可靠性工程之機器因素分析與控制*

張根保　羅冬梅

(重慶大學機械工程學院,重慶 400044)

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可靠性工程之機器因素分析與控制*

張根保羅冬梅

(重慶大學機械工程學院,重慶 400044)

針對國內企業設備檔次低、設備管理水平不高，造成產品質量和可靠性差這一現狀，首先詳細介紹了機器設備的分類，并在此基礎上闡述機器因素對產品可靠性的影響；然后以TPM為指導建立機器因素控制體系，對機器設備的全壽命周期進行過程管理，從而使產品質量和可靠性得到有效保證，最后以國內某機床企業為例論證機器因素控制體系的可行性和有效性。

機器因素；分析；控制；可靠性

1　引言

機器設備是社會生產力的重要組成要素，也是企業技術裝備水平的主要標志。企業生產效率能否提高，產品質量是否穩定，關鍵看機器設備的功能是否正常、性能是否穩定。國內機床企業的設備檔次普遍較低，維護保養狀況普遍較差，極大地影響了機床產品的質量和可靠性，而產品質量提高的關鍵在于工序質量的提高，因此必須重視影響工序質量的關鍵因素——機器因素的分析和控制，加強設備管理，保證設備處于良好技術狀態，從而為企業生產優質產品提供物質上的必要條件[1]。

國內外結合企業和設備自身發展特性，各自提出了不同的機器因素控制方法：美國以經典軍事后勤學為基礎，以設備周期費用最經濟為目標，提出將設備看做一個系統進行全面管理的機器因素控制方法，同時兼顧設備的可靠性以及維修性設計問題[2]；英國綜合工程學把可靠性和維修性問題貫穿到設備設計制造和使用全過程，使機器因素控制工作立足于最根本的預防[3]；日本中島清一提出全員生產維修(total productive maintenance,TPM)的機器因素控制方法，以提高設備綜合效率為目標，建立以設備一生為對象的生產維修系統，確保壽命周期內無公害、無污染、安全生產[4]；李葆文提出了全面規劃化維護(total normalized productive maintenance，TnPM)，以系統地防范維修系統為載體，以全體員工的行為規范為過程對設備進行維護、保養和維修，以提高設備綜合效率[5]。我國設備管理遠遠落后于國外，大多數企業設備管理水平仍停留在粗放型的管理模式，設備管理能力薄弱，各單位相關技術水平良莠不齊，使得企業在產品生產制造過程中對機器設備的管理非常不規范。

因此為了對可靠性工程中機器因素進行有效分析與控制，本文在對機器進行定義與分類的基礎上，進一步分析了機器因素對產品可靠性和質量的影響，并結合企業生產實際情況，引入TPM設備管理模式，建立并健全機器因素控制體系,通過對關鍵設備全壽命周進行過程管理與控制，保障機器設備可靠性，從而保障和提高產品質量。

2　機器的定義與分類

機器是企業固定資產的主要組成部分，它是工業企業中可供長期使用，并在使用過程中基本保持原有實物形態的物質資料的總稱[6]。而在機床制造企業中，機器是指制造機床產品過程中所涉及的各類設備，包括加工設備(及其輔助設備)、工裝、工具、刀具、卡具、試驗設備、監測儀器、裝配器具、清潔設備、各種輔具、環境(照明、清潔、溫度、濕度等)設備、計算機硬件設備等。

圖1　機器設備分類方法

機器的種類繁多，規格和型號各異，為了便于管理和維修，需要對企業的所有機器進行合理的分類。按機器使用性質分，可以將機器設備分為生產用設 備、非生產用設備、待使用設備、冗余設備(多余設備)；按機器在使用中所起作用的不同即重要性可將機器分為關鍵設備、主要設備和一般設備[7]；按產品壽命周期階段分可將各種機器分為分析計算設備、生產加工設備、輔助生產設備、裝配機器和工具、試驗設備、計量器具和環境設備，具體分類方法如圖1所示。

3　機器因素對產品可靠性的影響分析

高質量的原材料、先進的生產技術及其設備、一流的檢測手段是現代工業生產的三大支柱，設備作為影響工業生產的關鍵因素之一，其可靠性、精度、性能、穩定性和耐久性直接影響產品質量特性值的波動，從而影響產品質量。

