设备管理发展新趋(设备可靠性教程09)资料课件

设备管理发展新趋势潘尔顺副教授上海交通大学工业工程与管理系10/16/2023pes@62932181设备管理发展新趋势潘尔顺副教授10/9/2023pes@s1主要内容当代设备管理发展特征从预防维修到状态维修以利用率为中心的维修（ACM）全面计划质量维修（TPQM）适应性维修（AM）可靠性维修（RBM）以可靠性为中心的维修管理（RCM）费用有效维修主要内容当代设备管理发展特征2当代设备管理发展特征当代设备朝着集成化、大型化、连续化、高速化、精密化、自动化、流程化、综合化、计算机化、超小型化、技术密集化的方向发展；一方面，要求企业增加设备的自诊断能力和可维修性，要求设备具有更高的可靠性，甚至引入无维修设计；另一方面，呼唤更良好的售后服务和社会化维修力量，减轻企业设备维修的负担。当代设备管理发展特征当代设备管理发展特征当代设备朝着集成化、大型化、连续化、高速3当代设备管理发展特征维修和操作人员的变化趋势当代设备管理发展特征维修和操作人员的变化趋势4当代设备管理发展特征维修和操作人员技术含量发展趋势当代设备管理发展特征维修和操作人员技术含量发展趋势5当代设备管理发展特征设备管理业务——1、技术管理前期管理：包括规划、选型决策、采购、合同管理、安装、调试、初期管理等内容；设备台帐管理（即资产管理）；设备使用和维护管理：标准化作业体系；点检状态检测和诊断分析、维修计划的生成；备品、备件、材料管理；改造、更新管理；专业管理：包括压力容器、化学设备等管理。当代设备管理发展特征设备管理业务——1、技术管理前期管理：包6当代设备管理发展特征设备管理业务——2、经济管理投资方案技术经济分析、评估；设备经济寿命与折旧；寿命周期费用（LCC）、寿命周期效益、设备综合效率分析；外协项目价格体系管理；备件结构模型与备件流动资金。当代设备管理发展特征设备管理业务——2、经济管理投资方案技术7当代设备管理发展特征国际上设备管理体系的历史进展兼修时代：操作工=维修工专修时代：分工：操作工专门操作，维修工专门维修特点：坏了才修。1、第一代：事后维修阶段（BM，BreakdownMaintenance）1950年前当代设备管理发展特征国际上设备管理体系的历史进展兼修时代：操8当代设备管理发展特征国际上设备管理体系的历史进展两大体系：前苏联为首的计划预修制美国为首的预防维修制2、第二代：预防维修阶段（PM，PreventMaintenance）1950-1960年当代设备管理发展特征国际上设备管理体系的历史进展两大体系：29当代设备管理发展特征国际上设备管理体系的历史进展理论根据：摩擦学、磨损理论；优点：可以减少非计划（故障）停机，将潜在的故障消灭在萌芽状态；缺点：经济性考虑不够；由于计划准确性的影响，可能产生维修过剩或维修不足，不注意设备的基础保养。前苏联为首的计划预修制当代设备管理发展特征国际上设备管理体系的历史进展理论根据：摩10当代设备管理发展特征国际上设备管理体系的历史进展理论根据：摩擦学、周期检查、诊断；优点：减少故障停机，检查后的计划维修可以减少了部分维修的盲目性。缺点：受检查手段和人经验的制约，仍可能使计划不准确，造成维修冗余或不足。美国为首的计划预修制当代设备管理发展特征国际上设备管理体系的历史进展理论根据：摩11当代设备管理发展特征国际上设备管理体系的历史进展事后维修（BM）预防维修（PM）改善维修（CM）维修预防（MP）3、第三代：生产维修阶段PM（ProductiveMaintenance）1960-1970当代设备管理发展特征国际上设备管理体系的历史进展事后维修（B12当代设备管理发展特征国际上设备管理体系的历史进展综合工程学全员生产维修设备综合管理4、第四代：各种设备管理模式并行阶段（1970年至今）当代设备管理发展特征国际上设备管理体系的历史进展综合工程学413从预知维修到状态维修何为预知维修预知维修（PredictiveMaintenance）产生于计划预防维修之后，主要依赖于早期落后的计算机系统和软件来记录故障和评估系统。