TCO ：設備資產管理在新形勢下的新思維

特邀撰稿人：SKF集團旋轉設備性能專家團隊 董良博士

在通訊和交通技術進步的推動下，精神和物質產品的流動沖破區域和國界的束縛，擴展到了地球上每個角落。交通的進步促進了人員和物質產品的全球化，而以互聯網為代表的通訊技術的進步則促進了信息和知識產品的全球化。因此，世界進入了全球化的時代。

世界正在從工業社會進入到知識社會（也稱后工業社會）。美國哈佛大學教授、著名的社會學家和未來學家丹尼爾·貝爾在他的《后工業社會的來臨》（1997:9）一書中說：“如果工業社會以機器技術為基礎，后工業社會則是由知識技術形成的。如果資本與勞動是工業社會的主要結構特征，那么信息和知識則是后工業社會的主要結構特征?！?知識社會的特征是社會以知識經濟為主體，強調借由知識的不斷創新、累積和應用，引導產業從產品生產經濟轉向服務經濟，從而促進組織和社會的成長與發展。而眼下知識社會最熱門的現象就是大數據、云存儲、云計算、信息化、數字化、網絡化、智能化等。為了順應和引領時代的發展，各國政府相繼提出了未來的發展戰略：例如德國的工業4.0，美國的工業互聯網+，以及中國制造2025。

改革開放40年給中國帶來了翻天覆地的變化。筆者恰好是恢復高考后的第一批大學生，1978年初入學，經歷了本科、碩士、留校當老師、出國留學、讀博和工作、回國工作和生活，親身經歷了中國這40年的高速發展、國力的提升、以及人民生活的改善，與西方發達國家生活水平差距的不斷縮小。中國正在利用后發優勢，彎道超車，通過中國制造2025戰略規劃的實施以及數字化和智能化的推進，把中國制造業做大做強。

當下全球化和知識社會的新形勢對中國工業市場產生了巨大的影響。典型的現象是產品豐富、反應迅速、產能過剩和價格透明，進而客戶對制造商/供貨商的要求越來越苛刻。這對傳統的關注產品和銷售的企業經營模式提出了巨大的挑戰。企業都在思考和探索新的經營戰略和業務模式來應對市場的變化和滿足客戶的需求。

TCO與設備資產管理

企業的使命是為股東、員工和社會提供價值，而企業存在和發展的基礎是利潤。如何在新形勢下增加利潤是企業決策者以及所有員工都在思考的問題。企業投資購買、運營和維護生產線裝置和設備，以期生產出符合質量要求的產品并銷售得到收入并實現盈利。圖1示意了企業設備資產管理和企業財務策略及企業目標之間的關系（威爾曼 2015《對標最佳實踐：維護維修、可靠性和資產管理》）。可以看出企業增加利潤源于兩個方面，即增加收入和減少費用。增加收入源于增加設備可用度和產能，而減少費用則要減少運維成本和投資的資金成本。這就是管理企業全部設備資產、一類設備或一臺設備的原則。

提升利潤和股東價值導致公司采用績效指標如資產回報率（Return on Assets - ROA）。用最簡單的術語來說，這個指標是利潤除以提供利潤的資產的投資，這是公司和股東都關注的。

與設備資產管理相關的另一個詞是總擁有成本，英文是Total Cost of Ownership,簡稱TCO。圖2示例了TCO由3部分構成，即擁有成本、故障成本和合規成本。表1解釋了圖1中TCO的成本元素。

TCO的成本元素在企業里通常是由不同的職能部門管理的，可能涉及生產、質量、維修、采購、財務、庫存和安全環保等。每個部門都有自己的評價和考核的績效指標以及管理方法，例如采購的低價中標、維護維修的年度費用、庫存的資金占用和周轉率、生產的停機時間、產品的不合格率等等。而TCO則是從財務的角度（成本）用一個指標把和設備相關的投入和產出的損失歸納在一起。

有2種方式計算TCO，即一定時間段和全壽命周期。設備/部件壽命長短不同，幾個月到幾十年不等。如果是全壽命周期TCO，那就是全壽命周期費用LCC（Life Cycle Cost）。準確的TCO/LCC數據可能要等太多年，這或許是LCC沒有得到廣泛應用的原因，而企業財務通常以月、季和年為單位，相應的TCO則需要將設備投資成本則算到相應的時間單位。