對由多道工序組成的機械制造系統，產品質量提高的關鍵在于工序質量的提高，只有把質量特性值控制在規定的波動范圍內，使工序處于受控狀態，才能保證制造過程產品質量的形成。工序質量是人員、設備、材料、操作者、工藝和環境等六大因素綜合影響的結果。對于機器設備保障產品質量的能力，則采用機器能力指數Cm來定量表示設備自身具有滿足產品質量的能力[8]，即

(1)

式中：T為質量特性值分布的公差范圍，S為標準偏差。當質量特性的實際分布中心與指標標準中心不重合而產生一定的偏離時，機器能力指數用Cmk表示，即

(2)

式中：ε為絕對偏移量，k為相對偏移量，k=ε/(T/2)。由公式可知，影響機器能力指數的變量有3個，即質量標準T，標準差S和偏移量ε，所以要提高產品質量，增加機器能力指數，減少廢品，就必須調整質量特性值的分布中心與目標值的偏移量大小和減少分散程度。即首先進行設備調整，使分布中心重合于公差中心，以消除系統誤差的影響，促使機器處于穩定狀態，如通過首件檢驗提高設備、刀具、夾具等的定位誤差和調整誤差，采用更為精確的量規等；提高設備精度與可靠性，減少質量特性值的分散程度，如檢修、更新或改造設備，提高工裝夾具精度等。

下面按壽期周期分類具體分析機器因素對機床產品質量和可靠性的影響。

3.1分析計算設備

分析計算設備是機床在設計階段所使用到的用于原理分析計算、性能仿真試驗的設備，包括計算機硬件、分析計算儀器及軟件。該設備對機床可靠性的影響主要表現為計算精度誤差、軟件缺陷或使用失效。在對機床的整機及關鍵部件進行設計分析時，可能由于部件復雜、建模困難或者軟件缺陷，不能準確對其進行設計分析，導致在實際加工時出現加工困難、加工精度不夠等情況，導致機床在使用過程中出現質量問題。

3.2生產加工設備

生產加工設備是實施加工制造的主體，主要包括車、鉆、銑、磨、加工中心等。生產加工設備對于機床可靠性的影響主要體現在設備加工能力、設備參數、設備磨損老化、設備操作這四個方面，且對于不同機床其影響大小各不相同。

設備加工能力對于機床產品可靠性的影響表現為加工材料、厚度、加工尺寸、加工速度及設備承載能力等方面，不同加工設備可產生的工藝方法及各方法所達到的精度和粗糙度不同，直接影響機床零部件的制造精度與質量；設備參數限制加工零件尺寸參數及精度參數，如設備的軸向尺寸會限制加工產品尺寸和產品加工速度，并最終影響產品的質量。而設備磨損老化是在正常使用中不可避免的現象，設備長時間使用后，因環境溫度、內部積塵、系統文件的損壞等原因，可能使控制出現錯誤，從而造成不良產品的出現。設備操作則體現為操作人員的操作水平，設備操作不良會直接造成產品質量不合格或產品報廢，嚴重時甚至可能發生傷亡事故。

3.3輔助生產設備

輔助生產設備是指制造過程中所用的各種工具的總稱，包括刀具、夾具、模具、輔具、工位器具等。輔助生產設備主要影響產品精度、尺寸、加工質量等方面，如刀具的磨損導致加工表面粗糙度的下降，夾具影響工件加工表面的位置精度，模具磨損會導致尺寸的變化，工位器具不能精準定位會導致產品的尺寸和精度均出現大的變化。

由夾具、刀具、工件和機床組成的機械加工工藝系統在不同工作條件下產生的誤差會擴大或縮小反映為工件的加工誤差，進而影響產品可靠性。在加工過程中由于切削力、慣性力、夾緊力及重力的影響，加工系統產生變形破壞刀具與工件之間的準確位置，造成加工產品質量的降低。

