设备的维修管理.ppt

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1、2023/2/25,1,设 备 的 维 修 管 理,2023/2/25,2,一.基本概念 维修：维持和恢复设备的额定状态及确定和评估其实际状态的措施。维修是维护、检查及修理的总称。（德国工业标准 DIN31051）,2023/2/25,3,维护、检查、修理和耐用度之间的关系如图所示。,2023/2/25,4,维修的必要性在于：任何形式的设备在使用过程中都不可避免地存在有形及无形磨损，在特定条件下，设备即使未投入使用，但经过一定时间后，其功能也将逐渐消失。维修除对设备的磨损与消耗在物资形态上给予补偿外，还补偿了其经济价值。从投资观点来看，每一次维修都是一次价值上的补偿与追加，也是唯一可以替代设备

2、重新筹措的方法。这种价值量上的补偿与追加是企业生产经营所必需的条件。从技术上、经济上来看，对磨损及消耗的设备进行物资形态上的补偿及价值形态上的追加，便存在一个决策优化的问题。何时进行维修，维修到何种程度，也就是维修计划和维修层次的问题，连同维修组织等因素便构成了一种策略上的考虑，将其规范化后,2023/2/25,5,就形成了不同的维修策略。维修策略（Strategy）：为实现确定的维修目标而制定的总体方案的计划与实施。常用的维修策略有基于时间或工作量的维修策略；基于故障的维修策略；基于状态的维修策略。第一种通常为预防维修模式，第二种为事后维修模式，第三种则为状态监测维修模式。在企业中三种策略都

3、不可或缺，对于一般设备或故障损失较小的设备可采用基于故障的策略，主要生产设备可采用基于时间、工作量的策略，亦可采用基于状态的策略，对于涉及安全、环保或流程生产的设备则可采用基于状态的策略。,2023/2/25,6,维修与设备管理其他环节的关系,2023/2/25,7,二、设备维修的专业化与市场化 对于企业来说,设备的维修工作可以通过两种策略进行,即由本企业内部的维修部门完成或委托企业外部的专业化维修机构或设备制造厂家进行,前者通称为自修,后者则可称为专业化维修或外委维修。在发达国家,作为第三产业重要支柱的维修服务业扮演了非常重要的角色,其服务范围早已超出传统的“维护、检查、修理”而涉及到许多专

4、业化的领域,如旧设备的拆卸、重新组装,设备薄弱环节分析、排除,设备的现代化改装与优化等等。德国工业维修有限公司的维修服务涉及维修咨询、维修计划的制订与,2023/2/25,8,实施,具体内容包括传统意义上的维修工作,如清洗、润滑、维护、检查及修理；其它专业服务包括工业设备的安装,设备的防火、防灾及事故处理,设备的现代化改装,旧设备的拆卸、清理及其它专业性服务。其服务领域涉及汽车工业、机械制造业、纺织业、电子工业、轻工业及其它行业,服务对象为机器及生产设备、表面处理设备、建筑机械设备及其它设备。由于市场竞争的激烈,企业必须随时准备调节自己的生产经营目标,保持机动灵活的策略,以适应快速多变的市场需

5、求。但是多变的生产机制又将,2023/2/25,9,导致企业生产成本的提高,企业必须重视对间接费用的调节以应付上述负面效应,其具体措施就是设法降低维修费用。对间接费用的价值分析源自制造费用价值分析OVA(Overhead Value Analysis),其目标是降低企业生产中的间接费用,使用这种方法一般可降低 10%20%的间接费用。自修还是专业化维修就通常被用来作为间接费用价值分析的内容。从维修工作的性质来看,具有熟练技能的专业维修人员及维修专用设施、设备、仪器、仪表都是必不可少的,而计划性强,张弛有度也是预防维修的特点。因而自修对于企业,特别是中小型企业,2023/2/25,10,来说有可

6、能是造成间接费用上升的重要因素。首先,实施自修策略就必须雇佣一批经专业培训的维修人员；其次还须购置维修必备的设备、工具、设施等。由于维修工作的特点,这些人员与设备平时可能闲置,实施维修(特别是维修发生突发性故障的设备)时又可能能力不足。这就将导致维修费用的提高,特别是由于技术方面的原因,维修质量难以保证。与此形成对照的是,专业化维修机构或设备制造厂家在上述几方面形成了明显的优势,正因为如此,发达国家以专业化为特点的市场化维修在维修工作中占据了重要地位。相比之下，我国国有,2023/2/25,11,企业目前的维修体制还存在着许多弊端，主要表现在维修资源的重复配置,大而全、小而全,每一企业,无论其

