第15章 设备维修管理

1、生产与运作管理Production & Operations Management华中科技大学管理学院The School of Management，HUST陈荣秋 马士华Rongqiu Chen and Shihua Ma生产与运作管理陈荣秋、马士华编著第十五章 设备维修管理引导案例：引导案例：EAM系统使设备管理人员放心系统使设备管理人员放心n 国内某大型燃气企业A公司，承担着在我国某省输送燃气的任务。这家公司最重要的工作目标，就是要确保送气工作安全平稳进行，这一点比经济效益目标更加重要。n A公司是一个拥有50亿元资产、1 600公里输气管道的流程型运输企业，其生产过程并不改变产品（燃

2、气）的结构和特性。n 从财务数据分析可以看出，燃气公司的成本绝大部分都在设备上，包括设备折旧、配件库存、维修和维护，这些开支占公司年度开支的75%以上。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著n 不久前，A公司上马了EAM（企业资产管理）系统，EAM是以企业固定资产为主要对象，从固定资产的设计、采购、安装调试、运行管理到转让报废的全生命周期都进行管理的应用信息系统，其目的就是提高企业资产的运行可靠性与使用价值、降低维护与维修成本，从而提高企业整体运行质量、降低总体成本。n 用上了EAM系统之后，公司安全性指标、设备总成本有了显著的改进，综合效益每年提高竟然能够达到15%以上，同时也保障了社会生活的稳定

3、进行。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著第十五章 设备维修管理 15.1 设备管理概述 15.2 生产维修 15.3 基本维护决策 15.4 企业资产管理系统 15.5 设备维护业务外包生产与运作管理陈荣秋、马士华编著15.1 设备管理概述 英国标准3811号给“维修”下的定义是：“各中技术行动与相关的管理行动相配合，其目的是使一个物件保持在或者恢复达到能履行它所规定功能的状态。” 设备维修管理：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。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著设备管理的影响l 设备管理水平的高低直

4、接影响企业的计划、交货期、生产过程的均衡性等方面的工作；l 设备管理水平的高低直接关系到企业产品的产量和质量；l 设备管理水平的高低直接影响着产品制造成本的高低；l 设备管理水平的高低关系到安全生产和环境保护；l 设备管理水平的高低影响着企业生产资金的合理使用。 设备管理的主要内容 依据企业经营目标及生产需要制定设备规划。 选择、购置、安装调试所需设备。 对投入运行的设备正确、合理地使用。 精心维护保养和及时检查设备，保证设备正常运行。 适时改造和更新设备。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著生产与运作管理陈荣秋、马士华编著设备维修发展概况 事后修理 预防维修 生产维修 维修预防 设备综合管理基于

5、状态维修（Condition-based Maintenance）和智能维修（Intelligent Maintenance）等新方法。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著设备综合工程学特点 把设备的最经济寿命费用作为其研究目的 把与设备有关的工程技术、财务、管理等方面结合起来进行综合性管理 研究提高设备的可靠性、维修性设计，提高设计的质量和效率 把设备的一生，即整个寿命周期作为管理和研究的对象 强调设备的设计、使用和费用的信息反馈生产与运作管理陈荣秋、马士华编著15.2 生产维修设备维修的理论有两种基本观点： 第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。 第二种

6、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。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著维修术语n平均故障期(mean time between failure, MTBF)，是指两次故障之间的期望时间，其大小等于1/ 其中 为故障率。 n 平均维修时间（mean time to repair，MTTR）， 是指修理时间R的期望值。 n 可用性（availability），是指机器运行时间的 平均值： MTTRMTBFMTBFRETETEiii)()()(A生产与运作管理陈荣秋、马士华编著机器零件的磨损规律 n初期磨损期 零件的表面宏观几何和微观几何都要发生明显