3.4裝配機械和工具

裝配機器和工具是為了保證產品裝配效果和質量而使用的各種機器和工具，包括扳手(力矩扳手)、套筒、十字改錐、刮刀、裝配機器人等。裝配過程是實現由零件到產品的重要步驟，對產品可靠性起到關鍵作用；而裝配機器和工具在產品裝配過程中必不可少，其配置合理性，精度保證性直接影響產品裝配質量。如在裝配過程中常使用的機器人，是一個由機械、電子、電機、液壓、氣壓等元部件與一系列控制、執行軟件組成的復雜系統，在系統中的任何部位出現故障都可能導致在裝配過程中的機器人無法完成規定的任務，影響產品的裝配過程，造成產品裝配錯誤或裝配缺陷，影響產品的正常使用。

3.5試驗設備

試驗設備是指在產品設計、制造過程中為了解產品性能和設計制造效果而進行試驗所涉及的各種機器設備，如可靠性試驗臺、振動試驗臺、精密傳動試驗臺等。試驗設備本身的參數、精度與技術性能準確性直接影響被試驗產品的精度與可靠性。試驗設備在使用過程中常常出現功能不全或配置不合理的現象，使得試驗反復，沒有發揮設備應有的效能，同時某些試驗設備標稱值不準，溫度偏差、均勻度、升降溫速率等指標在多次調試后仍達不到要求，使得產品試驗結果不準確，無法驗證產品設計、制造結果，使產品質量無法得到保證[9]。

3.6計量器具

計量器具是指能用以直接或簡介檢測出被測對象量值的裝置、儀器、儀表、量具和用于統一量值的標準物質[10]。在日常使用過程中，計量器具由于老化、磨損以及使用環境、溫度、濕度等原因的影響，顯示出的數據出現不同程度的偏差，影響檢測結果的準確性與有效性，進而影響產品質量，因此，計量器具需要定期進行檢定。同時計量器具由于運輸不當，不采取防震措施，也會造成計量失準。例如具有機械傳動機構的計量器具，在輸運和安裝過程受到沖擊與強烈震動，使軸承與軸的配合、齒輪之間嚙合的松緊發生變化[11]，使得在測量過程中該器具已無法進行準確測量，從而降低被測產品的檢測精度，無法保證產品質量的實現。

3.7環境設備

環境設備是機床設計、制造、試驗過程中所需要的外部環境設備，主要包括清潔、照明、溫度和濕度控制等設備。清潔設備(如除塵器)質量低會加速機床零部件運動表面的磨損，導致零部件性能下降，甚至使運動部件卡死。照明設備的優良直接影響操作人員的心理和生理健康，即影響人員可靠性，最終影響產品可靠性。而溫度和濕度控制設備則在機床運行過程，確保各部件運動產生的熱量能及時排除，并控制油液溫度。當油溫升高時，會加速機床部件磨損以及運轉速度不穩定，產生爬行，最終影響機床的穩定性與加工精度，造成加工產品可靠性的降低。

4　機器因素控制體系

前兩節我們討論了各種機器的分類，并對機器對加工制造產品的質量和可靠性的影響進行了分析，本節主要討論機器因素的控制體系架構。

機器因素控制體系是以TPM為技術指導，以關鍵設備全壽命周期(規劃、設計、選型、購置、安裝、驗收、使用、點檢、維護、潤滑、維修、改造、更新直至報廢全過程[6])控制技術為手段，以提高產品可靠性和質量為目標而建立的控制體系。機器因素控制采用過程管理方法，涵蓋設備管理的組織機構、設備管理策略、設備前期管理、設備后期管理、評價和改進等相關過程。

以過程管理為基礎的機器因素控制體系架構如圖2所示。

圖2　機器因素控制體系架構

而對設備進行的全壽命周期管理，必須做到合理選購、正確使用、精心維護、科學檢修、適時改造和更新，使設備處于良好的技術狀態。設備全壽命周期管理流程圖如圖3所示。

4.1 設備管理的組織架構

TPM強調設備管理的全員參與，要求從企業領導到一線職工全體都要參加[12]。機器分析與控制涉及技術、采購、運行、維修等多個部門，只有這些部門各司其責，對設備進行歸口管理，才能減少甚至消除由于設備使用不規范而造成的各種問題和損失。因此應該建立企業TPM設備管理推進小組組織結構圖如圖4所示。