7、规模、特点、所处环境及条件如何,均设置相应的维修机构或部门,造成资源的严重浪费。一方面,多数企业的维修部门长期吃不饱,只能通过行政手段垄断企业内部的维修,质量、价格又与专业化维修相去甚远；另一方面,由于企业普遍设置维修部门且实施内部保护政策,从而使得专业化维修企业也处于吃不饱的状态。与此同时,市场的无序竞争又使得大批不合格的维修机构应运而生,严重干扰了维修市场化的进程。解决我国企业维修管理中存在多年的问题在于从维修体制上进行,2023/2/25,12,改革,通过资产重组及资源的优化配置逐渐将现有的企业内部的维修机构组合成为面向市场,实施专业化维修的企业,现有大企业内部的维修机构及设备制造厂家应

8、发挥本身技术及专业方面的优势,面向市场,参与竞争,向专业化维修过渡。只有实现了真正意义上的面向市场的专业化维修,才能理顺现有的维修体制,降低维修成本,提高维修质量,为现代化的维修管理奠定基础。目前,我国许多新建企业将维修的职能委托给社会上专业化维修机构，一些大型国企也在企业内部进行维修体制的改革，将维修从生产中剥离出来，两者通过合同的形式将维修委托给企业内部专业化的维修中心，取得了很好的效果。,2023/2/25,13,专业化维修的优越性 维修质量：专业化维修企业有大量经过专门培训的专业技术水平很高的维修技术人员；有各类专门的仪器、工具、器件、材料及设备；有充足的专用的各类备品配件供应；有在专

9、业化维修过程中积累的大量维修经验可资利用；有广泛的信息渠道及各类资料、数据,从而可充分利用最新的维修技术及工艺。所有这些,都为确保维修质量提供了雄厚的物质基础。维修时间：一般说来,在相同条件下,专业化,2023/2/25,14,维修所需的维修时间少于企业自修所需时间,这是因为专业化维修的维修条件及后勤支持系统均优于自修,特别是在交通便利的中心城市,这一优势更为明显。维修费用：专业化维修减少了停机停失及相应的费用；减少了自修时由加班、人员、设备的组织及准备而相应产生的固定费用；由于专业化维修提供的质量保证而避免可能出现的返修及相关费用；由于专业化维修减少工时、材料消耗而在相同条件下降低相应的费用

10、。,2023/2/25,15,维修组织：可以充分地集中有关维修计划制订与实施的权限,改善维修工作的流程。维修能力：无须按维修高峰需求维持较大的维修能力,从而减轻企业维修管理方面的压力。维修需求发生波动时也可以具有较好的适应性。维修信息：可以广泛、详尽和系统地采集、分析和处理有关维修方面的各种信息,对于材料、备件、工具等必须的物质市场信息有深入了解并建有相应的购销网络,在这方面也可降低维修成本。,2023/2/25,16,安全与环保：专业化维修可以通过优化、完善的维修计划,改善维修工作条件,预防危及人身安全及环保的事故发生。财务管理：减少自有维修机构的设置及相应的费用,通过长期专业维修,可使维修

11、资金需求由波动趋于均衡。进行专业化维修的前提 自修成本较高；自修能力不足；自修质量无保证；自修缺乏必要的专业技能；,2023/2/25,17,根据规定必须由指定维修机构进行的维修；其它原因。自修与专业化维修的选择 对自修或专业化维修进行选择时,最直接的策略就是进行费用的比较。一般说来,选择自修策略时,维修费用由直接维修费用及间接维修费用两部分组成。直接维修费用包括：维修材料费用；劳务费用；工具使用费用；材料购置及仓贮费用；管理费用。间接维修费用包括：停机及再起动费用；停机损失费用。,2023/2/25,18,专业化维修费用则是随行就市,由维修市场决定其价格。在进行比较时,维修费用将作为决策的主

12、要依据,同时也要考虑到维修质量、工期等因素的影响。对于某些关键生产设备,工期是必须重视的因素,因为这里涉及到对费用构成起主导作用的停机损失费用。两者之间的比较还可通过综合评分的方法进行,即将可以表现自修与专业化维修之间差别的各项参数纳入评估范围,然后按其对实现企业生产经营目标的重要性进行加权处理,使两者之间定性的差别通过量化后的分值反映出来,最后将各项参数的量化分值相加便可得出二者的评估分值,供决策时参考。,2023/2/25,19,2023/2/25,20,在维修工作中,以操作工人参与的自主维修在欧洲企业中得到了广泛的应用。汉诺威大学的数据显示：在自动化、半自动化及手工装配部门中，设备清洗工

