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设备维修与管理的基本理论,设备维修与管理的基本理论,1.设备维修与管理的基本策略2.三种有影响的设备维修理论3.维修模式的最新发展,1.设备维修与管理的基本策略,设备的基本概念设备维修的基本概念设备维修的三种基本模式 事故维修（BDM） 预防维修（PM） 改善维修（CM）,设备的基本概念,企业生产活动的三要素：劳动力（Man）；原材料（Material ，包括辅助材料、燃料和动力）；设备（Machine ，包括运输工具和建筑物等）。设备的定义：为进行生产投入高额资金而配置的建筑物和器物所形成的固定资产。生产设备的特点：单机容量大型化，流程连续化，结构复杂化，运行自动化，投资大额性，人机匹配性等。,设备管理的基本概念,设备管理的定义：是指设备“一生”的管理，包括研究设计、生产制造（或选择购置）、安装调试，以及使用、维护、更新改造一直到报废为止的设备“一生”所经历的全部过程的管理。设备“一生”的管理也称设备的全寿命管理。设备管理可分为技术管理、经济管理和组织管理。,设备维修的基本概念,设备维修的定义：为保持和恢复设备良好工作状态而进行的一切活动，包括维护和修理工作。维护 为保持设备良好工作状态所做的所有工作，包括：清洗擦拭、润滑涂油、检查校验等；修理 为恢复设备设计功能状态所做的所有工作，包括：检查、故障诊断与排除、全面翻修(大修、中修、小修)。,设备维修的三种基本模式,事故维修（BDM）预防维修（PM）改善维修（CM）,事故维修（BDM）,故障维修，非计划性；1950前占主导地位；操作工专门操作，维修工专门维修；坏了修，不坏不修；用于结构简单、可靠性要求不高或有备用设备的系统。,预防维修（PM）,通过检查、检测发现故障征兆，为防止故障发生，使其保持设计功能状态，在故障发生之前进行的维修活动。预防维修目的是为了消除故障隐患，防范于未然。前苏联（中国）的计划预修制美国的预防维修制（补充了维修的经济性）预防维修可减少事故停机，消除部分潜在故障预防维修有三类：定期维修，预知维修，状态维修,预防维修体制的发展历史（1）,前苏联：19231955期间的不断实践、完善形成； 1939年，出版机器制造企业设备定期修理制度，开始向制造企业推广，二战后得到广泛推行。1955年，颁布机器制造企业工艺设备的统一计划预修制度；预防维修开始作为全苏统一的设备修理制度得到全面推广，对所有的机械、电气等设备都规定了修理复杂系数和修理周期结构，所有的设备维修都按照计划实施。到80 年代，逐步认识到预防维修体制的一些弊端。,防维修体制的发展历史（2）,80 年代后期，依沃奇和卡巴阔夫在机器和设备修理的经济性中提出了改善预防维修体制的一些建议：应把设备的合理运行（即维护保养）放在第一位，把修理放在第二位。企业应重视预防性维护，重视设备状态诊断，以便从根本上改变预防维修制度。应考虑设备的物理老化规律。修理周期结构应更加灵活多样，修理间隔期和修理周期都应是变化的。不应提倡分散式的修理体制（以手工业方式进行修理），应实现修理工作的专业化和机械化。,防维修体制的发展历史（3）,大部分故障依靠事后维修，存在相当的过量维修。应提倡有效的技术诊断方法，科学确定设备维修周期结构，充分发挥机器的潜力。在确定维修工作量和修理间隔期方面应考虑设备实际运行的要求，修理工作量应随修理复杂等级的提高和易修程度的降低有所增加，修理间隔期也应灵活确定。对维修活动应有统一的经济评价方法。修理复杂系数要考虑设备的役龄、负载和类型，反映设备修理与技术维护所需的实际材料和劳力消耗量。在维修周期结构中，应重新确定技术维护和修理的比重。,防维修体制的发展历史（4）,1988年，前苏联对预防维修体制做了重大修改。