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1、引入工欲善其事，必先利其器；君若利其器，首当顺其治。第13章 设备维修管理 13.1 设备管理概述 13.2 设备维修 13.3 基本维护决策 13.4 设备维护业务外包13.1.1 设备及设备管理的概念一、设备及其分类 1.设备:所谓设备，通常是指在人类生产活动或其他活动中起到工具作用的物体。企业生产所需用的除土地和建筑物以外的有形固定资产，如各种机器、机械电子装置、各种车辆等。注：工装模具不属于设备范畴。2.设备的分类 生产工艺设备；辅助生产设备；试验研究设备；管理用设备；公用福利设备。数控机床设备 模具 辅助生产设备配电设备 试验设备 办公设备 福利设备当代设备发展特征 设备现代化的特征
2、 大型化，连续性，高速化，精密化，自动化，流程化，综合化，计算机化，超小型化，技术密集化，智能化，环保化.现代化设备管理 人 技 维修人员 数 操作人员 术 含 维修人员 量 操作人员 时间 时间13.1.1 设备及设备管理的概念二、设备管理 1.概念：所谓设备管理，是指依据企业的生产经营目标，通过一系列的技术、经济和组织措施，对设备寿命周期内的所有设备物质运动形态和价值运动形态进行的综合管理工作。设备寿命周期：设备从规划、购置、安装、调试直到最后报废所经历的全部时间。13.1.1 设备及设备管理的概念设备的物质寿命：设备从投入使用到报废为止所经过的时间。设备的经济寿命：设备从投入使用到继续使
3、用不经济而被淘汰所经历的时间。设备的折旧寿命设备物理寿命设备经济寿命1/2T 2（PL）MT：设备的经济寿命，即最佳使用年限，超过此年 限，平均维持费用将逐年增加；P：设备的原值；L：设备年终的残值，L净残值拆除费用；M：年平均递增的维持费用，且假定第一年的维持费 用按年平均维持费用一半计算。经济寿命计算方法设备管理的内容技术管理 前期管理：规划，可行性研究程序，设备选型决策，采购审批程序设计，合同管理，安装试车验收管理，设备初期管理。设备资产管理：设备分类编码，设备卡和台帐管理，设备图纸、技术文件管理，设备的引进、改造、转移、封存、调剂出售、租赁（租出、租入）管理，设备折旧管理，报废管理，含
4、盖以上信息，同时包括设备开箱、故障、事故、检修记录的档案管理。设备管理的内容技术管理设备管理的内容技术管理 设备状态管理：设备故障（病历卡）管理，设备精度管理，设备监测诊断管理，设备点检管理，设备劣化倾向管理。设备管理的内容技术管理 设备安全环保管理：设备事故管理，设备安全和安全装置管理，设备环境危害性分析，设备环保技术措施管理，企业环保设备管理。设备管理的内容技术管理 设备润滑管理：润滑技术管理，清洗换油记录和计划管理，油液分析和油品质量管理，周期换油和按质换油管理，“润滑5定”管理，油品出入库及油品需求计划管理，替代油品决策管理，润滑“三过滤”管理，润滑设施管理。设备管理的内容技术管理 设
5、备维修管理：设备维修策略管理，设备维修工艺程序管理，设备维修计划管理，维修计划实施管理，设备维修质量管理，设备维修成本管理，合同维修管理（包括价格生成，标准合同生成，维修质量验收）。设备管理的内容技术管理 设备备件管理：备件编码、条码管理，备件出库、入库管理，备件信息管理，备件库存优化模型，备件计划管理，备件采购管理，备件成本管理，备件流程文件管理。设备管理的内容技术管理 设备改造革新管理：设备改造可行性分析，设备改造方案管理，设备改造实施计划管理，设备改造经济管理，设备改造实施过程管理，设备改造验收评估管理。设备管理业务经济管理 投资方案技术经济分析、评估；设备折旧计算与实施；设备寿命周期费
