溫承欽

（重慶公共運輸職業(yè)學院，重慶 402247）

0 引言

隨著中國重卡市場中工程車向大馬力，高承載，高可靠性，輕量化發(fā)展，為滿足市場需求，某公司全套引進了世界技術領先的FPT（Fiat Power Technologies，菲亞特動力科技）重卡驅動橋總成。該產(chǎn)品具有可靠性高，承載能力強，壽命長，型普齊全，同時零件精度高，結構加工難度大等特點，國內(nèi)加工設備很難滿足產(chǎn)品技術要求，為實現(xiàn)國產(chǎn)化后，產(chǎn)品、工藝和生產(chǎn)等方面能夠同步歐洲，世界領先，實現(xiàn)產(chǎn)品設計目標，新建工廠時，該公司設備及工藝裝備均按菲亞特技術標準進行設計并實施。面對如此高價值、高精度，柔性化的設備，用過去簡單單一的設備維修模式已經(jīng)行不通，結合公司實際，將菲亞特集團WCM（World Class Manufacturing，世界級制造）體系運用于工廠設備維修管理中，使設備性能，故障、成本實現(xiàn)理想狀態(tài)。

1 設備維修類型

工廠設備工作的關鍵是在維修工作良好開展的情況下，有效發(fā)揮設備的價值，提高產(chǎn)量、維持設備性能，減少設備故障，提高設備可靠性及壽命，降低運營成本，提升工廠盈利能力。雖然設備是按可靠性設計的，但仍然會發(fā)生故障。設備由很多零部件組成的，往往一個部件發(fā)生故障，整臺設備也會出現(xiàn)故障。從技術角度來說，消除這些故障是可能的，但還需要考慮到消除故障的經(jīng)濟性。按一定可靠性進行設計的機械設備零部件故障呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，如圖1所示。基于此，實施設備維修采取圖2所示的模式。

圖1 設備零部件磨損斷裂與時間曲線

圖2 設備維修類型

1.1 故障維修（BDM）

故障維修（Breakdown Maintenance，BDM）也叫事后維修，是在發(fā)生突發(fā)故障的情況下，才對機械設備進行維修，在機械設備零部件的預防性維修成本低于停機期間造成的損失的情況下，可以選擇這類維修，但要考慮安全方面的因素。故障維修老化與時間關系如圖3所示。

圖3 故障維修老化與時間曲線

事后維修模式的優(yōu)點：①實施得當，則成本較低；②無需制定計劃，只需要備件的可用性；③對維修中的診斷和更換能力要求低；④能將零部件使用價值發(fā)揮到極致。

事后維修模式的缺點：①不能提前發(fā)現(xiàn)故障（尤其涉及到安全方面的風險）；②生產(chǎn)損失無法控制；③需要大量的專業(yè)維修人員，人工成本高。

1.2 定期維修（PM）

定期維修（Periodic Maintenance，PM）：按照時間或者使用情況制定維修循環(huán)周期，對機械設備進行定期維修的方法，用于預防故障的發(fā)生和生產(chǎn)期間的停機。在估算總成本低于故障成本的情況下，可以采用定期維修。這類維修通常根據(jù)工作間歇（例如停機就餐時間、生產(chǎn)休息時間等）進行安排實施，以便盡可能縮短因設備故障引起生產(chǎn)停機的總次數(shù)。定期維修老化與時間關系如圖4所示。

根據(jù)零部件基本狀態(tài)的老化，難以預測更換頻率，所以這類維修不是最初的最佳控制手段。但是一旦恢復到基本狀態(tài)后，這種方法能夠很好地利用預防性維修。

圖4 定期維修老化與時間曲線

定期維修的優(yōu)點：①減少突發(fā)故障；②更有效率地使用維修人員；③計劃內(nèi)的維修活動（如勞動力和材料均可實現(xiàn)計劃）。

定期維修的缺點：①無法充分利用部件的使用壽命，干預活動還會催生“萌芽狀態(tài)”的故障；②維修是強制性的，有時完全沒有必要，存在浪費；

適用情況：主要適用于磨損導致的老化。定期維修適用于安全巡檢范圍內(nèi)的設備，如起重機、卷揚機，以及壓力、接地、火警系統(tǒng)的安全閥等。也包括設備部件的更換，如過濾器、刷子、皮帶、潤滑劑和各種有可能磨損的部件。定期維修對維修人員的技能要求不高。

1.3 按狀態(tài)實施的維修（Condition Based Maintenance，CBM）

按狀態(tài)實施的維修遵循的邏輯：零部件的故障不會突然爆發(fā)，而是提前顯現(xiàn)先兆。如果有某種體系能夠控制這類先兆，就能在故障發(fā)生之前，為各個零部件維修預留時間，根據(jù)的是機械設備的實際使用壽命而不是統(tǒng)計數(shù)據(jù)，制定維修方面的行動計劃。對各種活動做得越是細致、時間安排得越合理，系統(tǒng)的可用性就會越高。狀態(tài)維修老化與時間關系如圖5所示。