保留了原制度中的一些基本规定，如用修理复杂系数作为每台设备大修的评价依据、各类设备的修理周期结构等。 新制度中强调预防维修的目标是减少设备运行的总费用。新制度中把技术维护放在首位，把修理放在第二位；强调维修应按设备状况进行，可不按规定的时间维修。维修部门实行独立经济核算；强调在日常维修和计划性检查时，要利用各种设备诊断方法和手断，确定设备的实际技术状态。,防维修体制的发展历史（5）,美国：1925年提出预防维修的概念，其内涵大体与前苏联相同，只是注意了维修的经济性。1954年，在预防维修体制的基础上提出了生产维修的思想。,生产维修体制,生产维修体制采用四种维修方式：维护预防：在设计制造阶段就考虑设备的可靠性和维修性，从根本上防止故障和事故的发生，以减少和避免维修。事后维修：最早期的维修方式，出了故障再修；对于简单或不重要的设备，采用这种维修方式比较经济。预防维修：包括定期维修和预知维修两方面的内容。改善维修：不断利用先进的工艺方法和技术，对设备进行改造，改正设备的某些缺陷和先天不足，提高其先进性、可靠性及维修性，提高设备的利用率。（同技术改造）,预知维修（PDM）,产生于传统预防维修之后，改进了定期维修方式，向传统的以时间为基础的预防维修体制提出了挑战。预知维修依赖于硬件和软件来记录故障和评价系统的早期故障阶段。由于缺乏完整、连续的数据采集系统，故预测不够准确。,从预知维修到状态维修,随着监测手段的进步和计算机的发展，80年代形成了更为完善的体制，即状态维修（CBM）。状态维修是相对事后维修和以时间为基础的预防维修而提出的，其定义是：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。,状态维修（1）,对设备进行各种参数测量，随时反映设备实际状态。根据参数的变化，可以在足够的提前期间发出警报，或采取适当的维修措施。维修作业一般没有固定的间隔期，需要由维修人员根据参数的变化趋势或变化幅值作出判断，再确定设备的维修计划。设备状态监测和故障诊断技术的应用十分重要。,状态维修（2）,每一台设备都应有一套监测或状态检查方法。检查可以是定期的，也可以是连续的，手段多样化。只有数据表明必须进行维修时才安排维修活动。故障状态是预知的维修，可周密计划，因而大大提高了维修效率，减少维修停机时间。 状态维修，也称视情维修，基于故障诊断技术的发展。状态维修可分为三个等级：最高级，配永久性监测系统；最简单级，配简易手提式状态检测仪器，对设备进行巡回检查；中间级，介于两者之间。,改善维修（CM）,对设备进行局部结构或部分系统的改造，消除设备的先天缺陷；为防止特定故障的重复发生；为日常维护、检查、修理方便而进行的改良性维修，目的是提高设备的可靠性、维修性和安全性水平；改善维修常常是设计的修改，应属于设计、制造部门的工作范畴，是维修工作的扩展。,2.三种有影响的维修理论和体制,后勤工程学设备综合工程学全员生产维修体制,后勤工程学（Logistics）（1）,后勤工程学起源于军事工程，是研究武器装备存储、供给、运输、修理、维护的新兴学科。维修方案的确定：根据维修作业复杂程度、对人员技术水平的要求和所需设施来划分，可分为三级：使用部门维修：即用户的现场维修，如定期检查，清扫、维护、调整、局部更换零部件等；中间维修：由固定的专职部门和设施，以流动或半流动方式对设备进行专业化维修；基地维修：这是最高级的维修，由基本固定的专业修理厂进行设备的维修。,后勤工程学（Logistics）（2）,维修策略，是指从一定的技术经济因素考虑，对设备或其零部件所进行的维修方式和程度的规定。在实施具体的维修策略之前，可以先列出若干可行的维修策略，然后按照对设备性能的影响，从经济、技术等方面作综合评价，选出最优方案实施。 