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設備維護管理體系執行交互優(yōu)化研究論文
摘 要：企業(yè)高效、安全生產(chǎn)離不開(kāi)設備的科技性和可靠性，而確保設備高度可靠性則依賴(lài)于設備管理和維護水平。傳統預防性維修優(yōu)化模型重理論而輕實(shí)踐；然而現代設備管理應是以實(shí)踐應用為核心。本文即是以流程型生產(chǎn)企業(yè)為研究對象，在可靠性理論的指導下，對設備維護管理體系執行交互優(yōu)化進(jìn)行研究。
關(guān)鍵詞：設備管理；體系優(yōu)化；交互優(yōu)化；預防性維護
1. 引言
其核心即在于保持和恢復設備運行可靠性。更兼具設備及其部件的可靠性狀況，應用邏輯決策分析方法制定設備的維修大綱，確定所必需的維修內容及合理的維修類(lèi)型、恰當的維修時(shí)間及維修方法，從而達到優(yōu)化維修之目的。在該理論指導下開(kāi)展設備維修工作，既可以提高設備可靠性亦可降低維修成本，經(jīng)多年生產(chǎn)實(shí)踐檢驗，逐漸得到了廣泛認可并且被付諸拓展。
下文著(zhù)重于設備維護管理實(shí)踐中，對設備維護各子體系運行過(guò)程中自?xún)?yōu)化、各子體系交互優(yōu)化以及設備維護管理總體系整合優(yōu)化的研究。
2. 預防性維修體系執行優(yōu)化概念模型
根據各企業(yè)設備管理發(fā)展水平、策略、偏重不同，其維護體系所運行的子系統也會(huì )不同； 如圖1所示，W公司的設備維修管理體系由五大子體系組成，包含：預防性維修計劃（Preventative Maintenance Plan， PMP）、故障維修（Breakdown， BD）、故障分析（Breakdown Analysis， BDA）、備品備件管理（Spare Parts Management， SPM）、運行管理會(huì )（Operation Management Meeting， OMM）。各子體系如何在執行過(guò)程中進(jìn)行自?xún)?yōu)化，又如何進(jìn)行交互優(yōu)化，從而達到總體系統整合優(yōu)化，是SOOM （Equipment Maintenance Management System Operation Optimizing Method，設備維護管理體系執行優(yōu)化方法）需要解決的問(wèn)題。
每套系統包含哪些關(guān)鍵設備、部件信息等來(lái)自設備主數據；設備故障維修時(shí)間來(lái)自BD子系統之歷史故障信息數據庫；預防性維修時(shí)間來(lái)自PMP子系統；備件價(jià)值等信息來(lái)自SPM子系統。每一次當某設備故障信息輸入系統時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)匹配并更新平均維修時(shí)間，再運用模型進(jìn)行運算然后優(yōu)化設備預防性維修計劃；同理，當備件信息、預防性信息變更時(shí)，系統同樣進(jìn)行模型運算，并優(yōu)化預防性維修計劃。關(guān)鍵部件信息庫也是動(dòng)態(tài)的，當BDA子系統分析出某部件影響重大應被列入關(guān)鍵，則信息輸入系統；系統模型會(huì )觸發(fā)相應運算，此時(shí)SPM備件子系統做出相應反饋，采購備件、備件信息反饋給系統；同樣PMP子系統會(huì )產(chǎn)生相應維護計劃；優(yōu)化模型根據故障、備件、PM等等信息優(yōu)化維修計劃發(fā)出工單。該方法提供一種系統性、規范化、標準化的執行優(yōu)化工具，首先，各子系統參考戴明循環(huán)（Plan-Do-Check-Act， P-D-C-A）分別運行自?xún)?yōu)化，關(guān)鍵是對各執行點(diǎn)制定出符合廠(chǎng)情、簡(jiǎn)單又明確的優(yōu)化規定；其次，制定出各子系統交互作用原則，例如運行BD時(shí)遇到某情況X即轉入BDA系統，遇到某情況Y時(shí)即轉入系統PMP等；然后，各執行人員只需要按照規則，運行各子體系，執行各交互作用，從而形成規范化的自?xún)?yōu)化和交互優(yōu)化系統；最終，達到企業(yè)設備管理體系可持續優(yōu)化發(fā)展。根據各企業(yè)設備管理發(fā)展水平不同，該SOOM方法可衍生為三級、四級、五級、六級甚至多級體系執行優(yōu)化方法，并可拓展應用，與其他運作體系交互作用。
