裝備能力保障指數賦能制造服務業高質量發展

王繼宏，楊明波，田路兵，官 棠

（1.中國機電一體化技術應用協會，北京 100120；2.淄博索雷工業設備維護技術有限公司，山東淄博 256414；3.上海士翌測試技術有限公司，上海 201204）

0 引言

伴隨制造業數字化、網絡化、智能化的進程加速，尤其是工業互聯網的創新發展，制造業生產方式和業務形態正在發生根本性變革，制造系統及裝備的可靠、穩定和高效運行成為夯實融合發展的重要支撐。進一步推動制造服務業、裝備服務型制造等現代服務業供給質量和供給效率改革，是推動綠色低碳轉型與制造業高質量發展的重要舉措。

長期以來，衡量制造系統在裝備建設與運維能力方面缺乏科學統一的衡量指標，致使智能制造的可靠性和維修性能力參差不齊，工業互聯網應用場景單一，制造服務業高質量發展與創新受阻。

1 裝備能力保障指數的基本指標

1.1 MTBF 與MTTR

衡量制造系統及裝備指標中MTTR（Mean Time To Repair，平均故障修復時間）和MTBF（Mean Time Between Failure，平均故障間隔時間）是兩組有代表的指標，其中：MTBF 指可修復裝備兩次相鄰故障之間的平均時間。MTBF 是衡量裝備的可靠性指標，單位為“分鐘”。它反映了裝備在設計制造和使用維修與維護的時間質量，是體現規定時間內保持功能的一種能力。

MTTR 指觀測時間內裝備發生單次或多次停機故障到故障隔離排除恢復功能的平均時間。MTTR 是衡量裝備的維修性指標，單位為“分鐘”。它包含了故障發現、報告、響應及獲得圖紙、資料和工具的管理延誤時間，獲得備件的供應延誤時間，以及包含拆卸接近故障件、診斷、修復或更換、驗證和校準的維修時間，是體現制造企業內部維修與管理和外部維修服務水平的綜合能力。

1.2 裝備可用度（A）

從以上兩組指標分別來看，MTBF 越大越好，MTTR 越小越好。整體來看：大和小的數值需要在合理的數值范圍。單靠這兩個指標，綜合評估裝備能力仍有不足，為此，必須引進另外一組指標：裝備可用度。裝備可用度（Availability）是度量系統制造系統性能好壞的關鍵指標，裝備可用度是指在任意時間內，制造系統處于正常狀態的概率。

從式（1）可以得出：①可用度是小于1 的數值，這就能實現對同類裝備、不同的產線、不同的生產車間以及不同的工廠和車間對裝備能力進行橫向比較；②可用度是一組時間維度的動態綜合值，在不同的時間維度，在開展月度、季度和年度比較時，要想讓可用度數值更高，須加強對裝備采取主動性的預防性和預測性維修，以獲得更高的可靠性（MTBF 向上）；并強調事后維修的組織應急能力，以獲得更快的維修性（MTTR 向下）；③一些特殊領域，如電力能源、石油化工以及智能制造升級的流水線作業線和部分的機加工離散作業線，為確保更高的系統可靠性，制造系統中往往采取冗余設計與在線備用裝備，以保證系統的高可靠性和安全性。此時，系統可用度計算時，應剔除不影響系統停機的故障記錄，單機可用度計算保持不變。

2 裝備能力保障指數應用于設備管理創新

“重維修、輕維護，重技術、輕管理，重局部、輕系統”是制造企業設備管理與維修長期存在的弊病，缺乏科學有效的指標體系，裝備能力保障指數系列指標應用于設備管理創新，將從以下3 個方面提高制造企業裝備保障水平。

2.1 建立系統的設備管理與維修能力優化系統

設備管理與維修的主要工作圍繞4 項指標，遵循聚焦目標、預測為主、預防為輔、流程建設，重點在于保障體系和能力的建立與健全（表1）。在此基礎之上，重心應側重在技術改造與優化，以提升制造系統和裝備的高效、綠色的與經濟運行。

表1 設備管理與維修4 項指標與管理要點

針對頻發性故障，耗費性故障和長停機故障，實施動態的改善，開展技術改造、供應鏈優化及標準化預防，以及針對效率、質量提升的技術改造、更新，是提升智能制造與裝備能力保障的有效措施（圖1）。

圖1 故障根因識別與優化技改

2.2 建立全員參與的設備管理考評模型

強化生產部門設備管理的主觀能動性，是許多制造企業開展設備自主維護的痛點。需要協同的兩個部門，最好的辦法是掛靠同一項指標，裝備能力保障指數將有效解決這一組矛盾，包括：①可用度（A）目標與部門考核掛鉤，產線之間、部門之間的設備維護能力做到可衡量、可對比，強化主體責任，形成“比學趕超”的標桿競比氛圍；②MTBF↑，減少和杜絕錯誤操作設備引發的故障，是生產部門保障可靠性的首要任務，制定可視化的操作基準，訓練員工按流程操作是有效的手段。另外清掃和點檢區域內的裝置，及時報告設備故障隱患，早期發現并報告的班組診斷能力是全員設備管理的重要保障要素；③MRBF↓，停產停機故障發生后，生產部門第一時間的故障報告，并參與到事后維修通道中來，高效協助完成維修輔助到驗收關閉，是提高維修性、縮短停機時間的關鍵（圖2）。

