自動生產線設備維修管理研究

王 英 周軍旗 郭興海 劉 馨

（1.東北農業大學 哈爾濱 2.一汽哈爾濱輕型汽車有限公司 哈爾濱）

一、前言

自動生產線是把工件傳送系統和控制系統結合在一起，將一組自動機床和相關輔助設備，按照工藝順序連接起來，自動完成產品全部或部分制造過程的生產系統。自動生產線具有高效率、低成本、穩定、產品質量較高、生產周期短，生產均衡等優點，給企業創造了顯著的經濟效益和良好的社會效益。然而在生產線設備的管理、維護和修理過程中，都面臨著一種共同的困境：即生產線故障停機損失和維修、維護費用長期居高不下，成為企業沉重負擔。據統計，機械制造企業生產線的維修與維護費用占到產品制造成本的15%～30%。同時，生產線故障停機率高達14.8%，給企業帶來了很大的經濟損失以及延期交貨產生的信譽損失。因此，對企業生產線設備維修存在的問題進行分析，提出相應的解決方法，從而更好地指導企業實踐，幫助企業減少停機損失、降低維修成本，是有待深入研究的課題。

針對生產線設備維修管理的問題，國內外已經有了一定的研究，并提出一些管理思想，建立了優化模型：如基于生產線的協同維修思想，已得到了企業界和學術界的廣泛認同。該思想的核心是“對生產線故障隱患集中式批量處理，減少分散維修的停機時間”；美國的典型流程式自動化生產線設備的維修組織以及維修方式和方法；針對大型、先進、復雜進口生產線設備開動率低、故障頻繁的問題，提出針對設備的實際狀態采取環節維修方式；針對電站設備的關聯維修任務協同優化問題，以總維修費用最小為優化目標，建立了風險優化決策模型；通過建立合理的組織結構和配備先進的檢測工具，以及通過信息網絡手段將預防維修與事后維修進行有機結合，實現設備維修的科學管理，提高故障排除效率；應用時間延遲維修理論，以單位時間內總的停機時間期望值最小為優化目標，建立的定量化的生產線同步維修模型，及進行的實例研究，但該模型需要利用完整的故障記錄數據，因此限制了該模型的應用。

二、自動生產線設備故障的特點

集機、電、液、氣為一體的自動生產線設備與普通設備相比，其故障呈現出不同的特點，主要表現在以下方面：

（1）突發性。由于自動化生產規模大，設備技術含量高，使用的機械零部件數量多、關聯性強，零件集成化程度高，因此，相對于一般的機械設備，其發生故障的概率較大，且不易診斷。

（2）隨機性。高度智能化的自動生產線故障的發生有很強的隨機性，這些隨機性故障不可能通過細密的定期維修得以解決，頻繁的維修不但不能改善設備的可靠性，反而容易誘發更多的次生故障。

（3）復雜性。由于自動生產線是集成化的生產系統，所以故障部位也錯綜復雜。故障部位可能來自于機械部分，也可能來自于電氣、液壓或氣動部分，還可能來自于計算機控制部分；故障的原因可能是硬件故障，也可能是軟件故障，還可能是人為引起的故障。

（4）危害性。主要表現在故障停機損失嚴重，伴隨著一系列環境和安全問題。由于生產線結構比較復雜，各設備以及零部件關聯較為密切，往往某處微小故障就可能引發連鎖反應，導致整條生產線乃至有關的環境遭受災難性的毀壞。

三、自動生產線設備維修管理存在的問題分析

（1）企業設備維修管理機構設置有待改善，維修工作效率低。企業一般會設置專門的維修部門，而一些故障的發生往往會超出維修部門的能力范圍，需要多個部門的協作處理，而各部門之間關系錯綜復雜，相互推諉的現象時有發生，造成不必要的停機等待。例如，在某企業3月份的總裝線停線記錄中，總停機時間是4818 min，其中設備維修時間為797 min，其余均為停機等待時間。許多中小企業為追求利潤，只注重產銷環節，忽視企業設備管理工作，對設備的特點、故障史、診斷和維修經驗未形成系統的資料，只存在部分維修技術人員頭腦中，隨著人員的流動，新的維修人員又需要從頭積累，導致設備維修管理一直處于較低水平。

（2）維修方式單一。企業普遍采用定期維修，然而自動生產線涉及的設備種類多、數量大，并且設備的集成化程度高，故障隨機性強，定期維修方式導致維修不足和維修過剩問題更為突出。因此，一些企業積極采取狀態維修，狀態維修雖然能夠有效地減少維修活動中的不確定性，但如果對全部設備采取狀態維修，就會造成人力、物力的大量浪費，增加維修成本。

（3）備件庫存資金比例高，儲備品種不合理，庫存管理混亂。自動生產線所用零部件規格型號多，常備的零部件數量較大，放置混亂，既增加了維修成本，也導致在生產線出現意外故障時無法及時取得相應零件。個別配件是進口的，通用性不強，定制周期長，臨時緊急采購無法及時解決問題。