由于缺乏完整，连续的数据采集系统，常使设备系统的预测不准确。这一管理模式毕竟向传统的以时间为基础的（TimedBasedMaintenance，又称TBM）预防维修体制提出挑战，随着检测手段的进步和计算机的发展，80年代形成了完善的体制，即状态维修。从预知维修到状态维修何为预知维修预知维修（Predictiv14从预知维修到状态维修何为状态维修所谓以状态为基础的维修体制（ConditionBasedMaintenance，简称CBM），是相对于事后维修和以时间为基础的预防维修（TBM）而提出的。其定义为：在设备出现了明显的劣化后实施的维修，而状态的劣化是由被监测的机器状态参数变化反映出来的。从预知维修到状态维修何为状态维修所谓以状态为基础的维修体制（15从预知维修到状态维修状态维修的特点和要求CBM要求对设备进行各种参数测量，随时反映设备实际状态。这种预防维修方式的维修作业一般没有固定的间隔期，维修技术人员根据监测数据变化趋势作出判断，再确定设备的维修计划。因此对CBM来说，设备诊断技术的应用十分重要。在CBM体制中，对每一台设备都应由一套监测和状态检查方法。从预知维修到状态维修状态维修的特点和要求CBM要求对设备进行16从预知维修到状态维修各种维修体制对设备停机的影响从预知维修到状态维修各种维修体制对设备停机的影响17从预知维修到状态维修CBM制度的三个等级CBM（III）：最简单、费用最低的一种，配备简易手提式状态检测仪器，由检测人员对设备进行巡回定期检查；CBM（I）：最高级、费用最多的一种，设备上配备永久的监测系统，这些系统一般可以通过计算机就进行自动故障检测功能，有相应的报警装置，这种检测系统一般配备在关键（瓶颈）生产线或设备部位上，即那些一旦出现故障会造成重大损失的设备上。CBM（II）：其效能和费用及级别介于上述两个等级之间。从预知维修到状态维修CBM制度的三个等级CBM（III）：最18从预知维修到状态维修不同维修制度的维修总费用计算从预知维修到状态维修不同维修制度的维修总费用计算19以利用率为中心的维修（ACM）何为ACM以利用率为中心的维修（AvailabilityCenteredMaintenance，简称ACM），是把设备利用率放到第一位来制定维修策略的维修方式。它和以可靠性为中心的适应性维修体制有相似之处，但也有自己的特点。以利用率为中心的维修（ACM）何为ACM以利用率为中心的维修20以利用率为中心的维修（ACM）ACM把当代维修方式分成五类定期维修；视情维修；事后维修；机会维修；改进（设计）维修。以利用率为中心的维修（ACM）ACM把当代维修方式分成五类定21以利用率为中心的维修（ACM）维修方式的选择以利用率为中心的维修（ACM）维修方式的选择22以利用率为中心的维修（ACM）维修规划编制的流程根据生产流程，确定单台关键设备。也就是说，我们对流程上的哪些关键设备进行重点管理；根据维修数，即故障停机对利用率的影响，按照以利用率为中心的思想进行排序，优先考虑那些对利用率影响大设备；通过状态监测和故障分析，确定设备的故障模式，再以不同的故障模式选择不同的维修方式。根据生产安排，编制单台设备的维修计划；结合维修力量的调配和平衡，形成整套设备维修规划。