13、作的76%、59%和66%是由生产工人完成的；三种不同类型的部门中，维护工作由生产工人承担的比例分别为46%、24%和32%。即便是大修、维修计划的制订等专业性较强的工作，生产工人也参与其中的5%和11%.,2023/2/25,21,三、设备维修的参数系统 设备维修中的参数系统（或称指标体系）是维修管理目标的重要组成部分，借助于维修参数及参数系统可对维修管理中某一环节的计划与实际情况进行评估和比较，为管理层在维修方面的决策提供依据。我国企业现有的以设备完好率为中心的参数体系已难以全面考核和评估新形势下维修管理中如费用控制、计划程度、劳动组织、,2023/2/25,22,物质管理等诸多方面的管理

14、水平和经济效果，因而有必要对现有的参数系统加以完善。使之适应新形势下维修管理工作发展的需要。,2023/2/25,23,1.维修费用参数：维修费用强度=100%维修费用强度表明单位生产费用中维修费用所占的比值，从费用上反映了企业维修工作的效果，也是考核和评估维修费用控制的参数。维修费用强度可由业财务部门加以统计并考核。主要生产设备维修费用强度=备件费用强度=,2023/2/25,24,此两项参数表明设备单位重置价值所消耗的年度维修费用及备件费用，从费用上反映了主要生产设备年度维修工作的强度及备件消耗的情况，可用于主要生产设备维修费用和备件费用控制的考核和评估。这两项参数可由企业财务部门及设备维

15、修管理部门共同加以统计并考核。维修材料费用比=维修工时费用比,2023/2/25,25,上述两项参数分别反映了单位维修费用中维修材料及维修工时所占的比例，通过不同企业（部门）之间的考核可以分析、判断维修材料及维修工时费用的合理性，据此制订相应的费用控制措施。这两项参数可由企业财务部门及设备维修管理部门共同进行统计并考核。单位产品维修费用=100%设备维修费用率=100%,2023/2/25,26,设备年均使用费用率=100%维修部门人均设备重置价值=100%2.维修计划参数 维修计划程度=100%,2023/2/25,27,维修计划程度以企业内部用于计划维修的费用在实际发生费用中的比值来表示维

16、修工作计划程度的高低，可用于考核和评估企业预防性计划维修的状况及规模。这一参数可由企业的财务部门及设备维修管理部门共同进行统计并考核。维修费用预算偏差度=,100%,2023/2/25,28,维修费用预算偏差度表明了企业维修费用预算编制的实际效果，反映了费用的计划程度。计算的结果为正说明费用超支，反之则为节余。可用于考核和评估企业年度维修费用控制的情况，分析发生偏差的原因并为下一年度维修费用预算的编制提供依据。这一参数可由企业财务部门进行统计并考核。,2023/2/25,29,计划维修实施率通过企业计划维修工时的实际完成值与计划值的比值反映了维修计划制订在工时上的偏差，可用于检查和考核本年度计

17、划维修执行的情况并为下一年度编制维修计划（时间方面）提供依据。这一参数可由企业设备维修管理部门进行统计并考核。3.维修管理的组织参数 人均固定设备资产价值=100%,2023/2/25,30,此项参数从维修人员人均分摊的设备固定资产价值（原值或重置价值）上反映了企业维修管理部门的工作效率，可用于企业内部相同生产部门或同行业不同企业之间的评估或比较。一般应由企业财务部门及劳动人事部门共同统计并考核。维修人员构成比=100%,维修人员比例=100%,2023/2/25,31,上述两项参数反映了企业维修管理部门的员工素质及数量构成情况，可用于企业内 部各部门或不同企业之间的评估与比较。这两项参数应由

18、企业劳动人事部门进行统计并考核。4.维修专业化参数 外委维修费用比=100%,外委维修费用比是通过企业外委维修费用在企业总的维修费用中的比值来评估企业维修专业化的程度，既可用于同一企业不同年度的比较，也可用于,2023/2/25,32,不同企业之间的比较，比值越大则说明专业化维修程度越高。此项参数可由企业财务部门及设备维修管理部门共同加以统计并考核。维修集中化程度=100%,此项参数反映了大型或特大型企业内部实施维修的集中化程度，在一定程度上也反映了企业内部维修的专业化水平，可用于企业内部不同年度之间,2023/2/25,33,5、维修作业的监管参数,维修作业的监管力度=,维修人员人均工作量=

19、,在这两项指标中，前一项指标可以对维修部门实施维修作业时的管理力度进行评估；后一项指标则可以在可比条件下对维修部门的工作效率进行评价。,2023/2/25,34,该项参数应由企业设备维修管理部门进行统计并考核。6、维修材料及仓储参数 库存比=,供货时间比=,仓储场地费用比=,2023/2/25,35,7、维修作业的成效指标,设备故障率=,100%,设备生产率=100%,设备效能系数=,100%,在这三项指标中,设备的有效生产时间是生产有效产品（即合格品）的时间，设备运转时,2023/2/25,36,间则是包括空转及生产全部产品（包括废品）在内的时间。第一项指标中，通过设备故障停机时间在有效生产

