基于WCM體系的設(shè)備維修管理

溫承欽

（重慶公共運(yùn)輸職業(yè)學(xué)院，重慶 402247）

0 引言

隨著中國(guó)重卡市場(chǎng)中工程車向大馬力，高承載，高可靠性，輕量化發(fā)展，為滿足市場(chǎng)需求，某公司全套引進(jìn)了世界技術(shù)領(lǐng)先的FPT（Fiat Power Technologies，菲亞特動(dòng)力科技）重卡驅(qū)動(dòng)橋總成。該產(chǎn)品具有可靠性高，承載能力強(qiáng)，壽命長(zhǎng)，型普齊全，同時(shí)零件精度高，結(jié)構(gòu)加工難度大等特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)加工設(shè)備很難滿足產(chǎn)品技術(shù)要求，為實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化后，產(chǎn)品、工藝和生產(chǎn)等方面能夠同步歐洲，世界領(lǐng)先，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)，新建工廠時(shí)，該公司設(shè)備及工藝裝備均按菲亞特技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)施。面對(duì)如此高價(jià)值、高精度，柔性化的設(shè)備，用過去簡(jiǎn)單單一的設(shè)備維修模式已經(jīng)行不通，結(jié)合公司實(shí)際，將菲亞特集團(tuán)WCM（World Class Manufacturing，世界級(jí)制造）體系運(yùn)用于工廠設(shè)備維修管理中，使設(shè)備性能，故障、成本實(shí)現(xiàn)理想狀態(tài)。

1 設(shè)備維修類型

工廠設(shè)備工作的關(guān)鍵是在維修工作良好開展的情況下，有效發(fā)揮設(shè)備的價(jià)值，提高產(chǎn)量、維持設(shè)備性能，減少設(shè)備故障，提高設(shè)備可靠性及壽命，降低運(yùn)營(yíng)成本，提升工廠盈利能力。雖然設(shè)備是按可靠性設(shè)計(jì)的，但仍然會(huì)發(fā)生故障。設(shè)備由很多零部件組成的，往往一個(gè)部件發(fā)生故障，整臺(tái)設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)故障。從技術(shù)角度來說，消除這些故障是可能的，但還需要考慮到消除故障的經(jīng)濟(jì)性。按一定可靠性進(jìn)行設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)備零部件故障呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，如圖1所示。基于此，實(shí)施設(shè)備維修采取圖2所示的模式。

圖1 設(shè)備零部件磨損斷裂與時(shí)間曲線

圖2 設(shè)備維修類型

1.1 故障維修（BDM）

故障維修（Breakdown Maintenance，BDM）也叫事后維修，是在發(fā)生突發(fā)故障的情況下，才對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維修，在機(jī)械設(shè)備零部件的預(yù)防性維修成本低于停機(jī)期間造成的損失的情況下，可以選擇這類維修，但要考慮安全方面的因素。故障維修老化與時(shí)間關(guān)系如圖3所示。

圖3 故障維修老化與時(shí)間曲線

事后維修模式的優(yōu)點(diǎn)：①實(shí)施得當(dāng)，則成本較低；②無需制定計(jì)劃，只需要備件的可用性；③對(duì)維修中的診斷和更換能力要求低；④能將零部件使用價(jià)值發(fā)揮到極致。

事后維修模式的缺點(diǎn)：①不能提前發(fā)現(xiàn)故障（尤其涉及到安全方面的風(fēng)險(xiǎn)）；②生產(chǎn)損失無法控制；③需要大量的專業(yè)維修人員，人工成本高。

1.2 定期維修（PM）

定期維修（Periodic Maintenance，PM）：按照時(shí)間或者使用情況制定維修循環(huán)周期，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期維修的方法，用于預(yù)防故障的發(fā)生和生產(chǎn)期間的停機(jī)。在估算總成本低于故障成本的情況下，可以采用定期維修。這類維修通常根據(jù)工作間歇（例如停機(jī)就餐時(shí)間、生產(chǎn)休息時(shí)間等）進(jìn)行安排實(shí)施，以便盡可能縮短因設(shè)備故障引起生產(chǎn)停機(jī)的總次數(shù)。定期維修老化與時(shí)間關(guān)系如圖4所示。