以利用率为中心的维修（ACM）维修规划编制的流程根据生产流程23以利用率为中心的维修（ACM）维修方式选择的大致思路易于预测，发生频繁，随机性较大的故障倾向采用视情维修；平均故障间隔较长，规律明显，以磨损，老化为主的故障，倾向采用定期维修；定期维修的设备，可以根据生产，计划的忙闲，定单的要求，结合年，节假日，灵活调整停机维修时间，此即为机会维修；对于进入耗损期的设备，倾向采用改进维修方式；对于不重要的，有冗余，备份设备，非主流程上的设备，倾向采用事后维修方式。以利用率为中心的维修（ACM）维修方式选择的大致思路易于预测24以利用率为中心的维修（ACM）维修规划编制的流程以利用率为中心的维修（ACM）维修规划编制的流程25以利用率为中心的维修（ACM）ACM需要的两个条件第一，由于需要维修数据，故障模式作为支持，这个体制更需要加强对设备的了解，加强设备的维修数据统计记录；第二，由于需要选择以监测为主的视情维修，以改进设计为主的改进维修，以充分利用生产空隙为主的机会维修，以及传统的定位维修和事后维修，无论从管理上还是从技术上，都需要更多的技巧和经验。以利用率为中心的维修（ACM）ACM需要的两个条件第一，由于26全面计划质量维修（TPQM）何为TPQM全面计划质量维修（TotalPlanningQualitativeMaintenance，简称TPQM），是一种以设备整个寿命周期内的可靠性，设备有效利用率以及经济性为总目标的维修技术和资源管理体系。其内涵是：维修范围的全面性——对维修职能作全面的要求。维修过程的系统性——提出一套发挥维修职能的质量标准；维修技术的基础性——根据维修和后勤工程的原则，以维修技术为工作的基础。全面计划质量维修（TPQM）何为TPQM全面计划质量维修（T27全面计划质量维修（TPQM）TPQM维修职能的十个要素全面计划质量维修（TPQM）TPQM维修职能的十个要素28全面计划质量维修（TPQM）TPQM维修职能的十个要素管理与组织——建立合理的组织机构及相应的职责规定；组态管理——对设备的实际状况，功能特性以及设备鉴定的技术文件作为综合性的管理；后勤保障——对保障维修的后勤项目，如零件修理，专用工具，测试设备，技术工人和计算机软硬件作出明确的规定和有效管理；质量考核标准——整个维修过程及各项要素均制定质量考核标准，加以严格管理；工作控制——对工作计划，进度安排和具体实施过程加以控制。全面计划质量维修（TPQM）TPQM维修职能的十个要素管理与29全面计划质量维修（TPQM）TPQM维修职能的十个要素维修管理信息系统——包括计划与调度，设备跟踪与记录，维修效果与质量标准的比较及数据报告等项目的手工或计算机管理；维修任务——把需要执行的预防维修，预测维修，恢复性维修和闲置设备维修等任务的范围，频次和责任者均作出明确规定；技术文件——把图纸，技术说明书等与维修活动相关的技术文件加以有效的管理；维修技术——维修人员应能保证正确地使用工具，执行维修工艺，准确地评价维修计划执行的效果；人事——保证维修人员在培训后，能够掌握维修任务中规定的各项要素。全面计划质量维修（TPQM）TPQM维修职能的十个要素维修管30全面计划质量维修（TPQM）TPQM的实施过程全面计划质量维修（TPQM）TPQM的实施过程31全面计划质量维修（TPQM）TPQM实施过程可以分成以下单元管理单元；选择单元；开发单元；实施单元；执行单元；评价单元；反馈。全面计划质量维修（TPQM）TPQM实施过程可以分成以下单元32全面计划质量维修（TPQM）要作到TPQM，应该目标明确且坚定不移；以设备维修的需求和维修技术提高的需求为动力；为计划工作作好充分准备，保障计划的顺利进行；任用经过培训和有能力的人担任工作；制定正确，详细的维修程序，使小组成员充满自信；每日都有计划；设置专门机构进行成果评价，不断把目标，标准与工作实际进行比较；不断地改进工作。