基于可靠性的設備維修方法在企業中的應用

王 鑫

（甘肅省金昌市金川公司，甘肅金昌 737100）

0 引言

在新時期發展背景下，設備運行逐漸朝向自動化方向發展，而對于一些現代企業來說，其也正在逐漸提高自身對設備維修管理的重視程度，將安全可靠作為新型設備維修方法首要考慮因素，進而不但能對設備使用功能及故障診斷展開有效分析，還能基于故障類型及時提出針對性預防解決措施，優化維修方法，從而最大限度降低設備故障風險，實現設備運行的安全可靠效果，促使企業能夠得到快速發展。

1 設備維修方法優化過程分析

設備維修方式優化的目的是基于某種資源制約的條件下，選擇最佳的維修方案，使維修停工損失最小。因此，積極構建企業設備維修框架，借鑒以可靠性為中心的維修方法，組織企業設備管理及技術人員對設備及各個部件展開可靠性研究分析，明確不同部件的不同量化參數與設備維修二者存在的關系，構建具有針對性的設備維修數學模型，通過量化研究分析決策并優化設備維修就顯得尤為重要。

企業構建設備維修方式優化框架主要目的，是組織和指導企業設備管理及技術人員展開基于設備維修優化的研究分析和形象描述，是一種直觀的分析優化方式，主要包括決策節點、機會節點和價值節點等3種節點類型。決策節點主要是對決策人員展開決策行為活動自身狀態的一種集中體現，包含部件維修、保障及安全可靠性等內容，重點闡述設備維修頻率及類型。機會節點主要是對實際狀態的一種描述，可通過隨機變量來對其進行表示，其中又包含中繼節點和主節點，中繼節點就是對設備維修系統中各部件存在特性展開詳細介紹，如故障位置、故障數目及總體維修時間等。主節點是對設備維修系統中經濟損失情況、工作人員是否存在傷亡、周圍環境污染及停工總次數進行表示。價值節點是指設備維修系統合理優化過程中使用到的綜合效用函數。因此，設備管理或技術人員就以維修框架為基礎，在直觀分析的前提下，依據設備或部件特性量化參數與維修指標（經轉化后的統一性指標）二者之間存在的函數關系，建設設備維修數學結構模型，計算最優綜合效用函數值L。

2 維修優化數學模型

2.1 模型結構闡述

通常來說，企業將安全可靠及經濟性作為設備使用和維修的首要考慮因素，因此為了盡可能達到這一管理目標，企業應該確立以設備維修停工損失為設備維修模式的核心參數，構建數學模型并計算最優綜合效用函數值，指導設備維修模式的最終決策。將設備維修停工損失設為L，其中又包含環境污染LE、經濟成本損失LF、生產損失LP、工作人員安全LS及維修養護費用LM等內容，具體表達公式為L=LS+LE+LP+LF+LMC1NS+C2AE+C3NF+C4HD+C5NS+C6HM，其中，A為環境污染面積，N為資產損失數，H為停工次數，在充分保證該公式準確性基礎上對數學模型構建提供有效數據參考。CK表示設備維修優化特性中所產生的單位經濟損失，如C1表示的是設備維修安全事故發生帶來的經濟損失，C2表示的是設備維修造成環境污染帶來的經濟損失，C3表示的是設備故障損壞帶來的經濟損失，C4表示的是因設備停工時間過長而帶來的經濟損失，C5表示的是設備停工一次而帶來的資產成本損失，C6表示的則是設備維修優化產生的總成本費用。上述參數數據取值均由企業數據庫中歷史數據的統計或專家評估所得。