圖2把故障成本和OEE聯系在一起。OEE（Overall Equipment Efficiency）設備綜合效率是評價設備效率的綜合指標。OEE是設備開機率、生產效率（生產時間/開機時間）以及產品合格率三者的乘積。而設備故障可能直接影響到設備開機率和產品合格率，進而減少OEE、產量、收入和利潤。通常，故障成本是TCO的主要部分。

圖1 企業資產管理和企業目標及財務策略的關系

圖2 TCO的成本元素

總體說來，和財務、生產、質量、營銷、人力資源等管理相比，企業設備資產管理是最不成熟的。按照設備維護維修成熟度遞進等級，救火式、預防性、預測性和主動可靠性，大多數企業介于救火式或預防性維修階段。成熟的管理是有規范化的標準體系，但大多數企業、甚至一些產品一流的企業都沒有，或很不完善。但這恰恰是企業可以挖掘的利潤空間，因為銷售收入只有一小部分是利潤，而節省下來的是凈利潤。另一方面，銷售價格是市場決定的，無法控制，而設備管理的成本是企業可以控制的。

舉一個實際例子來說明。一家經營和設備管理都做得很好的造紙企業，需要避免紙機生產線上一臺ABB交流電機(1380千瓦)的非計劃停機，因為一次非計劃停機可能造成超過20個小時的生產損失。查看故障和工單歷史發現，該設備非計劃停機的主要原因是軸承失效，該電機2005年5月開始服役，第一次軸承故障出現在2011年11月，軸承壽命為6.5年。此后，盡管選擇同樣型號的SKF軸承，用同樣的潤滑脂，不論是自己還是外委更換，軸承壽命都只有2～3年！為什么軸承壽命會有2～3倍的差異，為什么ABB電機原始安裝的軸承壽命更長呢？而且一個普遍的現象是原廠裝配的部件的壽命通常比后來更換的相同備件的壽命要長很多。

表1 TCO成本元素的說明

圖3 軸承失效的主要原因

圖4 軸承全壽命階段及SKF的能力

我們知道，軸承的全壽命周期管理包含選型、安裝（密封、潤滑、調試）、狀態監測/故障診斷/有效剩余壽命預測、維護（再潤滑、點檢）、再修復、報廢等階段。

有統計表明，軸承失效的主要原因是潤滑、安裝、污染和疲勞（圖3）。請注意，只有疲勞失效是軸承達到了設計壽命，其它原因都將造成軸承使用壽命縮短。而疲勞失效的軸承只有9%，91%的軸承是因其他問題縮短了壽命。

軸承是旋轉設備的心臟。軸承故障不只是電機的主要原因，而且是其它旋轉設備例如齒輪箱、聯軸器、泵、風機、壓縮機等通用和專用設備停機和影響正常生產的主要原因之一。

旋轉設備可靠運轉是制造型企業，尤其是連續生產線型制造企業生產和盈利的基礎，也是這類企業設備資產管理工作的關注點之一。一條生產線的正常運轉，需要每臺設備上的每個部件都正常工作。故障的原因通常是某一個（或幾個）部件失效了，而很少有設備、系統或生產線發生故障停機而沒有任何部件失效的情形。從這個意義上說，設備資產管理的基礎和抓手是零部件管理。更進一步說，是零部件/備件的壽命管理。因為，如果所有部件，尤其是關鍵部件都能夠實現其設計的壽命，那么在兩次計劃性的停產檢修期間就不應該發生零部件失效需要停機更換的情形。這將直接影響到TCO所有成本元素：

（1）減少、甚至避免設備（計劃和非計劃性）停機對OEE和生產的影響。

（2）減少備件的消耗以及相應的材料、人工等消耗，即降低維修費用。

（3）現場維修工時減少有助于減少安全/健康事故的數量（統計指標：總事故量/百萬工時。環境不變的條件下，工時減少，事故量也減少）。

（4）備件消耗減少所以可以減少備件的庫存量。

所以，延長關鍵零部件/備件的壽命是降低設備TCO在操作層面的抓手。因此，是改善企業設備資產管理的著力點。

設備資產管理的新思維

在新形勢下，企業應該如何管理好設備資產，既能夠保障產品質量和增加產量(OEE)，同時又能降低運維成本和資金成本（備件庫存和新投資）？筆者認為，新形勢下企業內部設備資產管理的新思維是：