全面计划质量维修（TPQM）要作到TPQM，应该目标明确且坚33适应性维修（AM）背景随着企业设备不断朝着大型化，复杂化和自动化方向发展，设备在生产上的重要性日益增大。如何使企业的生产活动适应市场形势的变化，成为一个重要课题。从设备管理方面来看，随着产量的变化，设备劣化的发展，诊断技术的进步及周围各种条件的变化，其体制，方式，方法也应作适应性的变化，为此，以日本某些钢铁企业为首，提出为迎接21世纪的适应性维修（AdaptiveMaintenance，简称AM）的概念。这一新管理模式的核心，是把综合费用降到最低。适应性维修（AM）背景随着企业设备不断朝着大型化，复杂化和自34适应性维修（AM）维修方式与综合费用的关系图—图6-8适应性维修（AM）维修方式与综合费用的关系图—图6-835适应性维修（AM）找到费用最小点必须解决的问题：要把设备故障造成的生产损失、维修费用定量化；确定计算综合费用的经验公式或理论公式；确定能够反映不同时期维修方式的变化。适应性维修（AM）找到费用最小点必须解决的问题：要把设备故障36适应性维修（AM）以费用的定量计算确定维修方式维修方式确定的逻辑过程——把每个管理单元固有的基础数据11项、适应性维修（AM）数据7项的定量值输入计算机，求出每一维修方式及点检对象的平均故障间隔期（MTBF）与平均修理间隔期（MTBR）。再根据计算得到的各项费用，计算并确定综合费用最小的维修方式。同时，给出最佳点检周期。适应性维修（AM）以费用的定量计算确定维修方式维修方式确定的37适应性维修（AM）以费用的定量计算确定维修方式设备劣化模型——在开发维修方式决策系统时，需要把设备的劣化作模型化处理。一般把劣化分为三个阶段： —从设备使用开始到安全无缺陷的稳定阶段； —缺陷发生的阶段； —从缺陷到故障的阶段。适应性维修（AM）以费用的定量计算确定维修方式设备劣化模型—38适应性维修（AM）以费用的定量计算确定维修方式缺陷检查概率的计算式中：——技术上缺陷检查概率，即当对存在的缺陷的部件进行诊断时，能够检测出缺陷的概率，它是以点检结果或实绩数据为基础的； ——点检周期概率，即当按照某一周期对设备点检时，恰好发生缺陷的概率。适应性维修（AM）以费用的定量计算确定维修方式缺陷检查概率的39适应性维修（AM）以费用的定量计算确定维修方式生产损失的定量化——生产损失是指由于外部原因或生产线本身的缺陷、故障而造成的停机损失。一般包括：能源供应短缺造成的损失，合格品率降低损失何设备故障减产损失等。适应性维修数据变更的模拟——在AM数据变化时，维修方式也应作出相应调整，计算机则依据输入的数据进行模拟，给出维修方式的比例选择。适应性维修（AM）以费用的定量计算确定维修方式生产损失的定量40适应性维修（AM）计算机模拟输出的维修方式比例适应性维修（AM）计算机模拟输出的维修方式比例41适应性维修（AM）维修方式决策的逻辑框架适应性维修（AM）维修方式决策的逻辑框架42适应性维修（AM）以经验法则决定维修方式的逻辑框架适应性维修（AM）以经验法则决定维修方式的逻辑框架43适应性维修（AM）以经验法则决定维修方式的逻辑框架适应性维修（AM）以经验法则决定维修方式的逻辑框架44适应性维修（AM）以经验法则决定维修方式的逻辑框架适应性维修（AM）以经验法则决定维修方式的逻辑框架45适应性维修（AM）重要度级别适应性维修（AM）重要度级别46适应性维修（AM）点检/检查的有效性分析适应性维修（AM）点检/检查的有效性分析47可靠性维修（RBM）何为可靠性维修所谓的可靠性维修（ReliabilityBasedMaintenance，简称RBM），是继被动维修（ReactiveMode），预防维修，预测维修之后，新发展起来的以主动维修（ProactiveMaintenance）为导向的维修体制。