20、时间中的比值可以更加直观地反映设备故障停机对生产的影响；设备生产率则反映了设备在运转过程中的性能效率；设备效能系数通过故障停机时间与停机期间的各项消耗之比评估设备故障所产生的影响（直接和间接的经济损失等）。对这三项指标的考核和评估可以通过设备故障所造成的损失（生产时间、产量及各项消耗）,2023/2/25,37,反映维修作业对企业的影响及成效。三项指标可以作为企业内部的维修管理考核指标。8、设备薄弱环节分析指标 设备检查、修理费用率=设备故障系数=,通过对设备薄弱环节的检查与分析，可以对设备的技术状态及使用价值做出评估。前者通过设备重置价值与其技术寿命之比评估对设备进行薄弱环节分析在技术及经济

21、上的可行性；后者则是由设备正常使用时间与有效生产时间之比评估设备继续使用的合理性。两项指标可以在企业内部作为评估指标。,2023/2/25,38,维修管理参数系统应该是一种动态的系统，组成它的各项参数应该是根据实际情况不断补充、不断完善的。首先，管理参数应该着眼于降低成本、提高效益的一系列技术经济指标和企业生产经营的总体目标，而不仅仅是作为一种评比的手段；其次，参数的制订应结合企业实际，及时反映企业管理的现实状况。四、维修费用的管理 设备维修费用是产品成本的重要组成部分,加强维修费用的管理对提高企业的经济效益有着,2023/2/25,39,十分重要的意义。我国企业的设备维修费用通常由大修理费用

22、和日常维修费用组成。1、大修理费用的管理 长期以来,我国一直沿用提取大修理基金的策略支付设备大修理费用。由于大修理费用数额较大且一般数年才进行一次,如一次性计入大修当月的生产费用之中将引起产品成本的较大波动。为使产品成本中分摊的大修理费用均衡稳定,并保证大修理资金有可靠来源,一般采用预提的策略提存大修,2023/2/25,40,理基金,即依据设备原值的一定比例按月从产品成本中均衡地提取,以便大修时集中使用。大修理基金是根据大修理基本提存率计算而提取的。首先预计在设备的使用年限内需支出的大修理费用总额,据以计算出每月或每年应从产品成本中提取的大修理费用,再将其与设备原值 进行对比,即可求出年度或

23、月份的大修理基金的提存率。计算公式为：,2023/2/25,41,提取大修理基金的方法源于前苏联,目前世界各国已很少采用这种方法。在实际操作中,大修基金制也暴露出许多弊端。首先是所规定的大修理提存率偏低,一般年提存率仅为设备原值的2.5%5%,在生产资料价格不断上涨的情况下,按这一固定比率提取的资金远远不能满足大修理的实际需要。在实际执行过程中,许多企业已把大修费用作为日常维修费用(通过车间经费)摊人生产成本；另一方面,大修理基金在一些企业中又常常被挤占挪用,已失去了专项基金的意义。,2023/2/25,42,1993年实施的工业企业财务制度取消了提取大修基金的做法,规定企业可采用分期摊销或预

24、提的方法核算大修理资金。根据新的规定,企业可以根据设备的实际状态和生产需要合理安排大修理,大修理的费用直接计入成本费用,不受物价波动、设备原值及提存比率的影响,同时,大修理的费用直接计入生产成本,也可杜绝资金挪用的问题。对某些价值高昂的大型设备,由于所需大修理的费用较高,直接计入成本将影响成本的均衡,所以新的制度仍允许企业对这类设备采用待摊或预提的策略加以平衡。,2023/2/25,43,需要指出的是,取消大修理基金并不意味着取消大修理这种策略，大修理仍是企业维持简单再生产的一种重要手段。对大修理费用的管理应注意以下几方面的问题：加强对大修理费用的监督考核,实行大修理费用的单台核算；编制大修理

25、计划时应提出详细的费用计划,对重要设备的大修理应进行充分的技术经济论证,确保大修理在技术上可行,经济上合理；大修理应结合技术改造同时进行,以提高设备的技术水平；,2023/2/25,44,2、日常维修费用的管理 日常维修费用是指除大修理以外的用于设备维护、保养、小修、项修、检查等作业的费用。由于这些费用额小,一般由设备所属车间的“车间经费”列支,列入当月的车间生产成本。日常维修费用虽然较低,但由于进行的次数多,因而费用总额并不低,一些流程工业设备的日常维修费用总额接近于大修理费用总额,加强对这部分费用的管理同样具有十分重要的作用。,2023/2/25,45,（1）日常维修费用的构成 1)材料备

