17-第十七章 维护与可靠性

1、PrinciplesofOperationsManagement 第十七章维护与可靠性主要内容Outline17.1维护与可靠性的战略重要性TheStrategicImportanceofMaintenanceandReliability17.2可靠性Reliability改进单个兀件ImprovingIndividualComponents提供冗余ProvidingRedundancy17.3维护Maintenance预防维护+故障维修实施预防维护ImplementingPreventiveMaintenance初期故障率+设备维护成本观念提高修理能力IncreasingRepairCapa

2、bilities17.4全面生产维护Maintenance设计+考虑设备总成本+制定预防维护计划+员工培训17.5制定维护策略的方法TechniquesforEnhancingMaintenance仿真Simulation专家系统Expertsystems回中石油在青岛的石油管道爆炸事件回切尔诺贝利核电站事故回北京喜隆多商场大火损失千万石景山区苹果园南路的喜隆多商场发生大火回煤矿瓦斯爆炸事故0梦想787电池和机身结冰0汽车保养和维护0交通事故0重庆在建长江大桥垮塌0福特航母50年，福特级的开发费用为56亿美兀，但其中有32亿是用来开发航母所需的新式技术与系统，真正用在海军造舰转换（Shipbu

3、ildingConversion,Navyappropriation,SCN）以进行此级船舰细节设计的拨款，反而只有24亿美元。总建造成本为128亿美元;福特级航舰50年的总操作费用预估大约为268亿美元，相较之下，一艘尼米兹级航舰在2004会计年度50年的总操作费用，大约为321亿美元案例奥兰多公用事业服务公司-对电厂检查和维护GlobalCompanyProfile:OrlandoUtilitiesCommission案例迪斯尼公司奥兰多和UPS公司的设备维护0NASA美国国家航空航天局(NationalAeronauticsandSpaceAdministration)简称NASA挑战者

4、的失败维护不好1986年1月28日，挑战者号在进行代号STS-51-L的第10次太空任务时，因为右侧固态火箭推进器上面的一个O形环失效，导致一连串的连锁反应在升空后72秒时，爆炸解体坠毁机上的7名宇航员都在该次意外中丧生航天飞机的维护Maintenanceofspaceshuttles=哥伦比亚Columbia:86,000,000英里里程表86,000,000milesonodometer三引擎3engineseachthesizeofaVW期望几十个发射expectedtomakedozensmorelaunches=维护要求Maintenancerequires600个计算机生成的维护工

5、作600computergeneratedmaintenancejobs3个月周期3-monthturnaround超过100人Morethan100people旅行者1号探测器可靠性旅行者1号(英语：Voyager1)是由美国宇航局研制的一艘无人外太阳系空间探测器，重815千克1977年9月5日发射，截止到2012年6月仍然正常运作。它曾到访过木星及土星，是提供了其卫星高解像清晰照片的第一艘航天器。现在，它是离地球最远的人造飞行器。旅行者1号现时已经进入太阳系最外层边界，目前处于太阳影响范围与星际介质之间。它的主要任务在1979年经过木星系统、1980年经过土星系统1980年11月20日。它

6、也是第一个提供了木星、土星以及其卫星详细照片的探测器。2013年9月12日，美国宇航局NASA确认，“旅行者1号”探测器已飞入恒星际空间，尚属于太阳系中。电池可用期限2025年维护与可靠性的战略重要性StrategicImportanceofMaintenanceandReliability=故障给企业带来的损失Failurehasfarreachingeffectsonafirms运营不佳Operation声誉降低Reputation收益减少Profitability不满的客户Dissatisfiedcustomers无所事事的员工Idleemployees利润变为损失Profitsbeco

7、minglosses减少厂房和设备投资价值Reducedvalueofinvestmentinplantandequipment=维护给企业带来的益处Benefitshasfarreachingeffectsonafirms低运营费用Loweroperatingcosts+降低库存Reducedinventory+更快更可靠的生产量Faster,moredependablethroughput+高的生产率Higherproductivity+质量提升Improvedquality+持续改进Continuousimprovement+产能提高Improvedcapacity+Maintenanc