这一体制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。只要以上的三种维修策略相互配合好，并充分发挥各自的作用，就可以使设备获得最高可靠性。这也是称之为可靠性维修的原因。可靠性维修（RBM）何为可靠性维修所谓的可靠性维修（Reli48可靠性维修（RBM）可靠性维修的特征和目标可靠性维修是由预防维修，预测维修和主动维修有机组合而成的。可靠性维修应尽量避免被动维修，因为它可导致过多的非计划停机。预防维修的采用，虽可减少非计划停机，却可能造成维修过剩，因此应加以适当空驶。预测维修可预先采取维修措施，既减少停机，又可减少维修过剩，是值得提倡的方式，但不可能从根本上消灭故障；主动维修则致力于从根本上消除故障隐患，延长大修理周期，不断改善系统功能；可靠性维修所要达到的目标主要是：详细掌握设备信息，积极减少设备故障，根本延长设备寿命，显著减少维修费用。可靠性维修（RBM）可靠性维修的特征和目标可靠性维修是由预防49可靠性维修（RBM）预防维修预防维修又成为以时间间隔为基础的维修。它也是常用的可靠性维修方法，成功的预防维修费用比被动维修降低30%，把定期预防维修与预测结合起来，根据预测适当延长大修理时间间隔，在预定的时间再进行检查预测，则可以大大避免为过剩的浪费。可靠性维修（RBM）预防维修预防维修又成为以时间间隔为基础的50可靠性维修（RBM）预测维修预测维修是通过测量设备状态，识别即将出现的问题，预计故障修理时机，以减少设备损坏。预测维修的优点：可预先知道设备状态，对维修备件和工具作好充分准备，节约了维修停机时间。由于事先检测造成质量劣化的潜在故障，有利于产品质量的控制，减少废品损失，还有利于减少由于振动等原因造成的能源消耗，因此避免了一些灾难性的故障，提高了设备运行的安全性。预测维修的基础是振动监测，其他的预测维修技术还有油质和磨粒分析，红外热象分析等。可靠性维修（RBM）预测维修预测维修是通过测量设备状态，识别51可靠性维修（RBM）主动维修—其目的是应用先进的方法和修复技术来显著地延长机器寿命。主动维修的理想目标是永久消灭故障。其主要优点有：找出重复故障，通过改进设计加以消除；通过性能检验，确保维修后的设备无故障隐患；按精度标准维修和安装；辨认和消除各种影响设备寿命的因素。可靠性维修（RBM）主动维修—其目的是应用先进的方法和修复技52可靠性维修（RBM）“永久修复”的主动维修技术包括：故障根源分析——设备早期故障的故障根源一般如图所示。维修工作不应局限于解决表面故障问题，而应认真推敲深层次的原因，力求从根本上解决问题；精细的大修理和安装；购置或维修设备均应有技术规范；建立大修理的验收合格证制度；可靠性维修，对设备进行重新设计，修改设计，改进部件技术要求等。可靠性维修（RBM）“永久修复”的主动维修技术包括：故障根源53可靠性维修（RBM）设备早期故障原因—图6-12可靠性维修（RBM）设备早期故障原因—图6-1254可靠性维修（RBM）三种维修策略的平衡关系—图6-13可靠性维修（RBM）三种维修策略的平衡关系—图6-1355可靠性维修（RBM）可靠性维修策略—图6-14可靠性维修（RBM）可靠性维修策略—图6-1456可靠性维修（RBM）可靠性维修功能的总体框架—图6-15可靠性维修（RBM）可靠性维修功能的总体框架—图6-1557以可靠性为中心的维修管理（RCM）何为RCM以可靠性为中心的维修管理（ReliabilityCenteredMaintenance，简称RCM），属于第三代维修管理的具有代表性的模式。这一设备管理模式强调以设备的可靠性，设备故障后果，作为制定维修策略的主要依据。按照以可靠性为中心的维修管理模式，首先应对设备的故障后果进行评价，分析并综合出一个有关安全，运行经济性和维修费用节省的维修策略。