如圖1所示，設備維護管理體系框圖；BD為故障執行系統，BDA為故障分析系統，PMP為保養執行系統，SPM為備品備件管理系統，OMM（運行早會(huì )）為交流系統，另有隱性的后臺電子計算機支持系統SAP（Systems Applications and Products in Data Processing）、CMMS（Computer Maintenance Management System）等。
3. 預防性維修優(yōu)化模型應用
傳統的預防性維護往往采用周期性檢修的方法，其維護周期T基本比較少更新[3～5]。圖（略），保養計劃（Preventative Maintenance Plan， PMP）PDCA演示：例，分析過(guò)往故障數據得出某設備A缺乏預防性保養，分析知該部件故障MTTF （Mean Time To Failure，平均失效前時(shí)間）或MTBF（Mean Time Between Failure，平均故障間隔時(shí)間）為9周（）[6，7]，所以更新預防性維修計劃每8周對其進(jìn)行保養；若保養后產(chǎn)線(xiàn)啟動(dòng)30分鐘內未達理想狀態(tài)，視為一次垂直啟動(dòng)失敗，需要分析制定改進(jìn)措施；定期對各車(chē)間PM執行情況進(jìn)行檢查，包括PM記錄、PM欠缺率、垂直啟動(dòng)率、保養計劃更新、點(diǎn)巡檢記錄、保養工具、保養的安全、質(zhì)量相關(guān)項等等。得分最低的TOP3項目需要制定改進(jìn)措施。下一周期回顧這些改進(jìn)項執行情況及效果，周而復始再進(jìn)行下一戴明循環(huán)。
圖（略），定期設備故障BDC分析：運用標準化故障代碼BDC（Breakdown Code）進(jìn)行故障登記（BDC專(zhuān)文介紹），當任一關(guān)鍵部件故障信息輸入系統，系統會(huì )自動(dòng)調用參數優(yōu)化模型，[6，7]運算后優(yōu)化預防性維修計劃；以登記
表作為源數據建立數據透視表，利用透視表功能選擇關(guān)鍵字段進(jìn)行報表篩選，再插入帕累托（PARETO）圖。至此，由圖表很容易發(fā)現設備多發(fā)、重復故障、重點(diǎn)故障等，要獲得任意區域、設備、部件及某故障的重要訊息非常簡(jiǎn)單。然后，利用FMEA、PM、故障樹(shù)等故障分析方法，找出根本原因；最后，針對根本原因制定預防、糾正、改進(jìn)等措施予以解決。下一周期（Period）回顧這些改進(jìn)項執行情況及效果，如此周而復始再進(jìn)行下一戴明循環(huán)。 故障分析系統（Breakdown Analysis， BDA）：BDA亦可為E&T（Education & Training）子系統下一層次之子系統，但鑒于其在這一層次與PMP、BD等系統有較多交叉作用，所以單獨在這里介紹。故障分析PDCA，一般規定每Q（Quarter）對所有維修人員故障分析能力（5WHY、FMEA等）進(jìn)行實(shí)例考核，并追蹤考核中所有改進(jìn)措施執行情況及其效果，未通過(guò)者需重新考核；定期（P4W）對各車(chē)間BDA執行情況進(jìn)行檢查，包括BDA完成率、欠缺率、措施跟蹤率、措施完成率、BDA完成質(zhì)量、BDA分享情況等，重點(diǎn)檢查安全、質(zhì)量相關(guān)的BDA。下一周期（Period）回顧這些改進(jìn)項執行情況及效果，如此周而復始再進(jìn)行下一戴明循環(huán)。
圖（略），備品備件訂貨管理演示（Spare Parts Management， SPM）：本示例采用定量訂貨法，依據過(guò)往消耗數據預先確定一個(gè)訂貸點(diǎn)（Reorder Point， RP），由計算機系統自動(dòng)監控庫存水平，當庫存水平降低至訂貸點(diǎn)時(shí)，發(fā)出訂貸通知，執行訂貨任務(wù)。庫存消耗速度不是均等的，有時(shí)因為需求突然加大，會(huì )動(dòng)用安全庫存，如果需求持續增大，經(jīng)常動(dòng)用安全庫存會(huì )導致庫存水平的持續走低，有缺貨風(fēng)險，此時(shí)需要調整訂貨點(diǎn)庫存量或者縮短訂貨前置期。定期（4W）對技術(shù)倉庫（Technical Warehouse， TW）各項指標進(jìn)行檢查，包括出入庫記錄、缺貨率、收貨正確率、發(fā)貨正確率、發(fā)貨及時(shí)率、資審相符率、庫存損耗率、訂單完成率、TW的安全、質(zhì)量相關(guān)項等等。得分最低的TOP3 項目需要制定改進(jìn)措施。下一周期（Period）回顧這些改進(jìn)項執行情況及效果，如此周而復始再進(jìn)行下一戴明循環(huán)。SPM優(yōu)化運算模型作者另文有詳細介紹。