6、用、寿命周期效益分析；设备管理发展历史回顾 事后维修（第一代）兼修阶段 分工淡化 坏了 操作工维修工 才修 专修阶段 分工清楚 不坏 我操作，你维修 不修设备管理发展历史回顾 预防维修阶段（第二代）计划预修制 强调计划性 维修（前苏联）强制计划 过剩 预防维修制 强调预防性 维修（美国等）检查计划 不足设备管理发展历史回顾 生产维修阶段（第三代）事后维修(breakdown maintenance)预防维修(preventive maintenance)维修预防(maintenance prevention)设备管理发展历史回顾 各种方式并行阶段（第四代）综合工程学 强调寿命周期（英国）强调多
7、部共管 全员生产维修 强调全员参与（日本）强调基础保养 状态维修 状态维修 基于设备的检查和检测，通过计算机处理数据，掌握和评估设备状态、预测故障，进行维修决策的管理方法。是预测维修的发展和延续。是预测维修的更完善形式。从预知维修到状态维修 状态维修技术 振动监测分析：适用于机械转动设备；油液铁、光谱分析：适用啮合摩擦设备；红外成像分析：适用于不均匀发热设备；其它手段：无损探伤、声发射、超声波、X光衍射.13.2 设备维修l 13.2.1 综述l 13.2.2 机器零件磨损的规律l 13.2.3 设备故障曲线l 13.2.4 设备维修体制13.2.1 综述 设备维修的理论有两种基本观点：l 第
8、一种观点建立在摩擦学基础之上，以研究机械磨损规律的“设备修理周期结构”理论。l 第二种观点是建立在故障物理学基础之上，以研究故障规律和设备可靠性的“故障分析与状态管理”理论。故障分析 故障分析：定性和定量地分析故障的特点和规律故障停机率倾向分析；故障频率分析；故障强度率分析；故障原因分析；典型故障分析；故障发生趋势分析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 故障停机率%按实际停机率绘制的曲线峰值和谷值的包络线将包络线取均值后形成的柔化曲线X故障发生次数故障时间间隔X=480（H）：即480小时后发生故障拟合曲线最近点曲线斜率1 2 3 41 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
9、 12（原因）50100 占全部故障比重各种故障原因故障比重的累加值形成曲线，以便确定50左右比重时所包含的常见故障原因故障原因分析故障发生趋势分析13.2.2 机器零件磨损的规律 零件磨损示意图提问 通过机器零件磨损规律，对我们的设备管理有何启示？13.2.3 设备故障曲线 设备故障曲线l 第一段为初期故障时期。这段时期的故障主要使由于设计上的原因，操作上的不习惯，新装配零件没有跑合，质量不好等。l 第二段为偶发故障期。设备处于正常运转阶段，故障率较低，一般由于维护不好和操作失误引起的偶然故障。l 第三段为磨损故障期。零件开始老化，故障率逐渐上升。提问 通过设备故障规律，对我们的设备管理有何
10、启示？13.2.4 设备维修体制 计划预修制l 计划预修制是根据零件的一般磨损规律和设备故障规律，有计划地进行维修，在故障发生之前修复或更换已磨损或老化的零件。工人日常设备维护 设备清洗 设备巡检表 计划预修制l 由于设备的重要程度和结构的繁简程度不同，以及对零件使用寿命的掌握程度不同，因此，规定了三种不同的实现计划修理的方法。u标准修理法，又叫强制修理法u定期修理法u检查后修理法维修标准项目库13.2.4 设备维修体制 全面生产维修制（TPM）基本思想：全效益，是指要求设备一生的寿命周期的费用最小、输出最大。设备综合效率 l 全系统，从设备的设计、制造、使用、维修、改造到更新的设备一生的管理
11、。l 全员参加，凡是和设备规划、设计、制造、使用、维修有关的部门和人员都参加到设备管理行列中 设备寿命周期的输出设备寿命周期的输入西南航空公司的单一飞机策略 西南航空公司目前拥有近400架客运飞机，所有飞机全部为波音737。单一飞机策略的好处 公司的所有飞机都是波音737，这样可以实施较大批量的采购，增强了采购过程中讨价还价的能力，较高的采购折扣率降低了飞机的采购价格，控制了飞机的原始成本，减少了企业经营过程中的折旧费用。全部采用波音737飞机，既降低了公司驾驶员和维修人员的培养、培训成本，又提高了驾驶和维修的质量，西南航空公司的所有飞行员随时可以驾驶本公司的任何一架飞机，每位乘务员都熟悉任何