4.2設備基礎管理

設備基礎管理主要包括培訓管理，現場環境管理和設備分級管理。培訓管理是企業在策劃與設備相關崗位培訓時，應注意識別培訓要求，從而提供相應的培訓或采取其他措施來滿足這些需求，并評價其有效性。為使現場環境有利于設備運行，還應有效、持續開展6S管理活動，并將可視化管理有效運用于設備及現場管理。實施6S管理也是進行TPM活動的基礎活動，對進一步控制機器因素提高產品質量具有重要意義。

4.3設備前期管理

企業設備前期管理，是對自設備規劃論證至設備正式投運之前的整個過程進行嚴格管理，以確保新增設備滿足企業提高產品質量的要求，主要包括設備規劃及選型、設備采購、設備安裝調試、設備驗收。

4.3.1設備規劃及選型

設備規劃及選型是設備周期管理的初始階段，需要做好設備規劃，把好設備選型關。做好設備規劃，要綜合考慮企業技術改造、技術更新、節約能源以及安全環保措施的需要，做到統一規劃；把好設備選型關，必須滿足生產上適用，技術上先進，經濟上合理三項基本原則。

首先企業應以自身中長期戰略發展規劃、產品市場占有率、現有設備的產能分析以及可使用的設備投資資金為依據，對需要購置、更新的設備做出相應的規劃。

其次進行設備參數選擇。在保證設備生產率、操作性、安全性、環保性和節能性的基礎上，重點關注設備的可靠性、維修性、工藝性和經濟性。為保證設備具有足夠高的可靠性，需綜合考慮設備可靠性設計、安全系數設計、冗余性設計、環境設計、元器件穩定性設計等內容，并在對其進行可靠性評估的基礎上考察設備可靠性是否滿足事先確定的可靠指標；而設備維修性主要是從結構合理、簡單、標準化、狀態監測、故障診斷能力等方面進行衡量；同時設備參數選擇還需考慮設備的經濟性，以設備使用壽命周期費用作為衡量設備經濟性的指標，在壽命周期費用合理的基礎上，追求設備的經濟效益最高[13]。

最后組織進行選型評估。選型評估應包括經濟評估和技術評估，擇優選擇。其中經濟評估采用壽命周期費用作為評價指標，而技術評估通常需評估設備的安全性、環境學、工藝適應性、可靠性、可維修性等主要事項。

4.3.2設備采購

設備采購關系到企業發展的穩定性和持續性，是企業競爭力構成的主導因素。因此，必加強采購實施的計劃、組織、協調及控制的過程的質量管理，建立采購質量保證體系，并對供應商提供的產品和服務進行評價和控制，確保采購產品質量符合要求。

首先確定采購質量的控制標準，使整個采購過程的每個環節都置身于完整的采購質量標準之下[14]。然后根據設備采購的復雜性分析，對影響設備采購質量的五大影響因素(人員、技術、管理、市場、環境)進行有效控制。加強包括公司管理人員、采購組成員、供應商等相關設備采購人員的素質及質量管理意識；掌握科學的質量管理方法，制定有效的質量管理及采購流程，對設備采購環節的有序性進行提供技術支持；把握市場動向，避免設備自身價值因市場價格波動帶來影響。最后按照設備招投標規范化流程實施設備采購，堅持公平、公正、客觀、全面的原則，確保設備可靠性和質量滿足企業保證產品質量的要求。

4.3.3設備安裝與調試

企業對新購入機器進行安裝調試可以保證機器能夠按計劃投入使用。機器安裝調試階段的重點工作是檢查機器的安裝是否符合有關安全技術規范，明確找到機器安裝和試運行過程中存在的問題和安全隱患，并對其進行可靠性控制，從而使機器安裝、調試都要處于受控狀態，保證機器健康的投入使用。

設備安裝前，應在明確安裝施工單位、安裝調試時間的基礎上，制定設備安裝調試可靠性控制規范，保證設備安裝質量。在進行基座施工前，必須合理確定設備安裝位置及合理布局、配套機械及運輸車輛通道、堆料場等，必要時予以修整；提供設備安裝調試所需的必要條件，并加強技術、設備、材料等方面的管理。