8、eBenefitsReducedinventoryImprovedcapacityFaster,moredependablethroughputHigherproductivityContinuousimprovementImprovedqualityTransparencyMasterstoaccompanyHeizer/Render-2004byPrenticeHall,Inc.,UpperSaddleRiver,N.J.07458PrinciplesofOperationsManagement,5e,andOperationsManagement,7e=设备维护和可靠性Maintenan

9、ceandReliability0设备维护和可靠性的目标:维持系统能力，控制成本Theobjectiveofmaintenanceandreliabilityistomaintainthecapabilityofthesystemwhilecontrollingcosts0维护maintenance:包括所有涉及保持系统设备处于正常工作状态的活动；Maintenanceisallactivitiesinvolvedinkeepingasystemsequipmentinworkingorder肯设备维护策略：Maintenance实施预防维护Implementingorimprovingpre

10、ventivemaintenance提高修理能力和速度Increasingrepaircapabilityorspeed0可靠性reliability:指的是一种概率，即在规定条件下，机器部件和产品正常运行一定时间的概率。Reliabilityistheprobabilitythatamachinewillfunctionproperlyforaspecifiedtime肯设备可靠性策略：Reliability改善单个单元Improvingindividualcomponents提供冗余ProvidingredundancyMaintenanceStrategyEmployeeInvolvem

11、ent2006PrenticeHall,Inc.17-11图17-1良好的设备维护和可靠性策略需要员工参与和程序保证17.2可靠性案例：NASA提高航天器的可靠性：提高每个零部件的可靠性+装有备用系统提供冗余。案例：医院+数据中心一般有备用电+数据中心会对数据进行备份改善单个单元串联系统随着零部件的增加故障率会快速增加,可通过提高零部件可靠性来提高系统可靠性。0系统可靠性计算公式:RenabintyImprovingindividualcomponentsRs=R1xR2xR3xxRnwhereR=reliabilityofcomponent1R2=reliabilityofcomponent

12、2andsoon17-122006PrenticeHall,Inc.0整个系统的可靠性1008040n19998=7-1=10、OverallSystemReliability96Averagereliabilityofeachcomponent(percent)Figure17.217-132006PrenticeHall,Inc.0测量可靠性的基本单位是产品故障率productfailurerate,FRProductFailureRate(FR)BasicunitofmeasureforreliabilityNumberoffailuresNumberoffailuresFR(%)=Nu

13、mberofunitstestedx100%FR(N)=Numberofunit-hoursofoperatingtimeMeantimebetweenfailuresMTBF=-2006PrenticeHall,Inc.017-15故障率衡量的是在所有测试的产品中出现的故障产品比率，记为FR(%)；FR(%)=出现的故障产品数/测试的产品数1O0%0或者是一段时间内出现的故障次数FR(N)FR(N)=出现的故障次数/运行的累积小时数100%0在分析设备可靠性最常用的方法是计算平均故障间隔时间meantimebetweenfailures,MTBFMTBF=1/FR(N)=运行的累积小时数/出

14、现的故障次数MaintenanceandReliability FailureRateExample20airconditioningunitsdesignedforuseinNASAspaceshuttlesoperatedfor1,000hoursOnefailedafter200hoursandoneafter600hours2FR(%)=缶(100%)=10%20,000-1,200=failure/unithrMTBF=而0丽=9,434hrs17-162006PrenticeHall,Inc.17.2.2提供冗余航天飞机+核电站+防洪系统+8级防震住宅楼都有冗余设计和制造案例-F-

15、14战斗机快速起飞，快速减速；软件中10%控制飞机飞行+40%自动监测+校验+50%冗余-实现了系统的稳定性。提高系统可靠性，需要增加冗余redundancy，增加系统的备用件，进行并行配置。提供冗余增加可靠性ProvidingRedundancyProvidebackupcomponentstoincreasereliability广Probability广ProbabilityProbabilityoffirst+ofsecondxofneedingcomponentcomponent八second匕workingworkingcomponent)(.8)+(8)x(1-8)=8+.16.