按照维修策略的要求，设备可分为不可修复的、局部可修复的和全部可修复的。不可修复的设备（零部件）一般在使用一定时间后自行报废，即采用“弃件”方式处理；局部可修复的设备，可以通过各种灵活方式进行，如修补、部分零件更换等；全部可修复的设备则要求从外到内、从部件到元件均可作无替换的修复。,设备综合工程学（1）,一种寻求设备寿命周期费用最经济的设备管理方法。设备寿命周期费用：设备一生所花费的总费用（设备设置费设备维持费。设备设置费：研究、设计、制造、购置、运输、安装调试等费用。设备维持费：能源、维修、操作工人工资、报废费及与设备有关的各种杂费。,设备综合工程学（2）,研究表明，有些设备的设置费高，但维持费较低；而另一些设备，设置费虽低，但维持费却较高。因此，以设备寿命周期费用最经济为目标进行综合管理是十分必要的。设备一出厂已经决定了设备整个寿命周期的总费用：设备的价格决定着设置费，而可靠性又决定其维持费。,设备综合工程学（3）,设备综合管理的三个方面：工程技术管理、组织管理和财务经济管理。设备管理的具体内容：设备规划、选型和购置；设备安装和调试；设备验收和移交；设备分类和档案管理；设备报废和更新；设备管理机构的设置；维修体系的建立；目标管理；人员管理；各种责任制；使用维护管理；维修管理；故障管理；事故管理；备品配件管理；设备技术和精度管理；材料管理；文件资料管理；等。,设备综合工程学（4）,设备综合工程学是在维修工程基础上形成的，它把设备可靠性和维修性问题贯穿到设备设计、制造和使用的全过程，其研究重点在可靠性和可维修性的设计。强调在设计、制造阶段就争取赋予设备较高的可靠性和可维修性，使设备在后天使用中，长期可靠地发挥其功能，不出或少出故障，即使出了故障也便于维修。设备维修与管理是一个系统工程问题，需要从技术、经济、组织各方面进行整体规划和优化，以达到低成本、高效益的目标。,全员生产维修体制（TPM）,Total Productive Maintenance，1970年由日本提出。对美国生产维修体制的继承，有英国综合工程学的思想，吸收了中国鞍钢宪法中“工人参加、群众路线、合理性建议、劳动竞赛”的做法。定义：以最高的设备综合效率为目标；确立以设备一生为目标的全系统预防维修；设备的计划、使用、维修等部门都参加；企业最高管理层到一线职工都参加；开展小组的自主活动来推动生产维修。特点：全效率、全系统和全员参加。,3 . 设备维修模式的最新发展,以利用率为中心的维修 适应性维修 可靠性维修 以可靠性为中心的维修,以利用率为中心的维修 （ACM）（1）,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，把当代维修方式分成五类： 定期维修（有计划的利用生产空隙）； 事后维修； 机会维修； 改进（计划）维修； 状态维修。,以利用率为中心的维修 （ACM）（2）,分析内容：什么是关键设备？按照停机后的影响来确定。利用率评估，主要依靠故障次数和停机时间这两个数据进行评估。关键设备零部件故障模式评估。首先，按设备是否关键（重要度）加以排序，然后按利用率小大排序，再按零部件的关键程度（故障频率高低、维修耗时长短）排序。选择适当的维修方式。,以利用率为中心的维修 （ACM）（3）,选择适当的维修方式的思路：（1）易于预测、发生频繁、随机性较大的故障，倾向采用状态维修；（2）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；（3）对于定期维修的设备，可以根据生产、计划的忙闲，结合节假日，灵活调整停机维修时间，此即机会维修；（4对于进入耗损期（严重磨损、老化、变形）的设备，倾向采用改进维修方式；对于不重要的，有冗余、备用设备，非主要流程上的设备，倾向采用事后维修方式。