12、一架飞机的机上设备，因此机组的出勤率、互换率，以及机组配备率都始终处于最佳状态。采用波音737，极大地降低了航空公司零部件的储存成本，一家航空公司为单一机型飞机储备经营过程中所需更换部件的成本比为多种机型储备更换部件的成本要低得多。如2001年第一季度西南航空737-300/700飞机的日利用率为9.7小时，仅比美国平均水平8.9小时高9%，但小时维修成本比美国平均水平低40%。TPM的三个“全”全效率是目标 全效率 全系统是载体 全 系 统 全员是基础 全 员13.2.4 设备维修体制 TPM的主要内容l 日常点检l 定期检查l 计划修理l 改善性维修l 故障修理l 维修记录分析l 开展5S
13、活动（整理（Seiri）、整顿（Seiton）清洁（Seisoh）、清扫（Seiketsu）、教养（Shitsuke）维修记录分析表 TPM的5S活动 整理：取舍分开，取留舍弃；整顿：条理摆放，取用快捷；清扫：清扫垃圾，不留污物；清洁：清除污染，美化环境；素养：形成制度，养成习惯。营建一个“绿色”的企业！地、物人5.S 关联图第1个 S整 整 理 理区分“要”与“不要”的东西，将不要物进行清理第2个 S整 整 顿 顿将要用的东西定位、定量摆放第3个 S清 清 扫 扫将岗位保持在无垃圾、无灰尘、干净整洁的状态第4个 S清 清 洁 洁时时保持整洁、干净第5个 S素 素 养 养使员工养成好习惯，遵守
14、规则TPM的5S活动整 理就是区分必需和非必需品，现场不放置非必需品：将混乱的状态收拾成井然有序的状态5S管理是为了改善企业的体质整理也是为了改善企业的体质55整 顿 整顿就是能在30秒内找到要找的东西，将寻找必需品的时间减少为零：能迅速取出能立即使用处于能节约的状态56清 扫 将岗位保持在无垃圾、无灰尘、干净整洁的状态，57 清扫的对象：地板、天花板、墙壁、工具架、橱柜等机器、工具、测量用具等清 洁 将整理、整顿、清扫进行到底，并且制度化；管理公开化，透明化。58素 养 对于规定了的事，大家都要认真地遵守执行。典型例子就是要求严守标准，强调的是团队精神养成良好的5S管理的习惯59现场比较无5
15、S管理公司现场状况 5S管理公司现场状况现场比较无5S管理公司现场状况 5S管理公司现场状况如何有效实行”5S”1.领导（高层）坚持关注（建议由企业主要领导出任5S活动推行委员会主任职务，以视对此活动之支持。）2.坚持宣传培训（最高主管发表宣言并在海报、宣传栏等大力宣传，还要定期对员工进行5S培训。）3.坚持观摩学习4.坚持现场改变（各车间都成立了现场管理检查组，做到日检查、日公布，当日检查出来的问题，在第二日要公布整改结果。）5.坚持评比激励（依5S活动竞赛办法进行评比，公布成绩，实施奖惩。）所以推行5S的时候，不可操之过急，也不要期望一次见效；它不可能在短期内获利，而是长期投资；没有捷径，
16、只有脚踏实地去做。现代化企业成功的经营告诉我们：一个组织要发展，设备一定要精密、产品要优良，而5S就显得更加重要。我们要有信心坚持的做下去，我相信一定会有意想不到的收获。可靠性维修体制可靠性维修(Reliability Based Maintenance)以设备可靠性为基础，以主动维修为导向的维修体制。这一模式旨在通过系统地消灭故障根源，尽最大努力削减维修工作总量，最大限度地延长设备寿命，把主动维修、预测维修和预防维修结合起来，形成一个统一的维修策略。可靠性维修 维修模式发展和功能进步主动维修 立足根除故障，根本改变系统预测维修 监测设备，预知状态，既可 避免维修过剩又可避 免维修 不足，没考
17、虑根除故障预防维修 减少非计划停机，易产生维修过 剩或不足，没考虑根除故障可靠性维修 设备早期故障根源重 设计水平低要 制造质量差程 安装不当度 试运转不当 操作不正确 不必要的日常维修 过多的损坏性维修 工人技术不佳 早期失效原因 时间 t 可靠性维修 主动维修技术 1 故障根源分析 2 精细的大修理和安装 3 设备购置和维修的标准和规范 4 建立修理验收合格证制度可靠性维修 三种维修制度的平衡 预防维修 主动维修 预测维修以可靠性为中心的维修 RCM原理之一 TBM（定时维修）对复杂设备的故障预防作用不大，但对简单设备的故障预防有作用。设备老，故障不见得多；设备新，故障不见得少。设备故障与