按照安裝前既定的要求實施設備安裝，且安裝過程要嚴格遵守質量管理體系的各項要求。為保證安裝質量，必須采取有效控制方法對影響的工序質量進行重點控制：(1)確定質量控制點，如焊接件裂縫處有無裂紋、氣孔等缺陷，螺栓螺母是否松動。(2)編制工藝規程和作業指導書，對施工人員就操作方法、設備、過程參數、生產環境等進行技術交底。(3)操作人員必須嚴格遵守工藝紀律，并及時進行自檢和 復檢，做好原始記錄，最后由專職負責人檢查確認。(4)檢驗及試驗設備、裝配工具、計量器具等必須處于完好和受控狀態，檢驗人員必須嚴格按照工藝規程和檢驗指導書進行檢驗。(5)安裝后，應對設備安裝的完整性、合理性、安全性等進行檢查，對不合格的控制點，堅決予以返工。

安裝后，按照規范進行調試。調試主要針對設備的工作質量、可靠性、操作性能等。為檢查設備安裝精度的保持性、各系統運行是否正常以及相關技術參數是否符合設計要求，在設備安裝完成后首先進行空運轉試車調試，然后對設備進行負荷調試，即檢驗機器在一定負荷下的工作能力以及各系統的運行是否安全和穩定，重點檢查設備是否存在振動、噪音、液壓氣動或潤滑油箱泄漏等情況，以及檢查機器的安全性能和防護裝置的穩定性、可靠程度等；最后需由經驗豐富的人員進行設備精度調試，如機床進行幾何精度、加工精度檢測等。

4.3.4設備驗收

設備驗收是企業設備部門針對其采購的機器(包括結構、原理成熟的單體機器和生產輔助機器)進行的驗收工作，必須建立健全的驗收管理制度和驗收規范，從制度上保障設備質量，并通過加強內部管理，強化設備驗收管理，確保設備達標運行，最終有效地促進設備生產質量的提高。

設備到貨后應首先進行外觀驗收，驗收人員根據機器的外觀對機器的新舊程度、完好程度進行初步檢驗，主要檢驗機器是否存在破損、劃痕、腐蝕，機器外包裝是否完好，有無漏水現象以及機器配件是否齊全等。

設備安裝完畢即進行性能驗收，即使用專業的檢測工具對機器的各項性能指標進行達進行標性檢測，測試設備的技術性能、安全要求和運行情況能否滿足設計要求或生產工藝要求，從而確保設備運行可靠性，保證產品質量[15]。

設備驗收完畢后，需要建立設備操作規程、點檢標準、潤滑標準、維護標準和記錄，從而為設備后期管理做好相關準備。

4.4設備后期管理

設備后期管理是設備運行過程的綜合管理，包括使用、點檢、維護、潤滑、維修、改造、更新直至報廢等全過程的管理工作。設備運行所占周期最長，其運行可靠性的好壞，直接影響到設備固有可靠性的發揮，從而影響產品質量。因此必須加強設備后期管理，確保設備運行可靠。

4.4.1設備使用管理

設備能持續穩定運行的前提條件是設備的正確使用。加強設備使用管理，首先需要建立設備操作規程，從而使設備使用過程各項工作有章可循；同時設備使用單位還需明確設備使用責任人，包括管理者、使用者、點檢維護者，從而提高運行人員工作的責任心、自主性和主動性；操作者是設備使用的主體，其操作能力、故障處理能力的好壞直接影響到設備的運行可靠性，因此企業應采取必要措施，對設備使用者進行設備操作使用和異常狀況與突發故障處置能力的識別及培訓，提高其處理異常和故障的能力，從而促進設備使用者正確使用設備。

4.4.2設備維護管理

設備的使用壽命與其保養維護密切相關，加強設備維護，對提高設備的可靠度、保證安全生產，提高 產品質量和生產率等方面起著越來越重要的作用。以可靠性為中心的維護理論以保持和恢復裝備的固有可靠性為目標，根據各裝配部件的可靠性狀況，以最小的維護資源消耗，運用邏輯判斷法確定所需的維護設備、維護方式、維護間隔和維護級別，制定出預防性維護大綱，從而達到優化維護的目的。