7、变化，磨损速度很快。这一阶段对设备来说没有什么危害，而是设备进入正常运转的必经阶段，称“跑合”、“磨合”。n正常磨损期 经跑合磨损后，设备各个部分进入了正常工作状态。n急剧磨损期 零件是有一定寿命的。经过一段时间以后，正常磨损关系破坏了，这时候的磨损速度非常块，短时间内就可以使零件丧失应有的精度或强度。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著生产与运作管理陈荣秋、马士华编著设备故障曲线I IIIII正常区劣化区t( ) t0( )t图图152：设备故障曲线：设备故障曲线 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，安装不正确，操作上的不习惯，新装配零件没有跑合，质量不好等。 第二段为偶

8、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。 第三段为磨损故障期。零件开始老化，故障率逐渐上升。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著设备维修体制n 计划预修制 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。日常维护设备的维护 定期清洗换油定期检查计划预修制小修计划修理 中修大修生产与运作管理陈荣秋、马士华编著实现计划修理方法 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。 标准修理法，又叫强制修理法 定期修理法 检查后修理

9、法生产与运作管理陈荣秋、马士华编著全面生产维修制（TOTAL PRODUCTION MAINTENANCE，简称TPM）n TPM的基本思想 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 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。 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生产与运作管理陈荣秋、马士华编著n TPM的基本特征 以提高设备综合效率为目标 建立以设备一生为对象的生产维修总系统 设计设备的计划、使用、保养等所有 部门 从最高领导到第一线工人全体成员参加

10、 加强生产维修保养思想教育，开展班组自主活动，推广生产维修生产与运作管理陈荣秋、马士华编著n TPM的主要内容 日常检点 定期检查 计划修理 改善性维修 故障修理 维修记录分析 开展5S活动（整理（Seiri）、整顿（Seiton） 清洁（Seisoh）、清扫（Seiketsu）、教养（Shitsuke）生产与运作管理陈荣秋、马士华编著15.3 基本维护决策 集中维修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。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。 缺点：易出现生产与维修的脱节，不能及时处理故障。 分散维修 分散维修就是由

11、企业的各个下层部门分别设立维修小组，每一个小组负责本部门的设备维修工作。 优点：把各部门的生产与维修统一起来，维修时间灵活 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生产与运作管理陈荣秋、马士华编著备用设备问题n 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。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著维修人员的确定 n假设一组设备的数量足够大，使得到达概率为常数并且到达间隔时间与服务时间服从负指数分布（到达率服从泊松分布）。设机器平均故障率

12、 为每周0.8，一个维修工人一个星期能修好一台机器（m1），如果增加工人（最多到4人），则维修时间成比例地下降，超过4个维修工人时，需要另外增加一个排队维修场地。若维修工人每周工资为250元/人，一台机器停歇一周的费用是750元，问在这种情况下应该招聘多少维修工人？生产与运作管理陈荣秋、马士华编著n首先，利用排队论的结果求出生产系统的平均故障设备数量（正在修理的和等待修理的）： LS081084.其次，计算使用不同数量维修工人的总成本，然后 进行比较。当使用一个维修工人时，总成本为：125047503 250（元）。n 如果使用两个工人，由于提高了服务率，每周可以修好两台设备，所以： LS08

13、20806667.总成本为：22500.666 77501 000（元）。 生产与运作管理陈荣秋、马士华编著n如果使用3个工人，维修能力为每周修好3台设备，此时LS0830803636.总成本为：32500.363 67501 023（元）。 n 比较而言，最佳的维修工人数为2人。 生产与运作管理陈荣秋、马士华编著预防性维修与事后修理 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，避免造成过度维修。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著更换年限决策n 讨论总费用最低的零件更换年限问题。 假设：机器维护费用

14、随着机器的使用年限而增加。这里所讨论的模型既适用于连续工作的设备，也适用于间歇工作的机器。n 不妨假设，更换某个零件的费用是K，该零件在工作年限为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。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著 为简化问题，假设： 机器连续运转； 不考虑停机修理时间； 机器上的每一个新零件具有相同的特征； 只考虑更换费用和运行维护费用； 目标是取得长期总费用最低； 维护一个零件运行费用是au，更换一个零件的费用是K。生产与运作管理陈荣秋、马

