第15章 设备维修管理

生产与运作管理

Production&OperationsManagement华中科技大学管理学院TheSchoolofManagement，HUST陈荣秋马士华RongqiuChenandShihuaMa《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：EAM系统使设备管理人员放心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。A公司是一个拥有50亿元资产、1600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（燃气）的结构和特性。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。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

设备管理水平的高低直接影响企业的计划、交货期、生产过程的均衡性等方面的工作；设备管理水平的高低直接关系到企业产品的产量和质量；设备管理水平的高低直接影响着产品制造成本的高低；设备管理水平的高低关系到安全生产和环境保护；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状态维修（Condition-basedMaintenance）和智能维修（IntelligentMaintenance）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平均故障期(meantimebetweenfailure,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。

平均维修时间（meantimetorepair，MTTR），是指修理时间R的期望值。

可用性（availability），是指机器运行时间的平均值：

《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著机器零件的磨损规律

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”。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。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IIIIII正常区劣化区t图15－2：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

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。《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法《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著全面生产维修制（TotalProductionMaintenance，简称TPM）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

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

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）。设机器平均故障率为每周0.8，一个维修工人一个星期能修好一台机器（m＝1），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）：

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：1×250＋4×750＝3250（元）。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：

总成本为：2×250＋0.6667×750＝1000（元）。

《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著如果使用3个工人，维修能力为每周修好3台设备，此时总成本为：3×250＋0.3636×750＝1023（元）。

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

讨论总费用最低的零件更换年限问题。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适用于连续工作的设备，也适用于间歇工作的机器。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、马士华编著《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

概念一般认为，企业资产管理（EnterpriseAssetManagement，简称EAM）是在CMMS基础上发展起来的，以现代化的计算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