對設備進行維護管理，企業應建立設備維護規程，以指導生產操作人員、設備保養人員對設備的日常維護工作。設備維護規程應包含設備潤滑、清掃，并就設備運行過程中出現的常見故障以及排除方法進行說明，方便操作人員進行參考操作。

擬定設備維護保養計劃。首先明確設備維護人員的責任，并對設備維護人員進行相關技能識別和培訓，以確保其能正確執行維護工程；然后在分析使用資料的基礎上，制定包括維護保養項目和具體要求、步驟和操作指南、注意事項等內容在內的設備維護保養計劃，避免設備因維護不當造成損失。

設備使用單位還應引導設備使用者做好設備自主維護。TPM強調自主維護，設備操作人員應該以設備主人的身份，對其所操作的設備進行必要的維護活動(清潔、緊固、潤滑)，同時操作人員還應加強與專業維護人員之間的合作配合，共同對設備負責，從而慢慢形成自主管理和自主維護的意識[16]。

4.4.3設備點檢管理

設備點檢是在TPM的指導下，按照“五定”(定點、定法、定標、定期、定人)的方法[17]對設備進行全面檢查和診斷，找出設備的異狀，發現隱患，進而采取措施消滅故障的一種管理方式。點檢對保持設備性能的高度穩定，提高設備效率保證產品質量具有重要意義。

首先應建立以點檢為中心的管理制度，以規范設備點檢管理的各項內容，包括點檢管理的單位及職責，點檢標準的建立、實施、評價和改進，以及促進各項點檢工作及時性、有效性的措施。

然后按照點檢規范實施設備點檢。點檢人員應按照點檢管理要求和點檢標準，實施點檢工作，對于點檢過程中發現的設備故障隱患、劣化信息、異常信息，應進行處理并形成閉環，并根據設備改造、工作負荷、工況條件(環境)變化、點檢結果、劣化程度等因素，對點檢項目進行適宜性調整。根據需要，適時對點檢的數據及相關信息進行分析，以掌握設備狀態及劣化發展的趨勢，以便對設備進行預防性維修，最后還需適時分析點檢管理實績，并不斷改進和優化設備點檢管理。

4.4.4設備潤滑管理

設備潤滑管理是指企業合理選擇和使用潤滑劑，采用正確的換油方法以保持機械摩擦良好的潤滑狀態等一系列管理措施[18]。加強設備潤滑工作的管理，有利于減少設備故障和機件磨損，保持設備良好性能和精度，從而保障產品質量。

企業應結合車間實際，制定設備潤滑管理制度，明確潤滑管理職責。制度內容應涵蓋企業設備潤滑管理的全過程，包括明確潤滑管理單位，明確企業設備潤滑管理各層次從事設備潤滑管理崗位人員和日常潤滑工作人員的職責，以及設備潤滑管理的具體內容和實施方法，以指導企業的日常潤滑管理工作[6]。

根據設備潤滑管理需要建立潤滑標準，做到定點，定質，定量，定時，定法，定崗。實施潤滑作業的人員，應按企業潤滑管理要求做好加油、換油、過濾、檢測等日常潤滑工作；同時做好潤滑系統的定期檢查、清洗、防水、防塵、調節、測試等日常維護保養工作；必要時應建立設備潤滑狀態監測系統，根據監測的結果對設備采取合理的潤滑、換油和視情維護等措施。

4.4.5設備維修管理

設備在使用過程中隨著零部件磨損程度的增大，設備技術狀態的不斷劣化，設備功能和精度逐漸降低，造成生產效率降低、產品質量下降，甚至發生設備事故和故障，因此必須進行設備維修，通過檢查、排除故障、排除故障后的測試及全面翻修等活動使設備保持和恢復其功能和精度。

企業對設備維修管理，應首先明確企業的設備維修管理制度、職責分工和工作流程，并制定相適應的維修技術標準、維修定額標準以及與維修作業相適應的安全工作程序。設備維修管理制度應涵蓋不同維修組織及方式所對應的管理措施，以及與“修前、修中、修后”相適合的要求。