18、使用时间没有直接关系，定时维修不普遍适用。设备故障率曲线的变化 第一阶段 第二阶段 第三阶段 4 2 非主流 5 次主流 7 主 流 14 右半浴盆 典型浴盆 68（左半浴盆）1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000以可靠性为中心的维修 RCM原理之二 RCM提出潜在故障的概念，设备可以在不发生功能故障的前提下充分利用。视情维修由潜在故障发展为功能故障的间隔时间来确定。潜在故障：临近功能故障的渐变状态，可观察，可检测，可鉴别。以可靠性为中心的维修 潜在故障PF间隔 状态 检测间隔期 A P 视情维修 Tc F 间 隔 期 P F t T A：故障开始发生点 P：能检
19、测到的潜在故障发生点 F：功能故障发生点以可靠性为中心的维修 例：滚动轴承同一故障模式在功能故障前 的不同潜在故障点 劣化起始点 振动分析潜在故障点 A P1 P2 油液分析潜在故障点 P3 噪声分析潜在故障点 P4 手摸发热潜在故障点 F 功能故障点 P1 P2 P3 P4 F 时间 t以可靠性为中心的维修 RCM原理之三 预防性维修仅能保持设备固有可靠性，不能改善设备可靠性，如果要改善设备可靠性，只能采用改善维修或主动维修策略。以可靠性为中心的维修可靠度被确定 95 99的比例 85 66 概念 系统 详细 制造 使用 T（阶段）设计 设计 设计 安装 维护以可靠性为中心的维修 RCM原理
20、之四 预防性维修能降低故障发生频率，但不能改变故障后果，只有通过改变设计才能改变故障后果。RCM原理之五 预防性维修是根据故障后果，本着既要技术可行，又要有效果的原则进行。否则，放弃预防维修，考虑更改设计。以可靠性为中心的维修 设备 否 是否故障后果严重？其它非预防性维修方式 是 是否技术可行？定时维修技术可行 视情维修技术可行 隐患检测技术可行 设备有确定损坏周期;设备劣化可以检测;可以通过目前的各种手 否 设备零件大部分能工 设备存在潜在故障状态;段检测到隐蔽功能故障;作到这个耗损周期;从潜在故障发展到功能 可以检测各种潜在故障.能将损坏零件修复.故障有较长时间过程。改进 是 设计 是否有
21、维修效果？降低故障概率到可接受水平,预防性维修费用小于损失及事后维修费 否 是 实施预防性维修以可靠性为中心的维修RCM原理之六 设备使用前的初始预防性维修大纲制定后，需要在使用期间搜集数据资料，不断修订完善。RCM原理之七 预防性维修大纲只有通过维修部门和研制部门长期共同协作才能逐步完善。以可靠性为中心的维修 设计研制部门 可靠性 依据同类型设备维修大纲 无维修设计 可维修性 设计、制造、材料、试验数据 思想 早期类似设备 初始预防性 类似型号设备 维修大纲 维修大纲 维修经验 使用维修部门 依据设备使用工况条件，设备负荷 和故障实况、后果、修复经验修订 新工作环境 新故障模式及后果 成熟预
22、防性维修大纲13.3 基本维护决策l 13.3.1 集中维修或分散维修决策l 13.3.2 备用设备问题l 13.3.3 维修人员的确定l 13.3.4 预防性维修和事后修理l 13.3.5 更换年限决策集中维修或分散维修决策 集中维修l 在集中维修指把所有维修力量集中起来组成专门的设备维修部门，负责整个企业的设备维修工作。l 优点：有利于提高维修技术水平，集中力量完成复杂、技术难度大的维修任务。l 缺点：易出现生产与维修的脱节，不能及时处理故障。集中维修或分散维修决策 分散维修l 在分散维修就是由企业的各个下层部门分别设立维修小组，每一个小组复杂本部门的设备维修工作。l 优点：把各部门的生产