圖5 狀態(tài)維修老化與時間曲線

按狀態(tài)實施維修時，需要完成某些測量工作以便了解部件的老化程度；例如間隙過小的摩擦導致的溫度過高，軸承磨損導致的振動或異聲。通常將機械設備能夠提供的信號分為5個類別：①噪聲和振動；②熱量；③冷卻液和潤滑油的流動和消耗；④能量消耗；⑤影響生產(chǎn)（尚未影響質(zhì)量）。

操作人員每天都在機械設備上工作，因而可以察覺出噪聲、振動、溫度等的變化。根據(jù)現(xiàn)象深入分析以便了解根本原因。

在單次檢修的成本（Ci）小于預防性活動PM的成本（Cp），而預防性活動TBM的成本又小于BM（Cg）的情況下，可以采用按狀態(tài)實施維修。

狀態(tài)維修的優(yōu)點：①盡可能提高設備的可用性，延長部件的使用壽命；②某些采用5種感覺的檢查非常簡單，不需要相應的工作經(jīng)驗；③可以在故障發(fā)生并嚴重損失造成之前停止設備的運行；④可以制定維修計劃、組織維修人員；⑤可以迅速提供備件。

狀態(tài)維修的缺點：①振動分析，溫度記錄和油料分析需要專用的工具和技能；②需要精心地挑選方法；③需要對設備觀察一段時間，才能確定趨勢、了解設備的情況；④需要機械設備及其故障方面的專業(yè)知識。

1.4 糾正性維修（Corrective Maintenance，CM）

糾正性維修能夠提高機械設備的可維修性和可靠性，改良機械設備。這種維修適用于較為嚴重的問題、一再反復出現(xiàn)的問題，或者設計上的缺陷。是維修活動中頻繁使用、用于改良機械設備的常用維修方法。正確使用這種維修方法，需要在改進之前計算B/C比。糾正性維修老化與時間關系如圖6所示。

圖6 糾正性維修老化與時間曲線

糾正性維修的優(yōu)點：①可以用經(jīng)濟性好的方式改良設備的功能；②可以從根本上解決某些問題。

糾正性維修的缺點：①有可能誤判問題的實際原因；②有些優(yōu)化可能成本過高，需要延長停機時間；③可能無法明確衡量預期結果；④變更有可能導致意想不到的問題；⑤解決某一方面的問題已經(jīng)非常困難，還可能引發(fā)其他問題。

1.5 隨機性的維修

這種維修不屬于某種類型，但往往是故障維修和計劃內(nèi)維修（PM）的組成部分。由于不可能隨時進入設備、實施維修及改進活動，這種維修往往涉及設備的可使用性問題。是否實施維修與穩(wěn)定狀態(tài)和安全風險無關，可以在第一次停機期間計劃維修活動（不包括星期六）。因此，需要準備維修所需的設備、工具和備件，在第一次停機期間進入機械設備

2 維修對部件使用壽命的影響

維修對部件使用壽命的影響如圖7所示。

圖7 維修對部件使用壽命的影響

3 如何選擇成本低效果好的維修方法

選擇成本低效果好的維修方法，需要了解各種維修方法和各類維修的差異，以便根據(jù)組織結構方面的關系，結合各種方法和類型，匹配設備重要關鍵程度，零部件潛在失效模式，制定出相應的標準化文件。維修類型的選擇見圖8。

在設備不重要而人力充足的情況下，例如裝配生產(chǎn)線，最佳的組合是自主維修，故障維修和少數(shù)幾次計劃內(nèi)維修、糾正性維修或者預防性維修。

圖8 維修類型的選擇

對于重要設備，例如機加工區(qū)的設備，最佳組合是不附帶任何故障維修的自主維修，外加大量的預防性維修、定期維修和狀態(tài)維修。維修方式選擇曲線見圖9。

4 結論

公司開始推廣WCM體系時難度較大，員工負荷明顯增加，有些對維修經(jīng)驗依賴非常大，制定相應標準，識別相應零部件及故障非常困難，而且初期需要設備廠家的設計，制造，維修人員大量參與，但這是一項長期動態(tài)更新的基礎工作。通過WCM體系在設備維修的運用，經(jīng)過3 a的運行實踐，設備故障率下降39%，總成本（人工，備件占用及使用，停機等）下降59%，同時對維修人員的經(jīng)驗技能依賴程度明顯下降，平均故障修復時間大幅下降，設備性能未出現(xiàn)下降，促進了工廠盈利能力的提高。

圖9 維修方式選擇曲線

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