不同機器使用環境不同、故障率曲線不一樣，進行機器維修時應根據設備的具體情況建立設備維修模式，進行維修決策，并根據設備管理的需要不斷優化設備維修模式或維修模型。首先根據需要，配置能有效執行設備維修的資源，然后根據機器的可靠性、維修性、可監測性和經濟性，合理確定出機器的維修方式(事后維修、定期維修、狀態維修、監控維修等)，由設備定期檢查或狀態監測結果確定設備的性質(大修、中修、小修)；最后由設備管理部門嚴格執行維修管理制度和規范的操作辦法，堅持“質量第一、應修必修、修必修好”的原則，努力減少非計劃停機和計劃停機時間。

4.4.6設備技改管理

設備技改是以企業現有的生產設備和器具作為改造對象，依托科學技術進步為基礎，對設備的結構和性能進行改進，以技術先進的設備替換陳舊落后的設備，全面提高設備生產效率和保障產品質量的一種內部改進活動[19]。

在技術改造前，企業要組織各單位各部分進行必要的可靠性研究和技術與經濟論證，必須對技改的必要性、經濟上的合理性以及技術上的可行性進行充分考慮，并由專業技術人員制定具體的改造方案，并嚴格履行審批手續，確保設備技改效果達到最好。

設備技改應該將與環保設備、計量設備同步規劃與設計，并加強技術改造過程設備的可靠性控制，保證技改項目、質量、進度、安全、環境各方面達到預期要求。最后應做好技術改造后設備的后評估和總結工作，驗證其與預期目標和要求的符合程度

4.4.7設備報廢管理

報廢是設備全過程管理的最后一個環節，它關系到企業的經濟效益、生產運營和競爭力。為保障企業固定資產的利用，必須嚴格控制設備報廢的規范性管理，盡量做好“挖掘、革新、改造”工作。

首先在企業管理組織機構的基礎上建立科學合理分工負責制，明確設備報廢及報廢設備管理工作的任務、責任及關系，并強化管理機構管理職能和各崗位職責權限，確保設備報廢各項工作正常有序進行。

然后企業應結合自身實際制定出切實可行、便于操作的各類型設備報廢標準，并充分考慮經濟性和技術性的統一。最后嚴格設備報廢審批及加強報廢設備管護。凡需報廢的設備，應按企業的報廢管理要求和程序進行評估、審批及處理，對于成批或重大設備在報廢時應進行技術鑒定。對于擬定報廢的設備在未批準前，各使用單位應妥善保管，并加大檢查力度；設備報廢后要加強管理，防止資產流失、污染環境、發生安全事故[20]。

4.5設備管理評價

企業為了保證設備管理體系的有效運行，應按照計劃時間間隔對設備管理體系進行評價和管理評審。通過確定、收集和分析適當準確的數據，對設備管理體系的適宜性、有效性和績效進行內部和外部評價，并根據評價結果，提出管理和改善要求，對于需要改善的項目，應明確改善措施，組織人員實施、跟蹤驗證改善效果。

4.6設備管理體系的持續改進

企業應利用設備管理方針、目標、設備管理基礎，設備前期管理，設備后期管理，內部或外部評價結果，數據分析，管理評審等機會，持續改進設備管理體系的有效性，從而穩定提高產品質量。

5　案例分析

結合已建立的機器因素控制體系，以國內某機床企業設備管理為例，分析其機器因素分析與控制流程。該企業主營小型、中型、大型精密數控機床、機械加工生產線和器械裝配生產線等機械加工設備的研發、制造和銷售。企業于2008年通過ISO14000和OHSAS18000管理體系認證，在機器維護與管理方面也進一步規范化和標準化，在機器采購、日常維護、維修、報廢等方面也形成了自己的管理辦法。但隨著企業競爭環境的變化及機器復雜程度的提高，在機器管理處也暴露出一些問題，主要有：