（4）設備維修管理人才缺乏。由于維修工作條件惡劣，人員培訓不到位，工資待遇低，激勵制度不健全等一系列問題，設備維修管理人員的工作積極性受到影響，思想不穩定，人員流動性大，特別是中高級機械技師和富有經驗的操作、維修人員極其缺乏，維修人才大量流失，致使設備始終處在低水平的管理和維護上運行。

四、提高自動生產線維修管理水平的策略探究

1.建立有效的設備維修管理聯合決策機構

作為設備維修管理部門，最大職責就是保證設備的正常和高效運轉。為此，設備維修管理部門需要對設備的選型、采購、維護、修理、更新等進行全程管理，制定科學的管理制度和檢修、改造計劃，并把設備的各類信息，如設備的基礎數據、故障及檢修記錄等輸入到企業的設備維修管理數據庫，以便掌握設備的整體運行狀態。

設備維修管理聯合決策機構應由公司總經理任命負責人，即應急組長，建議由分管生產的副總經理擔任。給予應急組長相當的權力，使之能越過各部門主管組織緊急搶修和維護，能調動各部門的人力和財力共同應對停機故障和生產安全問題。例如，出現突發故障時，由維修部門對突發故障的性質、設備狀況、生產形勢、備件準備、財力等情況進行綜合研究，故障一旦超過職能范圍，即上報應急組長，及時調動各個部門應對停機故障，做出符合實際的最佳決策，從而有效降低停機時間，增強公司應急能力，提高公司綜合競爭力。設備維修管理聯合決策機構運行模式如圖1所示。

圖1 聯合決策機構設置圖

2.根據設備重要程度和故障模式采取多元化維修方式

根據生產線上設備重要程度的不同，從可靠性、生產性、經濟性、維修性、可監測性5個方面考慮，將生產線上的設備分為3個級別，即次要設備、重要設備和關鍵設備。

（1）次要設備。主要是指一些可靠性高，不易損壞或者是損壞之后不影響產品的質量，不會造成生產線的停機，并能很快修復的設備。這類設備采用事后維修的方式，即壞即修。

（2）重要設備。這類設備主要是指可靠性較高，修復較容易，發生故障后會對產品質量帶來影響，造成生產線停機的設備。對于重要設備，如果其故障具有規律性，可以采用定期維修方式；如果故障隨機性強，且故障特征可監測，則可實施狀態維修。

（3）關鍵設備。這類設備是指一旦發生故障就會造成較長時間的停機，同時會造成環境、安全等問題，產生很嚴重的后果。這類設備需要進行狀態監測，實施狀態維修，即根據每臺設備的實際運行狀態，借助于先進的狀態監測、故障診斷技術以及可靠性評估技術等來確定是否維修以及維修時機。

通過對設備進行分類，可確定設備的重要程度、關鍵部位和薄弱環節，可以有針對性地選擇狀態維修、定期維修、故障維修、改善維修等不同的維修方式，實施多元化的維修策略，以充分發揮各種維修方式的優勢，降低維修成本。設備的分類以及維修方式的選擇如圖2所示。

圖2 設備分類與維修方式選擇

3.加強備件庫存管理

根據備件庫存管理存在的問題，提出解決的方法是：設置兩級備件庫。一級為全廠中心備件庫，儲備各車間的專用、貴重精密備件；另一級是車間備件庫，儲備車間設備的專用備件、易損件及經過修復后還能使用的備件，由維修組長進行管理。同時，運用ABC分類法對備件庫存進行管理。A類備件一旦發生損壞會對生產產生較大的危害，一般無通用性，技術含量較高，消耗很低，采購周期長，在管理方式上，為了壓縮庫存，訂貨時可采用定期訂貨方式，訂貨量由預測決定；B類備件是一般部件，又稱計劃部件，在管理方式上應嚴格按定額進行計劃采購，嚴格控制庫存，采取定期訂貨與定量訂貨相結合的訂貨方式。適用“準時生產供應”管理模式；C類備件一般都屬通用件，其技術含量較低、消耗多、周轉快、采購容易。對于企業來說，在確定一個合理的最低儲備量以滿足生產需要外，還應與零件供應商建立零庫存管理模式，以降低庫存成本。

4.加強維修管理人員培訓

維修管理是否成功關鍵在于人員素質，因此，企業要加強對設備管理人員的培訓。結合有關協會、培訓機構和各大專院校的相關專業力量組織學習，開辦各種形式的學習班，舉辦設備維修管理知識競賽等，提高設備操作人員和管理人員的技術、管理水平。與此同時，應提高設備管理人員的待遇，不斷關注他們的需求，對優秀的設備管理人員應給予一定的經濟和榮譽獎勵，從而調動維修人員工作的主動性和積極性，以提升企業設備運行與維修管理的整體水平。

五、結論

智能化、自動化的生產線是機械制造工業未來的方向，也是衡量一個國家工業現代化水平的重要標志。自動生產線的維修管理水平直接關系到企業經濟效益的高低。在詳細分析自動生產線設備維修管理存在問題的基礎上，給出了提高自動生產線設備維修管理水平的方法和策略，以指導企業設備維修管理實踐，提高生產線設備利用率，減少設備故障停機時間和停機損失，增加企業的經濟效益和社會效益，增強企業的競爭力。