根據(jù)零部件基本狀態(tài)的老化，難以預(yù)測(cè)更換頻率，所以這類維修不是最初的最佳控制手段。但是一旦恢復(fù)到基本狀態(tài)后，這種方法能夠很好地利用預(yù)防性維修。

圖4 定期維修老化與時(shí)間曲線

定期維修的優(yōu)點(diǎn)：①減少突發(fā)故障；②更有效率地使用維修人員；③計(jì)劃內(nèi)的維修活動(dòng)（如勞動(dòng)力和材料均可實(shí)現(xiàn)計(jì)劃）。

定期維修的缺點(diǎn)：①無法充分利用部件的使用壽命，干預(yù)活動(dòng)還會(huì)催生“萌芽狀態(tài)”的故障；②維修是強(qiáng)制性的，有時(shí)完全沒有必要，存在浪費(fèi)；

適用情況：主要適用于磨損導(dǎo)致的老化。定期維修適用于安全巡檢范圍內(nèi)的設(shè)備，如起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)，以及壓力、接地、火警系統(tǒng)的安全閥等。也包括設(shè)備部件的更換，如過濾器、刷子、皮帶、潤(rùn)滑劑和各種有可能磨損的部件。定期維修對(duì)維修人員的技能要求不高。

1.3 按狀態(tài)實(shí)施的維修（Condition Based Maintenance，CBM）

按狀態(tài)實(shí)施的維修遵循的邏輯：零部件的故障不會(huì)突然爆發(fā)，而是提前顯現(xiàn)先兆。如果有某種體系能夠控制這類先兆，就能在故障發(fā)生之前，為各個(gè)零部件維修預(yù)留時(shí)間，根據(jù)的是機(jī)械設(shè)備的實(shí)際使用壽命而不是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，制定維修方面的行動(dòng)計(jì)劃。對(duì)各種活動(dòng)做得越是細(xì)致、時(shí)間安排得越合理，系統(tǒng)的可用性就會(huì)越高。狀態(tài)維修老化與時(shí)間關(guān)系如圖5所示。

圖5 狀態(tài)維修老化與時(shí)間曲線

按狀態(tài)實(shí)施維修時(shí)，需要完成某些測(cè)量工作以便了解部件的老化程度；例如間隙過小的摩擦導(dǎo)致的溫度過高，軸承磨損導(dǎo)致的振動(dòng)或異聲。通常將機(jī)械設(shè)備能夠提供的信號(hào)分為5個(gè)類別：①噪聲和振動(dòng)；②熱量；③冷卻液和潤(rùn)滑油的流動(dòng)和消耗；④能量消耗；⑤影響生產(chǎn)（尚未影響質(zhì)量）。

操作人員每天都在機(jī)械設(shè)備上工作，因而可以察覺出噪聲、振動(dòng)、溫度等的變化。根據(jù)現(xiàn)象深入分析以便了解根本原因。

在單次檢修的成本（Ci）小于預(yù)防性活動(dòng)PM的成本（Cp），而預(yù)防性活動(dòng)TBM的成本又小于BM（Cg）的情況下，可以采用按狀態(tài)實(shí)施維修。

狀態(tài)維修的優(yōu)點(diǎn)：①盡可能提高設(shè)備的可用性，延長(zhǎng)部件的使用壽命；②某些采用5種感覺的檢查非常簡(jiǎn)單，不需要相應(yīng)的工作經(jīng)驗(yàn)；③可以在故障發(fā)生并嚴(yán)重?fù)p失造成之前停止設(shè)備的運(yùn)行；④可以制定維修計(jì)劃、組織維修人員；⑤可以迅速提供備件。

狀態(tài)維修的缺點(diǎn)：①振動(dòng)分析，溫度記錄和油料分析需要專用的工具和技能；②需要精心地挑選方法；③需要對(duì)設(shè)備觀察一段時(shí)間，才能確定趨勢(shì)、了解設(shè)備的情況；④需要機(jī)械設(shè)備及其故障方面的專業(yè)知識(shí)。