,适应性维修（AM）,企业的生产活动要适应市场形势的变化，设备管理的体制、方式、方法也应作适应性的变化。以日本一些钢铁企业为首，提出为迎接21世纪挑战的适应性维修概念。这一方式的核心是把综合费用降到最低。综合费用维修费用生产损失。,可靠性维修（RBM）,RBM是继被动维修、预防维修、预测维修之后发展起来的以主动维修为导向的维修体制。RBM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。RBM强调尽量避免被动维修，控制过剩维修。主动维修：应用先进的方法和修复技术来显著地延长设备的寿命，其目标是永久消灭故障。,以可靠性为中心的维修管理（RCM）,对设备的故障后果进行结构性评价、分析并综合出一个安全、经济和维修费用节省的维修策略。RCM的研究内容： 1、故障后果评价； 2、故障特性研究（呈六种不同形状）； 3、故障诊断和维修方法的研究； 4、维修管理和维修策略的研究。,RCM审查的基本问题,现行的使用环境下，设备的功能及相关的性能标准是什么？什么情况下设备无法实现其功能（功能故障是什么）？引起各功能故障的原因是什么？各故障发生时会出现什么情况（故障影响和后果）？什么情况下各故障至关重要（故障重要程度排序）？做什么工作才能预防各种故障（维修决策）？找不到适当的预防工作应怎么办？,实际上，设备维修人员本身无法完全回答以上这些问题，这是因为许多（甚至很多）答案只能由生产或操作人员提供，对涉及到功能、期望性能、故障影响和故障后果的问题更是如此。因此，对任何设备维修需求的审查应该由一个小组来实施，小组中至少要包含一名负责维修和一名运行的人员。在审查中，小组成员的资历并不比他们对应审查的设备的全面了解程度更为重要，每位小组成员还应受过RCM培训。采用小组工作，不仅可使管理部门有机会系统地利用各小组成员的知识和经验，而且小组成员本身可大大提高对处于运行环境下的设备的了解程度。,面对现实,RCM以后果评价作为维修方法选择的依据,（1）对潜在故障使用强制性的预防维修。（2）对危害安全的故障使用强制性的预防维修方法；若没有降低故障灾害的维修方法，则应考虑设备或部件的重新设计。（3）运行或非运行的经济性故障，应根据经济合理性来决策。维修策略包括：状态维修、预防维修、事后维修和技术改造。,设备故障模式及其概率,A：浴盆曲线 4B：损耗工龄区故障率高，其它不变。 2C：故障率逐渐增高，无损耗工龄区。 5D：初期故障率低，其它时间不变。 7,E：故障率始终不变。 14F：初期故障率高，其它时间不变。 68 根据民用飞机设备和部件的故障统计所得。,RCM的维修模式,如故障特征是以磨损为主，而状态监测又比较困难或费用较大，且平均故障间隔期较长，则应首选定期维修。如同样是磨损故障，或状态监测容易、费用小，或平均故障间隔较短，则应把状态监测放在首位。对于随机故障为主的故障，如平均故障间隔较长，应首选定期维修；对于处于耗损区，则应首选状态维修。如随机故障发生频繁，不论平均故障间隔长短，均应首先考虑改进维修；其中故障间隔较长的故障，还可以依次选择事后、状态维修；而频繁发生的故障，还可以依次选择状态、事后维修方式。,RCM的应用（排序）,收集各类信息：运行要求、限制条件、主系统、子系统部件的功能和位置、关联性和独立性。系统功能划分：构造代表电厂功能系统的可用性图（ABD），表明子系统和各系统之间的独立性和相关性。故障树分析：在ABD上标明每系统故障之间的关系，故障模化做到每一个部件。按可用性排序：计算平均故障时间（MTBF）和平均停机时间（MDT）；根据每一部件对系统可用率的贡献，进行排队，排在前列的部件对系统运行的影响大；最有效的维修应集中于排在前面的设备。