26、件费用：材料备件费用包括设备维修用的原材料、辅助材料、润滑油脂、自制配件及领用备件的费用。2)劳务费用：委托其它车间或部门为维修设备所支出的费用称之为劳务费用。本部门维修人员的工资计入车间经费中的辅助工人工资,因而,车间维修费用中不含工资。,2023/2/25,46,（2）日常维修费用的确定 日常维修费用定额通常可按以下方法确定：1)按工业产值确定 企业可以根据“万元产值维修费用”对维修费用加以确定。2)按计划开动台时确定 根据设备的计划开动台时确定日常维修费用,即以设备前一周期内单位开动台时的日常维修费用计算值与计划周期内设备计划开动台时的乘积表示。,2023/2/25,47,式中：计划周期

27、t+1内设备的日常维修费用；周期t内设备i的日常维修费用；设备i在周期t内的开动台时；,设备i在周期t+1内的开动台时；,n设备总台数。,2023/2/25,48,3）按耗电量确定,式中：Ci第i期 维修费用综合评价指标；R维修费用；FC故障后果费用；Pi第i期维修费用管理指标，通常用耗 电量评价。,按计划开动台时确定日常维修费用是较好的一种方法,因为它反映了影响设备磨损的因素一设备的运行时间,因而据此确定的日常维修费用是较为科学合理的。,2023/2/25,49,(3)降低日常维修费用的途径 1)劳动力的优化配置 劳动力优化配置的目的是提高维修工作效率,缩短维修时间,减少劳动力的闲置。例如,

28、维修人员如配属各生产车间,实行分散化管理就较之集中化管理要节省许多准备时间,又如,维修工人与操作工人的合理分工,让操作工人承担部分简单的维护、保养工作等等。对劳动力的配置应制订优化的计划、管理和控制系统并认真加以实施。据国外的资料,劳动力的优化配置,2023/2/25,50,一般可节省10%左右的费用。2)备件库存的优化 减少备件库存也是节省日常维修费用的重要因素。一般说来,库存与消耗的关系很难精确地加以阐明。出于安全的考虑,人们总是愿意多一些库存,而合理的库存不仅可以减少流动资金的占用,还可降低仓储费用。为此,应注意采集备件库存的数据；在此基础上,合理地安排备件库存以减少不必要的备件购置及闲

29、置。根据发达国家的统计数据，库存的优化一般可节省2%左右的费用。,2023/2/25,51,3)设备自修和外委维修的选择 在不同的条件下,自修和外委维修将对维修费用产生不同的影响。就快速、简捷及可靠方面而言,自修具有一定的优势,但是在某些方面,对设备进行外委维修也是合理而且可行的。首先,外委维修具有专业优势和良好的后勤辅助系统,因而维修工时要少于自修；其次,本部门的自修能力不足时,外委维修将使自修能力得以均衡的利用并导致费用结构的变化；此外,由于维修时间、质量的差异,将对车间生产计划及设备的后续维修产生影响。但是,自修和外委,2023/2/25,52,维修的选择并没有一个确定的标准,应视车间自

30、身的条件而定,如技术上可行、经济上合理、时间上允许(对生产计划不造成大的影响),可以考虑对设备实施外委维修。在进行外委维修时,应对其费用结构进行检查、分析,以确保合理性；在进行选择时应扩大选择范围,保留选择的余地以降低费用。随着外委协作的加强,双方的联系将更为密切,在信任和巩固的协作基础上,费用也将随之发生变化,外委与自修的差异也将缩小。综上所述,对外委与自修的选择必须预先计划,详尽分析,随时收集相关数据、信息,以便在变化的需求上作出正确的选择。根据发达国家的统计,处理好自修与外委协作的关系可使维修费用降低5%左右(视维修市场行情而定)。,2023/2/25,53,第一节 基本概念 一.设备的

31、可靠性 1.可靠性定义：产品在规定条件、规定时间内完成规定功能的能力。,规定条件：环境条件、使用条件、维护保养条件；,可靠性理论在设备维修中的应用,2.可靠度R(t)：产品在规定条件下和在规定时间内完成规定功能的概率。可靠度表示为时间 t 的函数，其值在01之间。固有可靠度R1：产品在设计、制造过程中形成的可靠度；使用可靠度R2：操作及维护保养条件降低固有可靠度的概率；,规定时间：通常指经济寿命（ELT,Economic Life Time);规定功能：设备应有的技术性能。,4.平均故障间隔期 M T B F(Mean Time Between Failures):可修复系统相邻两次故障之间正

