(wù)質(zhì)量特性

一般來說，對質(zhì)量特性要求不高的產(chǎn)品和服務(wù)，即購買前與購買后均不需要對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證，即信任特性。多體現(xiàn)于日常辦公用品、少量的工業(yè)品牌產(chǎn)品與服務(wù)，制造領(lǐng)域常見的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賽道均屬于此類。而絕大多數(shù)的制造服務(wù)，屬于購買前不能驗(yàn)證，購買后能夠驗(yàn)證的產(chǎn)品和服務(wù)形態(tài)，即經(jīng)驗(yàn)特性，這也就解釋了制造領(lǐng)域的互聯(lián)網(wǎng)為什么難以突破的根本原因。

融合5G＋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過智能運(yùn)維工業(yè)APP，有效采集裝備能力保障指數(shù)指標(biāo)族，通過大數(shù)據(jù)＋人工智能，可有效評估絕大多數(shù)制造服務(wù)相關(guān)產(chǎn)品及服務(wù)的質(zhì)量特性，如：MTBF 代表時間質(zhì)量，MTTR 代表時間效率，可用度代表綜合能力，實(shí)現(xiàn)在購買前與購買后都能驗(yàn)證質(zhì)量，即探索特性。

結(jié)合區(qū)塊鏈與現(xiàn)代金融技術(shù)，依托裝備服務(wù)能力保障指數(shù)建立制造服務(wù)可信資源池，有利于打開制造服務(wù)產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通道，這包括：①供應(yīng)鏈一次金融。主要滿足智能維保、MRO 工業(yè)品存量需求，通過金融機(jī)構(gòu)對制造企業(yè)授信，確保制造服務(wù)企業(yè)穩(wěn)定周期回款，是解決目前制造系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要保障；②抵押融資二次金融。結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)模型驗(yàn)證，對關(guān)鍵裝備及產(chǎn)線作為抵押物，發(fā)展面向制造服務(wù)業(yè)態(tài)的專項(xiàng)融資金融。即，制造企業(yè)享受零利息分期付款購買制造服務(wù)資源池服務(wù)，從而解決制造企業(yè)在轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展過程中融資難問題；③保險、融資租賃三次金融。重點(diǎn)解決制造服務(wù)業(yè)與先進(jìn)制造業(yè)融合過程中，涉及交易安全、風(fēng)險防范和規(guī)模擴(kuò)張中的難題。需要闡明的是，發(fā)展一次金融、二次金融和三次金融順序不可變，這也符合適應(yīng)制造企業(yè)尤其是中小企業(yè)發(fā)展規(guī)律。

5 結(jié)束語

裝備能力保障指數(shù)是促進(jìn)制造企業(yè)設(shè)備管理與維修模式創(chuàng)新的重要抓手，是構(gòu)建先進(jìn)制造業(yè)與現(xiàn)代服務(wù)融合發(fā)展的重要數(shù)據(jù)支撐。圍繞制造企業(yè)裝備維修維護(hù)的共性需求為切入點(diǎn)，以工業(yè)園區(qū)和縣域經(jīng)濟(jì)為突破點(diǎn)，通過裝備能力保障指數(shù)與現(xiàn)代服務(wù)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化相融合，有利于深化制造領(lǐng)域現(xiàn)代服務(wù)業(yè)供給質(zhì)量與效率改革，是推動經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的必然趨勢和有效路徑。