（1）目標 —— 增加企業盈利能力：重視設備資產管理對企業凈利潤的貢獻：①節省的就是利潤；②而且是由企業控制的；③有非常大的改善空間。

（2）戰略 —— 采用TCO指標評價和考核企業設備資產管理。

（3）著力點：設備的全壽命周期管理。

（4）抓手：延長關鍵零部件（備件）的使用壽命。

（5）措施：

①豐富和應用設備/備件使用階段的技術和知識；②設備健康管理：狀態監測、故障診斷、有效剩余壽命預測；③大數據、數字化、智能化、機器學習。

制造型企業服務化的新思維

前面探討了企業在新形勢下從改善設備資產管理的角度增加企業利潤和提升競爭力的新思維，那么SKF這樣的工業零部件制造型企業該怎樣轉變經營戰略和業務模式來適應市場的變化和滿足客戶的新需求呢？

知識社會的特征是社會以知識經濟為主體，強調通過知識的應用和創新，逐步實現產業從產品生產經濟轉向服務經濟，目標在于幫助客戶實現產品自身的價值。企業設備資產管理的使命在于保證設備可靠和低成本運行，目標在于實現資產回報率的最大化和TCO最低。而現實距離目標有著非常大的差距，例如絕大多數軸承都是短壽的，即由于安裝不善、密封或潤滑不良等原因夭折了。而關鍵零部件失效是設備故障進而影響產品質量和產量的最重要原因。

圖4的上部分示意了軸承全壽命的主要階段和主要工作，每個階段的每項工作的質量都直接影響著軸承的壽命。而大多數企業只有安裝和補充潤滑，這可能是絕大多數軸承短壽的主要原因。要真正實現軸承設計的壽命，就需要在每一階段運用正確的產品、技術和服務做好每一項工作。而核心是知識和知識應用，例如軸承安裝、密封和潤滑、健康管理和再制造。SKF在110多年的歷程中，沉淀、積累和固化了軸承設計、制造和使用以及全壽命周期管理領域的技術和知識。這些恰恰是現今客戶改善企業設備資產管理所迫切需要的！

需要特別指出的是在知識社會及數字化和智能化大潮中，設備健康管理，尤其是軸承的智能化狀態監測、故障診斷和有效剩余壽命的預測對于企業設備資產管理的重要性和價值。不言而喻，隨時掌握設備尤其是關鍵設備的健康狀態對于避免非計劃停機、優化生產和維護維修的計劃以及資源的調度是非常重要的。因此，越來越多的企業投資上線了一些設備狀態監測系統，但面臨的一個共同難題是缺陷的發現率和故障判斷的準確率不高，也就意味著投資回報率不高。但是，采用大數據、數字化和機器學習探索智能化的設備狀態監測和故障診斷正在興起并在引發這個領域的革命！它的成功和應用將不斷提升缺陷的發現率和故障診斷的準確率，而其自動化和自學習的能力將極大地提升設備健康管理的效率和效益。誰能率先突破，誰將占領這個領域的巨大商機！

為了在全球化和知識社會的新形勢下適應市場的變化和滿足客戶的需求，SKF提出了旋轉設備性能REP(Rotating Equipment Performance)的新經營戰略和業務模式。這實際上就是新形勢下新思維和新舉措的體現。

（1）使命：讓世界可靠運轉。

（2）愿景：成為軸承業務無可爭議的領導者。

（3）目標：通過REP降低用戶的TCO。

（4）戰略：通過REP業務模式擴展產品制造到產品使用的價值鏈。

①著力點：提升旋轉設備的性能；②抓手：延長關鍵軸承的使用壽命。

（5）核心能力：

①軸承及旋轉設備使用階段的產品、技術和知識；②設備健康管理：狀態監測、故障診斷；③創新：大數據、數字化、智能化、機器學習。

我們用案例來展示一下制造業企業服務化為客戶企業帶來的經濟效益。

案例：SKF幫助國內一家鋼廠實現企業設備資產全壽命周期管理，內容包括改進設計、安裝、潤滑、密封、信息化、狀態監測、人員培訓等。以2010年為例，年度TCO降低1174萬，其中避免產量損失271萬，維護維修費421萬，大修費482萬。設備故障率3年內從 2.04% 降低到 0.08%，見圖 5。

我們正處在全球化和知識社會的新形勢下，為了應對新形勢下市場的變化和不斷滿足客戶的需求，SKF提出旋轉設備性能REP的新思維和新戰略。旨在落地產品的全壽命周期管理、延長從產品制造到產品使用的價值鏈和推進制造企業服務化的進程。通過整合SKF在110多年積累和固化的軸承和旋轉設備全壽命周期管理方面的產品、技術、知識和服務，提供客戶化的解決方案，幫助客戶不斷降低企業設備資產相關的TCO，增加利潤和競爭力。著力點在于改善旋轉設備的性能，而抓手是延長軸承的使用壽命。