15、士华编著20032( )/ 2( ),( )1( )()220,( )145*,( )20,*2ttkC u duauduatG ttG tatKatG tKtttG ttTG taKTta每一周的更换费用每一周的维护总费用设单位时间总费用为，更换周期为则可由下式给出由于G (t)=K/是变量 的凹函数，如图 所示。目标是求出总费用最低的更换周期由于是凹函数，其最优解满足：KG (t)=-解得生产与运作管理陈荣秋、马士华编著15.4 企业资产管理系统n 概念 一般认为，企业资产管理（Enterprise Asset Management，简称EAM）是在CMMS基础上发展起来的，以现代化的计算

16、机及网络通信技术为运行平台，以企业有形资产（如生产设备、厂房设施、交通工具、库存等）为管理对象，以降低总体维修成本、提高维修效率和投资回报为目标，融合先进设备管理思想，集企业各项设备管理功能为一身，并能对企业各种维修资源进行有效协调与控制的计算机管理系统。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著EAM的管理思想 先进维修管理思想 成本控制思想 集成化管理思想 知识管理思想生产与运作管理陈荣秋、马士华编著EAM的功能构成生产与运作管理陈荣秋、马士华编著EAM的应用实施EAM能达到以下目标： 降低设备故障率 缩短维修相应时间和维修工作时间 提高设备的可利用率和可靠性指标 延长设备寿命 控制维修费用，提高企

17、业投资回报率 改善工人的安全保障 降低维修设备库存水平 提高采购效率，降低采购成本 更有效的配置生产设备、人员及其他维修资源生产与运作管理陈荣秋、马士华编著15.5 设备维护业务外包关于业务外包l 业务外包是现代企业普遍采用的一种运作策略。l 业务外包（outsourcing）,是Outside Resource Using的意思，即利用外部资源的意思。l 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。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著推动企业开展业务外包原因： 企业自身资源约束 竞争环境的变化 新的管理思想的推动生产与运作管理陈荣秋、马

18、士华编著设备维护业务外包管理的内容 设备维护业务外包战略分析 设备维护业务外包决策分析 设备维护承包商的评估与选择 外包业务执行过程的管理 设备维护外包终止生产与运作管理陈荣秋、马士华编著设备维护业务外部决策n 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。n 实践中，企业一般使用选择性设备维护业务外包。n 选择性设备维护外包的决策要解决：l 选择正确的外包对象l 选择适合特定外包对象的正确交易方式生产与运作管理陈荣秋、马士华编著设备维护外包决策还应做到 设备维护需求分析 设备维护能力识别 选择性设备维护业务外包决策过程案例案例:A公

19、司实施公司实施TPM的经验的经验 A公司是1985年由国家投资建立的一家大型钢铁联合企业，现有注册资本213亿元。公司主要生产热轧卷板、冷轧卷板、镀锌板、镀锡板、冷轧硅钢片以及大型型材、线材、中厚板等一百多个品种，还生产焦炭、耐火材料、化工产品、粉末冶金制品等。 1999年初，该公司的最高管理层就认识到TPM的重要性和必要性，同时将TPM列入该年度工作目标。 经过2个月的试运行，公司最终确定在全公司开展TPM活动，并制定了相关政策。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著 公司实施TRM的推进措施：采用行政主导型非自愿小组来开展TPM活动的。管理规范化与信息可视化相结合。确定绩效指标，将TPM改善绩效

20、与实施人员绩效挂钩。诊断技术与PDCA的结合。员工自主管理与培训。与公司质量保证体系有机结合，加强设备管理的强制实施。将供应商纳入改善系统。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著 公司实施TRM的效果：重大、特大设备事故继续保持为零。主要生产设备事故及故障率为5.09%，比实施TPM之前下降了6.65%。要生产设备利用率平均为86.53%，比上年提高了4.72%。保持了在钢铁产量平均增幅达到6.03%的情况下，修理费用指标的有效控制。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著问题：有人说，TPM实质上是一个促使企业不断发现问题、解决问题并贯穿于开发、生产到销售及管理的一种综合管理形式。你认为这个观点正确吗？思