2.2 模型優化分析

根據相關調查數據顯示，通常設備運行期間故障出頻率與其自身結構分布有著密切聯系，并且不同故障類型其相應參數表達形式也是存在明顯區別，其中最為常見的便是離散故障分布、連續分布等，離散故障分布又包含泊松分布和二項分布，而連續分布則包含正態分布、威布爾分布、指數分布等類型，基于目前情況來看，指數分布和威布爾分布應用較為廣泛，導致這種現象出現的根本原因在于指數分布具有一定無記憶性特點；而威布爾分布則因具有形狀參數m，因而在數據模型構建上極具彈性優勢。同時設備是否具有較長使用壽命不單單容易受到設計固有可靠性因素影響，還與使用操作期間的維修工作有著密切聯系，因此這就需要相關工作人員能夠及時掌握設備故障規律，針對設備運行中所包含不同部件的自身可靠性和設備維修工作存在關系展開針對性研究探討，從而為數學模型優化提供切實可行參考依據。但如果設備在實際運行期間出現故障現象，相關技術人員便要立即采取以下維修策略：基于L公式數值背景下，如果是設備運行時間超出具體維修期限，工作人員可對其進行一些簡單維修操作步驟，但如果是重大故障問題則要盡可能將其維修步驟簡化，忽略實際設備維修時間，幫助其有效恢復設備運行實際性能，從而便于推動企業設備逐漸朝向安全可靠的可持續發展方向過渡。

3 案例分析

3.1 實際案例

在此以某選礦廠精掃選系統PLC型程控加藥機為例展開簡要概述分析，該系統主要由給藥箱、輸液泵、電磁控制閥、液位恒壓器、PLC主控系統、工業控制計算機等部件組合而成，具體運行步驟：藥箱中的混合藥劑通過輸液泵、電磁控制閥輸送到浮選機，發生一系列化學反應，控制精礦產率及品位。

設備運行期間發生了藥劑輸送量不足或中斷等問題，分析原因：一是電磁控制閥控制系統信號參數失真，電磁控制閥開啟不完全；二是電磁控制閥機械故障不能開啟。面對此種情況應在預防性維修的基礎上及時調整設備維修方式，采取針對性維修措施：①重新結合工藝狀況，修訂計算機電磁閥控制參數，確保電磁控制閥開啟度；②排除電磁控制閥機械故障，使系統恢復正常運行。

3.2 維修優化決策

以PLC型程控加藥機過程控制系統中的電磁控制閥為例，展開維修優化分析。該閥一旦其出現問題，不但會影響精礦產率及品位，還會造成生產和維修的巨大經濟損失。假如過程控制閥出現故障原因主要在于機械設備磨損嚴重，那么則可基于威布爾分布原理著手，并在使用過程中對其采取簡單預防性維修方式（MA1），在預防維修周期內發生故障時進行最小維修（MA2），同時假設小修時間相對于運行時間很小，可忽略不計。由此可建立維修優化分析框架（圖1），其中x1是控制閥故障數，x2是維修時間，y1表示停工次數，y2為設備損壞數，y3是人員傷亡數，y4是停工小時數，y5是維修小時數。

圖1 設備維修模式優化框架

基于上述維修優化分析框架可針對預防性維修活動展開量化分析，考慮本案例中設備故障以生產停工損失和維修損失為主。數學模型優化為結合案例實際情況設置數學模型結構參數值：①設備運行時間t處于[0，600]，繼而可將運行時間設置為t=600 h；②呈現威布爾故障分布形式；③因受到預防性維修影響導致其無法正常運行，因而可將因停工造成損失設定為1000；④因設備停工而帶來的除生產維修之外費用設定為300；最終將相關所得數據全部帶入到公式中去計算，得到維修停工損失函數最小值，即與之對應的預防性維修周期數和間隔期，進而極大提升設備維修活動針對性，為企業設備管理實現維修決策提供依據。

4 結束語

基于設備運行角度來說，頻繁維修次數并不是一定能保證設備安全可靠性，相反還會大大增加設備維修成本費用，致使設備使用壽命大幅度降低。相關工作人員應積極制定針對性維修方案，將不必要存在的維修步驟徹底取消，基于可靠性前提下合理引進先進決策分析技術手段，進而便于構建完善設備維修優化分析框架，并配置相應數學規劃模型，最大限度提高設備應用性能基礎上促使其能夠安全可靠運行。

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