1.4 糾正性維修（Corrective Maintenance，CM）

糾正性維修能夠提高機(jī)械設(shè)備的可維修性和可靠性，改良機(jī)械設(shè)備。這種維修適用于較為嚴(yán)重的問題、一再反復(fù)出現(xiàn)的問題，或者設(shè)計(jì)上的缺陷。是維修活動(dòng)中頻繁使用、用于改良機(jī)械設(shè)備的常用維修方法。正確使用這種維修方法，需要在改進(jìn)之前計(jì)算B/C比。糾正性維修老化與時(shí)間關(guān)系如圖6所示。

圖6 糾正性維修老化與時(shí)間曲線

糾正性維修的優(yōu)點(diǎn)：①可以用經(jīng)濟(jì)性好的方式改良設(shè)備的功能；②可以從根本上解決某些問題。

糾正性維修的缺點(diǎn)：①有可能誤判問題的實(shí)際原因；②有些優(yōu)化可能成本過高，需要延長(zhǎng)停機(jī)時(shí)間；③可能無法明確衡量預(yù)期結(jié)果；④變更有可能導(dǎo)致意想不到的問題；⑤解決某一方面的問題已經(jīng)非常困難，還可能引發(fā)其他問題。

1.5 隨機(jī)性的維修

這種維修不屬于某種類型，但往往是故障維修和計(jì)劃內(nèi)維修（PM）的組成部分。由于不可能隨時(shí)進(jìn)入設(shè)備、實(shí)施維修及改進(jìn)活動(dòng)，這種維修往往涉及設(shè)備的可使用性問題。是否實(shí)施維修與穩(wěn)定狀態(tài)和安全風(fēng)險(xiǎn)無關(guān)，可以在第一次停機(jī)期間計(jì)劃維修活動(dòng)（不包括星期六）。因此，需要準(zhǔn)備維修所需的設(shè)備、工具和備件，在第一次停機(jī)期間進(jìn)入機(jī)械設(shè)備

2 維修對(duì)部件使用壽命的影響

維修對(duì)部件使用壽命的影響如圖7所示。

圖7 維修對(duì)部件使用壽命的影響

3 如何選擇成本低效果好的維修方法

選擇成本低效果好的維修方法，需要了解各種維修方法和各類維修的差異，以便根據(jù)組織結(jié)構(gòu)方面的關(guān)系，結(jié)合各種方法和類型，匹配設(shè)備重要關(guān)鍵程度，零部件潛在失效模式，制定出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化文件。維修類型的選擇見圖8。

在設(shè)備不重要而人力充足的情況下，例如裝配生產(chǎn)線，最佳的組合是自主維修，故障維修和少數(shù)幾次計(jì)劃內(nèi)維修、糾正性維修或者預(yù)防性維修。

圖8 維修類型的選擇

對(duì)于重要設(shè)備，例如機(jī)加工區(qū)的設(shè)備，最佳組合是不附帶任何故障維修的自主維修，外加大量的預(yù)防性維修、定期維修和狀態(tài)維修。維修方式選擇曲線見圖9。

4 結(jié)論

公司開始推廣WCM體系時(shí)難度較大，員工負(fù)荷明顯增加，有些對(duì)維修經(jīng)驗(yàn)依賴非常大，制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，識(shí)別相應(yīng)零部件及故障非常困難，而且初期需要設(shè)備廠家的設(shè)計(jì)，制造，維修人員大量參與，但這是一項(xiàng)長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)更新的基礎(chǔ)工作。通過WCM體系在設(shè)備維修的運(yùn)用，經(jīng)過3 a的運(yùn)行實(shí)踐，設(shè)備故障率下降39%，總成本（人工，備件占用及使用，停機(jī)等）下降59%，同時(shí)對(duì)維修人員的經(jīng)驗(yàn)技能依賴程度明顯下降，平均故障修復(fù)時(shí)間大幅下降，設(shè)備性能未出現(xiàn)下降，促進(jìn)了工廠盈利能力的提高。

圖9 維修方式選擇曲線

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