21、考题 设备综合管理有哪些主要特征?它对提高企业竞争力有哪些贡献? 设备的综合管理目标是什么？日本企业与西方国家企业在设备综合管理方面有何不同之处？ 导致新机器出故障的主要原因是什么？ 管理人员可以利用哪些技术提高系统的可靠性？ 试述设备的磨损规律及故障规律。 在什么情况下可以运用预防性维护？ 让操作工人掌握机器维护技术有哪些好处？ 全面设备管理有哪些主要特征？它对提高企业竞争力有哪些贡献？生产与运作管理陈荣秋、马士华编著 管理人员如何评价维护的有效性？ 设备的经济评价中常用哪些定量分析方法？各有何特点？ 导致新设备出现故障的主要原因有哪些？ 分析不同的设备管理体制，比较各自的特点，有哪些适用条

22、件。 设备维修分几个等级，各级维修的目标是解决哪些设备问题？ 设备维护的工作主要包括哪几项？ 设备维修管理的趋势是什么？ 找一家你熟悉的企业（不论规模大小），了解其设备管理情况，分析一下由于设备维护不当而引起的损失。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著判断题 设备综合效率是指设备在整个寿命周期内设备的输出与输入之比。其中，输出包括达到规定条件和没有达到规定条件下的生产量。 全面生产维修制是在设备综合工程学的基础上发展起来的。 设备维修体制经历了事后修理、预防维修、生产维修、维修预防和设备综合管理等五个阶段。 设备综合工程学和全面生产维修制都以提高设备综合效率为研究目的。 全面生产维修制是实现精细生

23、产的条件之一。 事后修理主要适用于小型、不重要设备的维修。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著 生产维修是预防维修和事后修理的结合：重点设备采用预防维修，对生产影响不大的一般设备采用事后修理。 预防维修和维修预防是同一种设备维修体制。 设备综合管理包括起源于英国的设备综合工程学和日本的全面生产维修制。 维修预防在设备维修方面的重大突破是从设备的设计和制造阶段就考虑设备的维修保养工作。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著选择题1. 设备综合工程学的特点不包括下述哪一项？ A）以设备的整个寿命周期作为管理和研究的对象； B）将设备最经济的寿命周期费用作为研究目的； C）强调全面的、综合的管理； D）强调设

24、备的设计、使用和费用的信息反馈； E）强调从最高领导到第一线工人全体成员的参加。 2. 下述哪一种方法不属于计划预防修理制的方法？ A）标准修理法； B）定期修理法； C）检查后修理法； D）项目修理法。 3. 全面生产维修制的基本思想不包括下述哪一项？ A）全效率； B）全系统； C）全过程管理； D）全社会推动；E）全员参与 生产与运作管理陈荣秋、马士华编著4. 全面生产维修制的主要内容不包括下述哪一项？ A）日常点检； B）计划修理、改善性维修、故障修理三种机制相结合； C）维修记录分析； D）抽样检验分析； E）开展5S活动、经常进行全面生产维修制的教育。 5. 设备维护的基本决策有哪

25、些？ A）集中维修与分散维修的选择； B）委托维修与自行维修的选择； C）备用设备问题和更换年限决策； D）预防性维修与事后修理的选择，以及维修人员的确定； E）以上全部。生产与运作管理陈荣秋、马士华编著计算题1. 一个企业的维修车间有三个相同的修理小组。出故障的机器送到修理小组服从泊松分布，平均到达率为15台/小时。每一个修理中心修好机器的速度服从泊松分布，平均修复率为6台/小时，因此要考虑有足够大的停放待修机器所需的面积。 （1）机器不能生产的平均时间是多长？ （2）如果一台机器占用40平方米的话，那么待维修的机器平均要占用多大的面积？ 生产与运作管理陈荣秋、马士华编著2、一个维修车间使用365号密封胶用于维修某种机器。如果车间需要用此密封胶而库存又没有