16、962006PrenticeHall,Inc.17-18PrinciplesofOperationsManagementMaintenanceandReliabilityPrinciplesofOperationsManagement 回并联系统的可靠性民航飞机有副驾驶员RedundancyExampleRRR12310-9q810-991AredundantprocessisinstalledtosupporttheearlierexamplewhereRs=-713Reliabilityhasincreasedfrom-713to-94=-9+-9(1-9)x-8+-8(1-8)x-99=

17、-9+(-9)(-1)x-8+(-8)(-2)x-99=-99x-96x-99=-942006PrenticeHall,Inc.17-1917.3维护=设备维护可分为两种类型Twotypesofmaintenance：预防维护+故障维护肯预防维护preventivemaintenance:是指通过实施例行检查和保养使设备处于良好的维护状态。Preventivemaintenance-routineinspectionandservicingtokeepfacilitiesingoodrepair+设计技术+人员体系+持续改进肯故障维护breakdownmaintenance:当设备出现故障时，

18、必须进行紧急维修或优先维修。Breakdownmaintenance-emergencyorpriorityrepairsonfailedequipment案例-哈博望远镜成像系统故障维修肯成本分析：一般来讲：预防维护成本小于故障维护。实施预防维护ImplementingPreventiveMaintenance0案例-电子企业+汽车企业电子企业疲劳测试+汽车质保。预防维护意味着我们要能够确切的知道系统何时需要保养或何时需要维修；在一个产品的生命周期里，故障将以不同的概率出现；初期故障率infantmortality会出现在很多产品中电子企业对产品进行疲劳测试LifetimeFailureRa

19、tesTransparencyMasterstoaccompanyHeizer/Rende-17-182004byPrenticeHall,Inc.,UpperSaddleRiver,N.J.07458PrinciplesofOperationsManagement,5e,andOperationsManagement,7e0需要知道当一个系统需要维护服务或很可能出现故障Needtoknowwhenasystemrequiresserviceorislikelytofail0产品一般都存在高初期故障率Highinitialfailureratesareknownasinfantmortalit

20、y0一旦产品稳定,平均无故障时间一般遵循正态分布Onceaproductsettlesin,MTBFgenerallyfollowsanormaldistribution0完好的报告和记录可以帮助决定何时应该进行预防性维护Goodreportingandrecordkeepingcanaidthedecisiononwhenpreventivemaintenanceshouldbeperformed。许多先进的设备维护系统都实现了计算机化飞机+汽车+0计算计化的设备维护系统ComputerizedMaintenanceSystemOutputReportsInventoryofsparepar

21、tsrtingDataentry一Workrequests一Purchase-PersonneldataWithskillsiwages,etc./DataFilesEquipmentfile丿withpartslist良好检修能力的特征：IncreasingRepairCapabilities:FeaturesofAGoodMaintenanceFacilityPrinciplesofOperationsManagement15MaintenanceandReliabilityPrinciplesofOperationsManagement 肯训练有素的员工Well-trainedperso

22、nnel肯充足的资源Adequateresources肯制定修理计划和排列优先顺序的能力Abilitytoestablisharepairplanandpriorities肯制定物料计划能力和权力Abilityandauthoritytodomaterialplanning肯识别故障原因的能力Abilitytoidentifythecauseofbreakdowns肯设计方法以延长平均故障间隔的能力AbilitytodesignwaystoextendMTBFO经理必须决定在哪里进行维修操作员维修部门制造商现场服务维修站服务设备返修OperatorMaintenancedepartmentMa

23、nufacturersfieldserviceDepotservice(returnequipment)CompetenceishigheraswemovetotherightPreventivemaintenancecostslessandisfasterthemorewemovetotheleft越向左移动，预防维护成本越低，速度越快越向右移动，维护能力越强17.4全面生产维护TotalProductiveMaintenance(TPM)全面生产维护totalproductivemaintenance,TPM:将TQM理念引入到预防维护实践中，通过员工授权和精确的记录维护来减少系统偏差。O

24、核心思想肯设计可靠的、易于操作和维护的机器设备；Designingmachinesthatarereliable,easytooperate,andeasytomaintain肯购买设备时关注总成本，并将服务和维护费用考虑在内；Emphasizingtotalcostofownershipwhenpurchasingmachines,sothatserviceandmaintenanceareincludedinthecost福特是用总成本$268亿肯制定预防维护计划，实现操作员、维护部门以及维修站服务的最佳结合;Developingpreventivemaintenanceplansthatutilizethebes