(1)設備規劃、采購等工作沒有進行科學決策，沒有充分考慮企業各職能部門實際情況和信息基礎，從而導致機器投資規劃不合理。

(2)機器生產計劃和維修計劃配合不好，定期檢查不夠到位，計劃修理落實不到位。維修計劃未納入生產計劃，日常維修一般只能在生產間隙中進行；機器定期檢查未形成正常的檢查記錄單，檢查記錄也只是流于形式，且檢查內容也沒重點關注機器的可靠性，對于保養和維護很少涉及；生產管理部門對于車間設備修理計劃也不夠重視，檢查力度不夠，對計劃落實的考核也不到位。

(3)企業實施6S管理缺乏長效機制。雖然企業6S管理工作已有規章制度和組織單位，并取得一定成效，但是還未能形成員工的素養和日常行為規范，自覺執行和創新意識不強。

(4)機器維修人員素質普遍不高，培訓工作也重在技能培訓，缺乏對管理方法，管理思想的培訓。針對該企業在機器管理方面的諸多不規范，企業建立了機器因素分析與控制體系，并適應企業管理體系一體化要求，其中重點改進內容主要有：

(1)結合企業實際情況制定機器因素分析與控制文件，明確企業設備管理職責、設備從設計到報廢全過程管理程序，并在此基礎上加入設備操作規程，建立設備保養標準、大修標準、設備崗位責任制和設備管理考核辦法等。

(2)加強設備的及時維修保養，落實各項工作的檢核力度。一方面開展日常保養，按機器潤滑圖表進行加油、按規定的點檢項目進行檢查并記錄，做好現場管理各項工作，保證“清潔、整齊、潤滑、安全”四項要求的實現。另一方面開展設備的計劃維修保養，嚴格按照設備維修標準組織實施，并做好設備大修理報告、保養單的記錄。

(3)完善6S管理。首先規范設備工作環境，企業生產部門要根據生產設備的技術要求與運行要求合理安排設備環境的溫度、濕度、清潔度的要求，并查找與設備有關的污染源、故障源、危險源、缺陷源、浪費源、清掃困難源，并采取相應措施制定設備現場工作規范，規范設備各項管理制度；對設備管理工作進行量化考核和持續改進，以有效監督機器管理工作的執行情況和執行效果。

(4)做好教育與培訓工作。組織設備管理和維修、操作人員進行體系標準、體系管理文件的學習，到并對人員的能力進行考核鑒定。

該企業在實施運行機器因素分析與控制體系后，已取得一定成效。企業形成了規范化、體系化的設備管理制度體系，設備管理更加精細化，管理的寬度和廣度進一步全面化；機器管理制度的執行落實有效減少了設備事故及故障停機時間，機器維修費用控制完成了企業降本增效的目標要求，企業當年設備故障與事故停機時間相比上一年大副下降，主要生產設備MTBF提高349.84h，機器直接損失費用減少58萬元，創效益296萬元。

6　結語

現代企業的生存和發展不僅受工人技術水平和管理水平的影響，還取決與他們所使用工具與機器的完善程度。機器作為企業固定資產的主體，對企業的生產競爭力影響巨大，只有對機器進行有效分析、控制，建立符合企業實際情況的機器因素分析與控制體系，才能保證企業各項生產工作的順利進行。本文基于機器全壽命周期管理流程構建了機器分析與控制體系，闡述了各個環節的主要內容，并以某機床企業為例論證該方法的有效性。該體系通用性強，可以應用于各類裝備制造行業，具有廣泛的應用價值和工程實踐意義。

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Machine factors analysis and control technology in reliability engineering

ZHANG Genbao, LUO Dongmei

(College of Mechanical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044,CHN)

The domestic equipment was low-end and short of efficient management, which led to the poor quality and reliability of the product. Therefore, in this paper firstly the classification of machine was expounded in detail. And on this basis how machine factors affected the reliability of product was described minutely. Then under the guidance of TPM, the machine factors control system was proposed, implementing process management for the whole life cycle of machine and therefore guarantee the quality and reliability of the product effectively. Finally an example of one Chinese machine tool company was taken to discuss the feasibility and validity of machine factors.

machine factor; analysis; control; reliability

*國家自然科學基金資助項目(51175527)；國家“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項資助項目(2013ZX04012-041；2014ZX04001-031)。

TH-3

A

160201