32、常工作的平均时间。,工作可靠度R0:产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。R 0=R1R2,不可靠度（累积故障概率）F(t)：产品在规定条件下和规定时间内不能完成规定功能的概率。,R(t)+F(t)=1 R(0)=1,R()=0;F(0)=0,F()=1.,瞬时故障率(t):到某一时刻t 为止尚未发生故障的产品在随后的 dt 时间内可能发生故障的条件概率；平均故障率：产品单位时间内发生故障的次数。,平均故障间隔期常用来表示可修复系统的可靠性。,5.平均寿命MTTF(Mean Time To Failure):产品从开始使用到失效为止使用时间的平均值。平均寿命常用来表示不可修复系统的可

33、靠性。,6.故障率：产品寿命期内发生故障的概率。,2.维修度 M(t):产品在规定时间及规定条件下完成维修任务的概率。维修度即以概率表示的产品进行维修时的难易程度。,二.设备的维修性 1.维修性定义：给定条件下产品进行维修时的性能。,维修性是一项设计参数，维修则是其结果。维修性是通过可达性、易置换性、易拆卸性、易调节性等产品的内在特性加以实现的。维修性取决于：产品的规划设计、维修管理。,三.设备的有效度A(t)1.定义：产品在规定时间内履行其功能的概 率。,规定条件：备件及维修用设备、工具的准备、维修策略的选择、维修标准及相关技术资料的准备、维修人员的专业素质及劳动情绪、社会化协作条件等。,3

34、.平均修理时间 M TTR(Mean Time To Repair)：经多次故障修理而得到的修理时间的平均值。相同条件下，平均修理时间越短则维修性越好。,2.可靠度、维修度与有效度的关系 A(t,）=R(t)+1R(t)M()=R(t)+F(t)M()=R(t)+M(t,)M(t,):通过维修得到的有效度增量。,对于不可修复的系统，产品的有效度就是其可靠度；对于可修复系统，产品有效度则是其可靠度与维修度的统一表现形式。,提高可靠度，MTBF，A1;提高维修度，MTTR0,A1。,第二节 可靠度函数 一.可靠度的基本函数式 由于可靠度是产品在某段时间内无故障运行的概率，故可靠度可以用时间 t为随

35、机变量的分布函数R(t)来表示。1.故障概率密度函数,2.累计故障概率密度函数,f(t),R(t),0,t,t i,二.可靠性工程中常用的概率分布 指数分布 可靠度函数由不同的故障形式而服从不同的分布规律。机械设备中最常见的失效形式随机故障服从于指数分布规律。,3.可靠度函数,上式可用右图加以表示。4.故障率函数,对于指数分布来说，故障是随机发生的，因而每个相同时间间隔内出现故障的几律是相等的，即指数分布中的故障率是一个常数。指数分布条件下，故障率与平均故障间隔期MTBF互为倒数，即：,指数分布下的可靠度函数:故障概率密度函数：f(t)=et累计故障概率密度函数：F(t)=1et可靠度函数：,

36、0.632 F(t)=1e-e,0.368 R(t)=1-ee,当工作时间 t 等于平均故障间隔期时，此时产品的可靠度为0.368，相应的不可靠度为0.632。即：不同的检修周期将使使用中的产品具有不同的可靠度，检修周期越短，产品的可靠度越高。,2023/2/25,64,例题：故障遵从指数分布的产品有10件，其故障前的工作时间分别为30、70、110、120、140、250、320、360、400、450小时，试求其平均寿命、故障率、工作300小时无故障的可靠度及可靠度为99%时的工作时间。解：平均寿命 故障率=0.044 工作300小时的可靠度=0.263=26.3%R=0.99时的工作时间

37、,2023/2/25,65,三、可靠性与维修性的关系 高可靠性意味着高费用。提高设备的维修性可以弥补其可靠性的不足，相比之下较之单纯提高设备的可靠性更为经济。可靠度高的设备,其维修频度必然较低,相应的维修时间及维修费用也将减少,设备得以保持较高的有效度。但是设备的可靠度很大程度上是由设计、制造过程决定的,提高可靠性就意味着设备成本的增加。据国外的统计资料,高可靠度设备的成本较之正常可靠度设备的成本高出50%100%,甚至更多，因而,2023/2/25,66,片面强调可靠性并不一定是经济的。一般说来，当设备成本增加20%50%，企业总投资增加10%15%时，可靠性与维修性就能大幅提高，此时设备投

38、资的经济性便可得以改善。此外,由于有效度是由可靠度和维修度共同决定的,在有效度要求一定时,通过提高设备的维修度可以弥补可靠度的不足,而提高维修度要比通过提高可靠度在费用上更为经济。,例如：当设备的,，t=100h。在工作储备系统中，无维修条件下的系统可靠度为0.60，有维修则为0.91；非工作储备中无维修时,2023/2/25,67,可靠度与维修度相对应的函数：,的可靠度为0.74，有维修时则为0.96；非冗余性设计的系统的可靠度仅为0.37。,2023/2/25,68,第三节 设备的故障管理,一.设备故障分布的基本类型 故障：产品丧失其规定功能的现象。1.故障率递减型：故障率(t)随时间增加