圖2 裝備停機時間分析

2.3 促進設備管理優化與模式創新

絕大多數的制造企業，總是將維修部門下放生產車間和集中到維修部門之間反復變更，抑或考慮維修整體的外包等方式來解決日益嚴峻的設備維修保障能力弱化的現狀。根本原因是維修人員責任、意識和能力培育的內部組織管理出了問題，裝備能力保障指數應用于設備管理組織優化與模式創新（圖3），主要體現在：①成立項目矩陣式維修責任承包機制。將維修承包小組與制造車間/產線單元掛靠所在部門的可用度（A）目標，與生產部門共同構建設備維護利益共同體，維修人員仍屬維修部門管理；②探索設備維修管理內部總承包模式。由可用度（A）、MTTR、MTBF 構成的裝備能力保障指數指標族，結合全面生產維護管理與智能運維數字技術，由維修部門內部承包制造企業的維修、維護和技改業務，或剝離成為服務制造企業的裝備服務企業。這樣就對內增強裝備保障能力，培養了維修工程師的發展能力和職業通道；對外則形成了現代服務業總承包模式創新范式，從需求側推動現代服務業高質量發展。

圖3 設備管理創新與模式優化

3 裝備能力保障指數應用于服務型制造供應鏈創新

傳統的維修服務供應鏈形成負循環，通常是：備件和服務供給影響MTTR，維修效率和及時性難以得到滿足；制造企業設備管理與維修質量影響MTBF，備件和服務的計劃性缺乏，供給效率和質量得不到優化和提升（圖4）。

圖4 設備管理創新與維修服務供應鏈優化

構建于制造企業內部創新的設備管理優化基礎上，借助裝備能力保障指數指標族、維修服務賦能維修服務供應鏈形成正循環，包括：①依托工業園區，建立維修、技改和再制造服務中心，承擔重要的裝備維修、技術改造創新與再制造修復服務，以輔助制造企業提升裝備的可靠性、穩定性和制造效率（先進性）；②發展關鍵通用備件的聯儲聯備計劃，通過與正品制造廠家聯合，采取備件前置的托管寄售模式，對諸如軸承、潤滑油品以及行業通用的關鍵備件進行聯合儲備，構建“所見即所得”的快速供應與品質保障，滿足企業制造系統與裝備穩定性和可靠性的主要需求；③借助新一代信息技術，搭建MRO 工業品供應鏈，裝備服務型制造對接平臺，以及靈運活用工服務平臺，形成產品鏈、服務鏈和人才鏈，以此推動裝備服務型制造高質量發展。

4 裝備能力保障指數應用于制造服務業高質量發展

制造服務業是面向制造業的生產性服務業，是現代服務業的重要組成部分。相對于消費領域的創新，制造企業一開始就對制造服務采購的質量特性有嚴苛的要求（圖5）。

圖5 制造服務質量特性

一般來說，對質量特性要求不高的產品和服務，即購買前與購買后均不需要對產品質量進行驗證，即信任特性。多體現于日常辦公用品、少量的工業品牌產品與服務，制造領域常見的產業互聯網賽道均屬于此類。而絕大多數的制造服務，屬于購買前不能驗證，購買后能夠驗證的產品和服務形態，即經驗特性，這也就解釋了制造領域的互聯網為什么難以突破的根本原因。

融合5G＋工業互聯網技術，通過智能運維工業APP，有效采集裝備能力保障指數指標族，通過大數據＋人工智能，可有效評估絕大多數制造服務相關產品及服務的質量特性，如：MTBF 代表時間質量，MTTR 代表時間效率，可用度代表綜合能力，實現在購買前與購買后都能驗證質量，即探索特性。

結合區塊鏈與現代金融技術，依托裝備服務能力保障指數建立制造服務可信資源池，有利于打開制造服務產業互聯網通道，這包括：①供應鏈一次金融。主要滿足智能維保、MRO 工業品存量需求，通過金融機構對制造企業授信，確保制造服務企業穩定周期回款，是解決目前制造系統的安全、穩定、可靠和經濟運行的必要保障；②抵押融資二次金融。結合工業互聯網、智能制造系統相關數據模型驗證，對關鍵裝備及產線作為抵押物，發展面向制造服務業態的專項融資金融。即，制造企業享受零利息分期付款購買制造服務資源池服務，從而解決制造企業在轉型升級和高質量發展過程中融資難問題；③保險、融資租賃三次金融。重點解決制造服務業與先進制造業融合過程中，涉及交易安全、風險防范和規模擴張中的難題。需要闡明的是，發展一次金融、二次金融和三次金融順序不可變，這也符合適應制造企業尤其是中小企業發展規律。

5 結束語

裝備能力保障指數是促進制造企業設備管理與維修模式創新的重要抓手，是構建先進制造業與現代服務融合發展的重要數據支撐。圍繞制造企業裝備維修維護的共性需求為切入點，以工業園區和縣域經濟為突破點，通過裝備能力保障指數與現代服務業產業結構優化相融合，有利于深化制造領域現代服務業供給質量與效率改革，是推動經濟高質量發展的必然趨勢和有效路徑。