23、与维修统一起来，维修时间灵活。l 缺点：分散了维修力量，难以处理技术难度大的维修任务。委托维修与自行维修备用设备问题l 某些情况下，一旦设备出现故障，就有可能造成很大的损失。备用设备就是为了缓解这种情况而出现的。然而，备用设备会占用大量的资金，造成成本上升。设备管理就是的任务之一就是要找到一个平衡点。维修人员的确定 维修人员数量的影响因素：维修设备的种类和数量 维修频率和对生产的影响程度 基于排队论的维修人数模型预防性维修与事后修理l 是采取预防性维修还是采取设备发生故障后再来抢修，这也是一个设备维修的决策问题。通常，管理人员从成本的角度衡量，寻求总成本最低的预防性维修水平，避免造成过渡维修。
24、重要的管理经验：实行分类分级管理 按设备的重要程度和设备维修的经济性原则，确定和划分不同设备的管理模式和主要维修方式，并明确分级管理责任。（1）对设备进行分类管理 从设备与生产的关系、设备与产品质量稳定性关系、设备的价值、设备运行的安全性及环保危害性、设备的维修性（修理复杂程度、故障频次、备件供应状况）等方面，将设备按ABC分类方法，分为三类：A类设备：主要生产设备、对生产有重要影响的辅助生产设备，包括关键设备、重点设备、精大稀设备、主要动力设备、主要生产控制设备、具有安全和环境危害性的设备等；B类设备：辅助生产设备和主要工艺的辅助设备；C类设备：一般设备或简单设备。（2）不同设备的维修策略不
25、同（维修分类管理）按照设备管理分类确定各类设备的维修管理分类，以维修管理分类作为设备管理模式的划分准则，不同管理分类的设备管理模式可以不同，维修策略理应不同。A类设备的维修模式：以预防维修为主的维修策略，行业不同，可采取预防维修与其他维修方式相结合，如点检定修、预知维修等。B类设备的维修模式：采取预防维修和事后维修相结合的维修策略，辅以定修、预知维修和事后维修。C类设备的维修模式：采取事后维修或故障维修管理策略。更换年限决策 在讨论总费用最低的零件更换年限的确定问题。l 假设：机器维护费用随着机器的使用年限而增加。这里所讨论的模型既使用于连续工作的设备，也适用于间歇工作的机器。l 不妨假设，更
26、换某个零件的费用是K，该零件在工 作在年限为u时的运行费用是C（u），且C（u）的初始值是au。边际更换费用随时间的推移而降低，边际运行维护费用随时间推移而上升。总费用是零件更换费用与维护费用之和，这里要找到总费用最低的更换时间点。更换年限决策 为了简化问题，假设l 机器连续运转；l 不考虑停机修理时间；l 机器上的每一个新零件具有相同的特征；l 只考虑更换费用和运行维护费用；l 目标是取得长期总费用最低；l 维护一个零件运行费用是au，更换一个零件的费用是K。更换年限决策例：若某设备购置价为10万元，使用年限为10年。第一年维修费用为5000元，以后每年递增4000元。如不考虑设备残值，该设
27、备的经济寿命为几年？解：13.4 设备维护业务外包l 13.4.1 有关业务外包l 13.4.2 设备维护业务外包管理的内容l 13.4.3 设备外包业务决策关于业务外包 业务外包是现代企业普遍采用的一种运作策略。业务外包（outsourcing）,是Outside Resource Using的意思，即利用外部资源的意思。一般认为，业务外包是以合约方式将原本应由企业运作的业务，交由外面的服务商，由他们完成，以维持企业的运营。关于业务外包 推动企业开展业务外包的原因l 企业自身资源约束l 竞争环境的变化l 新的管理思想的推动设备维护业务外包管理的内容 设备维护业务外包管理的内容l 设备维护业务外包战略分析l 设备维护业务外包决策分析l 设备维护承包商的评估与选择l 外包业务执行过程的管理l 设备维护外包终止设备维护业务外包决策 设备维护业务外包决策l 外包决策涉及外包策略分析、外包对象选择、服务商选择、外包风险与收益评估、交易方式选择与合同设计等广泛内容。l 实践中，企业一般使用选择性设备维护业务外包。l 选择性设备维护外包的决策要解决：u选择正确的外包对象u选择适合特定外包对象的正确交易方式