39、而单调降低，出现于产品的磨合阶段。2.故障率恒定型：故障率(t)=常数，与时间无关，出现于产品的正常使用阶段。3.故障率递增型：故障率(t)随时间增加而逐步上升，出现于产品使用后期的磨损阶段。在递减型中，故障的出现通常是由于产品的结构、制造工艺、装配质量及材料上的缺陷造成的；,2023/2/25,69,对于恒定型故障来说，故障形成的原因完全是随机的，没有一种特定的故障机理在起主要作用。故障密度函数呈指数分布。故障是由使用不当、操作疏忽、维护不良造成的，由于发生故障的时机难以预测，因而事前更换零部件的意义不大。递增型的故障是由产品耗损及老化引起的，故障一般集中在某一段时间内发生，其故障密度函数近

40、似于正态分布。三种类型的(t)、f(t)曲线形态如图示：,f(t),f(t),f(t),(t),(t),(t),t,t,t,递增型,递减型,恒定型,0,0,0,2023/2/25,70,二.设备故障发生的规律 1.浴盆曲线：故障率变化三阶段：初期故障期、偶发故障期、磨损故障期。,偶发故障期,初期故障期,磨损故障期,(t),t,0,1）初期故障期：发生于设备投产前的调整或试运转阶段。故障较多，故障率较高，随着磨合及故障的排除，故障率逐步降低并趋于稳定。,2023/2/25,71,2）偶发故障期：发生于设备正常使用阶段。故障率较低，为一常量。故障不可预测，不受运行时间影响而随机发生。3）磨损故障期

41、：发生于设备使用后期。由于机械磨损、化学腐蚀及物理性质的变化，设备故障率开始上升。初期故障期的故障形态反映了产品设计、制造及安装的技术质量水平，也与调整、操作有直接关系。对于大修及改造的设备，初期故障率则反映了大修或改造的质量。偶发故障期是设备的最佳工作期，即设备的有效寿命。除设备本身质量外，管理在很大程度上决定了这一阶段持续时间的长短。,2023/2/25,72,B0,B1,B2,0,1,2,3,T0,T1,T2,t,0,2023/2/25,73,设备全寿命周期特性曲线由若干个浴盆曲线组成。由于大修未改变原设计结构，也未提高其固有可靠度；大修仅更换了磨损严重的零部件，其余未经更换的某些零部件

42、继续使用将容易造成损坏；大修的各项技术标准一般低于制造厂家的制造标准，因而大修设备质量及可靠性要低于新设备。大修后浴盆曲线的变化：最高及最低故障率,偶发故障期,2023/2/25,74,大修周期：,如按固定的大修周期安排大修计划，将造成前期维修过剩，后期维修不足。因此应按设备的实际状态科学、合理地制定大修计划。,2023/2/25,75,第四节 设备的可靠性管理 一.设备系统的可靠度计算 1.串联系统 设备系统中只要有一个子系统发生故障，将造成整个系统的故障。,2023/2/25,76,并联系统中，系统可靠度大于任意子系统的可靠度。并联系统在液压、自动化及电子设备中得到广泛应用。3.串、并联系

43、统,串联系统中，系统可靠度小于任意子系统的可靠度。机械设备中如减速器、变速箱等都是典型的串联系统。2.并联系统 设备系统中，只要一个子系统在起作用就能维持系统的功能。,2023/2/25,77,串、并联系统由串联部分子系统及并联部分子系统组成。计算时应首先将系统中的并联部分简化为等效的串联部分，然后再按串联系统加以计算。2、冗余性设计的概念 为使设备达到规定功能，如使其具有两种以上的手段，且其中任何一种都是随时可供使用，当一种手段发生故障时，另一种还可使设备履行规定的功能。冗余性设计的原理：并联系统可靠度大于其组成子系统的可靠度。,2023/2/25,78,冗余性设计的两手段功能相同，故障的发

44、生必须独立，即其工作原理必须不一样或空间布置不一样。（1)工作储备 工作储备即并联储备。在工作储备中，只要不是所有子系统都发生故障，系统即可履行规定功能。工作储备可靠度：RS=R1+R2R1R2,2023/2/25,79,设两子系统故障率分布为1、2，当子系统故障率服从指数分布时，系统的可靠度为：,如1=2=，则有,2023/2/25,80,由于在单个子系统中，平均寿命为，因此工作储备系统的平均寿命为子系统的1.5倍。2).非工作储备：当一个子系统发生故障，相同功能的另一子系统接续工作，使系统功能得以维持。,2023/2/25,81,R1,R2,C,如子系统相同，转接及 故障检测装置100%可