另外，在制定维修策略时，自觉地以故障模式的最新探索成果为依据。也就是说，以可靠性为中心的维修管理，是综合了故障后果和故障模式的有关信息，以运行经济性为出发点的维修管理模式。以可靠性为中心的维修管理（RCM）何为RCM以可靠性为中心的58以可靠性为中心的维修管理（RCM）1、关于故障后果的评价潜在故障问题——目前对设备无直接影响，而故障一旦发生则后果严重；安全故障问题——故障一旦发生，会造成人身或生命安全；运行故障问题——故障一旦发生，影响生产运行何修理的直接费用；非运行故障问题——此故障一般不影响生产运行，但影响修理费用。图6-16以可靠性为中心的维修管理（RCM）1、关于故障后果的评价潜在59以可靠性为中心的维修管理（RCM）故障后果与维修策略的选择图6-16以可靠性为中心的维修管理（RCM）故障后果与维修策略的选择图60以可靠性为中心的维修管理（RCM）以可靠性为中心的维修管理对于故障特性的研究图6-17不同的故障特征曲线以可靠性为中心的维修管理（RCM）以可靠性为中心的维修管理对61以可靠性为中心的维修管理（RCM）RCM对于潜在性故障和功能性故障的研究图6-18故障的P-F间隔以可靠性为中心的维修管理（RCM）RCM对于潜在性故障和功能62以可靠性为中心的维修管理（RCM）RCM和维修策略对潜在故障使用强制性的预防维修。通过在线或周期性的故障检查来寻找故障；对危害安全的故障使用强制性的预防维修方法。如果没有可以使故障灾害降低的维修方法，则应考虑设备或部件的重新设计；运行和非运行的经济性故障，则根据经济合理性来决策到底使用何种维修方式；对于那些找不到可行的预防维修方法所能解决的问题，可以采用技术改造，重新设计何改装的方式解决。以可靠性为中心的维修管理（RCM）RCM和维修策略对潜在故障63以可靠性为中心的维修管理（RCM）RCM的故障诊断和维修方法状态检测技术。现在大约有包括振动检测和油液分析在内的150~200种检测技术；根据产品质量变化来诊断设备故障的技术；设备性能检测技术；人的感觉检查，即凭视、听、触、嗅来检查设备状态变化。以可靠性为中心的维修管理（RCM）RCM的故障诊断和维修方法64以可靠性为中心的维修管理（RCM）RCM对维修资源的合理调配外部承包者——外部承包者在集中高水平维修力量，维修工具等方面有一定优势。他们可以承担的工作有：分散的设备，如交通、起重工具、超触正常工作量的停产大修，费用便宜的工作等；多技能操作者——设备自动化程度的提高，使操作工人成为机器的看管者。为了充分发挥这些工人的作用，应培养多技能工，他们是“TPM”的主力军；企业内部的维修部门——在相当一段时间内，企业内部的维修部门还应保留。他们承担着企业内相当一部分的维修任务。以可靠性为中心的维修管理（RCM）RCM对维修资源的合理调配65以可靠性为中心的维修管理（RCM）RCM关于维修力量调配的三角坐标平衡点—图6-19以可靠性为中心的维修管理（RCM）RCM关于维修力量调配的三66以可靠性为中心的维修管理（RCM）RCM备件储备模型—图6-20以可靠性为中心的维修管理（RCM）RCM备件储备模型—图6-67以可靠性为中心的维修管理（RCM）RCM实施第一阶段——为利用以可靠性为中心的维修管理的思想和技术，评价故障后果和选择预防性措施。这个阶段结束后，将形成一个全厂设备维修需求的全面总结或计划系统，这一计划应该使总维修工作量显著减少；第二阶段——利用第一阶段的结果，制定劳力和备件管理政策，视实际情况对现有管理状况加以调整；第三阶段——设计各种系统和执行程序，以保证第一阶段和第二阶段计划顺利进行。以可靠性为中心的维修管理（RCM）RCM实施第一阶段——为利68费用有效维修（CEM）何为CEM费用有效维修（