圖1 維修體系優(yōu)化示意圖
圖文中部分縮寫(xiě)釋義：
BD=Breakdown， BDA=Breakdown Analysis， PMP=Preventive Maintenance Plan， SP=Spare Parts， SPM=Spare Parts Management， OMM=Operation Management Meeting， E&T= Education & Training， EEM= Early Equipment Management， CI=Corrective Improvement， TW=Technical Warehouse， RBD=Repeatability Breakdown， FMECA=Failure Mode， Effects and Criticality Analysis
如圖1所示，工廠(chǎng)維護管理體系交互優(yōu)化示意圖：BD系統記錄的設備問(wèn)題，A類(lèi)設備故障時(shí)間超過(guò)30分鐘、B類(lèi)設備故障時(shí)間超過(guò)60分鐘、重復性故障以及涉及安全質(zhì)量的故障Case必須進(jìn)入BDA系統；設備故障影響OEE（Overall Equipment Effectiveness）必須提交運行管理會(huì )OMM（Operation Management Meeting）進(jìn)行討論以制定方案；若因缺乏保養引起需進(jìn)入PMP增加保養計劃；BD產(chǎn)生緊急備件需求應提交SPM系統加急處理。PMP保養計劃由計算機管理，產(chǎn)生的定期備件需求提交SPM，SPM根據PMP需求預留備件；保養計劃、資源、時(shí)間等需求應提交OMM，高效的PM執行可不斷優(yōu)化BD系統績(jì)效；PMP每P（Period）審核產(chǎn)生的TOP3問(wèn)題需提交 BDA系統進(jìn)行分析改進(jìn)。BDA分析產(chǎn)生的保養需求交予PMP，產(chǎn)生的改善性維修需求交予BD，產(chǎn)生的操作運行改進(jìn)需求提交OMM，分析出備件缺乏或質(zhì)量問(wèn)題交予SPM處理。SPM發(fā)現的備件異常消耗等問(wèn)題提交OMM并支持OMM的改進(jìn)要求，響應BD系統日常及緊急需求并要求其更新備件技術(shù)信息，支持PMP系統定期需求并發(fā)出訂單（Order），備品技術(shù)問(wèn)題提交BDA。OMM（運管會(huì )）為交流系統，商議產(chǎn)生的維修需求交予BD系統，產(chǎn)生和保養需求交予PMP系統，不明因設備問(wèn)題交予BDA系統，相關(guān)備品備件問(wèn)題要求SPM跟進(jìn)。（文中描述比較簡(jiǎn)略，實(shí)際執行過(guò)程中需要根據廠(chǎng)情制定具體、明確的交互作用原則。）
工廠(chǎng)維護管理體系交互優(yōu)化，如前文介紹，根據各企業(yè)設備管理發(fā)展水平不同，其維修體系所運行的子系統或許有多有少，在圖1基礎上還可以再增加E&T（Education & Training）子系統、EEM （EEM= Early Equipment Management）子系統等。實(shí)際中還會(huì )遇到各系統與部門(mén)內外、企業(yè)內外等其它系統交互作用的情況，此處不再擴展。
PS：所有交互作用原則并非一成不變，可以靈活運用，根據企業(yè)自身設備管理發(fā)展水平、人員能力發(fā)展水平等定義其他交互作用規范、原則。
4.小結
本文在經(jīng)典的預防性維修理論和可靠性數學(xué)的基礎上，構建了一套新的具有一定實(shí)用性基于可靠性理論設備維修管理體系交互優(yōu)化模型，以某公司設備管理實(shí)例引入，通過(guò)計算優(yōu)化可靠性，達到體系交互優(yōu)化。該模型能夠實(shí)現針對故障歷史及其維修方法的維修策略?xún)?yōu)化，避免了原有預防性維修決策模型不考慮故障特性和維修方法的盲目維修，同時(shí)使設備的預防性維修決策具有良好的可操作性，避免過(guò)度維修和欠維修現象，該模型具有很強的實(shí)用性。
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