45、靠，其系统可靠度为：,非工作储备中，并联子系统平时不工作，因 而系统可靠度要高于工作储备系统。,系统的平均寿命：,2023/2/25,82,二.可靠度目标值的确定与分配 企业生产计划的完成在很大程度上取决于生产设备的有效度(可利用率)，而有效度又是可靠度与维修度的函数，因而对主要生产设备应确定其工作可靠度的目标值。可靠度目标值可以是MTBF、MTTF、等可靠性特征值。1.可靠度目标值确定的依据（1）企业的维修能力及社会化协作的外部条件；（2）设备在企业生产经营中所起的作用；,2023/2/25,83,（3）经济性。例 某生产车间现有维修人员三名,每班工作时间为8h,负责 20 台设备的维修工作

46、。统计资料表明,每台设备的平均修理时间 MTTR=6h,辅助时间ta=2h,试根据上述情况确定可靠度目标值。解:按发生一次故障就修理一次计算,每修一台所需时间:,2023/2/25,84,维修人员的日维修能力：,由以上计算可知,维修人员每天能修理的设备台数：,Em 即每天允许发生故障设备的台数，由此可知,每天允许的不可靠度为：,可靠度为：,2023/2/25,85,又如这些设备每天工作6h，在可靠度目标值为0.85的条件下，其、MTBF值也可据此求出。,由 可知,又由,可知MTBF=37h,以上计算的实际是设备的工作可靠度,因而要求其固有可靠度指标必须高于计算值,否则目标值是难以实现的。,20

47、23/2/25,86,第四节 备件管理 备件：设备维修中为减少停机时间而事先采购、加工并储备的各种零部件。备件管理：备件的生产、订货、供应及储备的组织与管理工作。搞好备件管理，可以减少维修停机时间，提高设备利用率；降低流动资金占用，提高资金利用率。,2023/2/25,87,由于备件种类繁多,寿命及利用率也各不相同,需求量变化较大,加工及订货周期存在差异,因而备件管理是一项非常复杂的工作,是维修管理中的一个重要环节。一、备件的分类 1按备件来源 自制件：企业自行设计、制造的备件；外购件：企业对外订货采购的备件。2按备件的技术特性,2023/2/25,88,标准件：按国家标准系列制造的备件；特制

48、件：非标准的特制备件；专门件：按设备制造厂自定的标准系列制造的备件。3按备件使用特性 常备件：在维修中经常使用,单价较低且需经常保持一定储备量的备件；非常备件：使用频率低,单价昂贵的备件。按其储备方式又可分为:计划购入件一根据修理计划,预先购入做短期储备的备件；随时购入件修前购入或制造后立即使用的备件。,2023/2/25,89,二、备件的储备形式 由于企业的生产规模及生产管理体制、备件性质及库存条件不同,备件的储备形式也将有所不同。企业应按自己的实际情况和条件,选择适合自己的储备形式。1成品储备 对于己定型的备件,可制成(或外购)成品进行储备,使用时不再进行加工,如齿轮、摩擦片、花键轴等。少

49、数配合件也可将尺寸分级制成可配合的成品,如气缸套、活塞等。,2023/2/25,90,2半成品储备 部分备件配合尺寸须在修理时才能确定,因此这部分备件某些配合尺寸应留有一定的修理余量,以便修理时进行尺寸链的补偿,如箱体的主轴孔、大型轴类的轴颈等。3成对(套)储备 为保证备件的传动和配合精度,某些备件必须成对制造、保存和更换,如高精度的丝杠副、蜗轮副、螺旋伞齿轮副等。,2023/2/25,91,4毛坯储备 为缩短停机修理时间,对某些机械加工工作量不大,难以预先决定加工尺寸的备件,可以按毛坯形式加以储备,如曲轴、皮带轮。5部件储备 为便于快速修理,可将关键设备上的主要部件,制造工艺复杂、技术要求高

50、的部件,根据本单位的具体情况组装成部件形式进行适当储备,如减速器、液压操纵板等。,2023/2/25,92,三、备件的技术管理 备件的技术管理主要包括编制、积累备件管理的基础资料,据此掌握备件的需求,预测备件的消耗定额,确定合理的备件储备定额和储备形式,为备件的生产、采购、库存提供科学合理的依据。1、备件消耗定额的确定 备件消耗定额是一定条件下，生产单位产值或单位产量合理消耗备件的数量标准，如万元产值备件资金（或重量）。所谓一定条件是指影响消耗定额的,2023/2/25,93,各种因素，如管理人员的素质，企业经营管理状况，生产技术条件，自然条件及备件质量等。一般可通过经验估算法，统计分析法及实