,RCM的特点和精神实质,使用逻辑严密的技术分析方法确定维修工作，而不是凭经验制定检修计划。重视故障后果的全面、系统分析，胜过故障机理的研究。提出了维修/故障总费用的概念，因此能更合理地进行成本/效益分析。维修/故障总费用包括：预防维修人工、材料费用，故障维修人工、材料费用和停机损失折算费用。,RCM的应用（Edition Company of NY）（1）,8个火电厂、1个核电厂；1985年开始RCM。第一阶段的原则：逐步开展；RCM人员培训；分析电厂运行和维修的数据，发现空气系统存在阀门卡涩、湿度太大和带油问题，给水泵存在机械密封、电动机和泵的轴承故障等问题。首选锅炉给水泵和空气系统实施RCM，原因是这些设备对系统的影响大和维修成本高。 1987年初完成了8个电厂的给水泵和空气系统的RCM分析。,RCM的应用（Edition Company of NY）（2）,第二阶段从1987年中开始：对整个电厂（Arthur Kill）进行RCM分析；开始开发RCM专家系统；完成RCM高级培训课程；开始输配网的RCM。RCM辅助手段：开发振动数据采集系统、Acculign hot benchmark gauges and coupling alignment system。1988年后，在Indian Point Nuclear Plant 开展燃油泵和Hotwell泵的RCM，在应急柴油发电机开展RCM，也考虑锅炉和汽轮机主要设备。,RCM的应用实例（1）,85年第一例：Turkey Point (Florida Power & Lingt）#3 和#4机（1973年投运）的冷却水系统（包括管道、泵、阀门、换热器等设备和部件）；86年第二例：McGuire Nuclear（Duke Power）# 1机（1982年投运）的给水系统（汽动给水泵和汽轮机、管道、阀门、高压加热器、调节器和相关设备及控制系统）；RCM比PM降低了3040的人力和材料消耗。,RCM应的用实例（2）,在美国之外，法国电力公司应用RCM改进了核电站的维修程序；1992年ASME会议报道，共有36家核电站采用RCM技术；有一些公司考虑成本和测量方面的困难，最后没有采用RCM。近年来，在输配电网方面也有了应用,RCM应用的基本程序,设备的选择；功能和功能故障的确定；确定每一故障的后果，根据故障后果选择最有效的维修；按RCM规定程序完成维修工作。,RCM应用的益处,1、减少预防性维修；2、减少校正性维修；3、更多的状态监测；4、维修成本的降低；5、更多的系统性维修； 6、更少的维修时间；7、备品备件的降低；8、维修计划质量的提高；9、维修记录的更有效利用；10、计划和管理系统的改进；11、更综合的文件；12、决策更为有效；13、运行性能的改进；14、更长的使用寿命；15、可靠性的改进；16、有效性的改进；17、更大的安全性；18、环境影响的减少；19、维修的优化；20、员工积极性的提高；21、更好的小组活动；22、更多的机会引入新的综合技术；23、知识的交叉利用；24、更有效的技术员工的培训；25、更高的长期效益；26、改进的运行反馈； 27、改进的系统设计；等等。,RCM应用的可量化效益,1、直接维修劳动力的减少；2、间接运行人员的减少；3、备品备件的减少和购买劳动力的减少；4、办事人员、计划和管理人员的减少；5、加班费的减少； 6、人员培训费用减少；7、转包商的费用减少；8、维修的一般消耗减少；9、废品及其处理减少；10、成本降低；11、更可靠的消费服务；12、更高的产品质量；13、更高的生产率；14、更长的使用寿命；15、资本消耗降低；16、维修技术和服务的投资减少。概括起来：人力节余；材料节省；销售改进；运行费用降低。,欢迎多提宝贵意见！,谢谢大家！,