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設備維護管理體系執(zhí)行交互優(yōu)化研究論文
摘 要：企業(yè)高效、安全生產(chǎn)離不開設備的科技性和可靠性，而確保設備高度可靠性則依賴于設備管理和維護水平。傳統(tǒng)預防性維修優(yōu)化模型重理論而輕實踐；然而現(xiàn)代設備管理應是以實踐應用為核心。本文即是以流程型生產(chǎn)企業(yè)為研究對象，在可靠性理論的指導下，對設備維護管理體系執(zhí)行交互優(yōu)化進行研究。
關鍵詞：設備管理；體系優(yōu)化；交互優(yōu)化；預防性維護
1. 引言
其核心即在于保持和恢復設備運行可靠性。更兼具設備及其部件的可靠性狀況，應用邏輯決策分析方法制定設備的維修大綱，確定所必需的維修內容及合理的維修類型、恰當?shù)木S修時間及維修方法，從而達到優(yōu)化維修之目的。在該理論指導下開展設備維修工作，既可以提高設備可靠性亦可降低維修成本，經(jīng)多年生產(chǎn)實踐檢驗，逐漸得到了廣泛認可并且被付諸拓展。
下文著重于設備維護管理實踐中，對設備維護各子體系運行過程中自優(yōu)化、各子體系交互優(yōu)化以及設備維護管理總體系整合優(yōu)化的研究。
2. 預防性維修體系執(zhí)行優(yōu)化概念模型
根據(jù)各企業(yè)設備管理發(fā)展水平、策略、偏重不同，其維護體系所運行的子系統(tǒng)也會不同； 如圖1所示，W公司的設備維修管理體系由五大子體系組成，包含：預防性維修計劃（Preventative Maintenance Plan， PMP）、故障維修（Breakdown， BD）、故障分析（Breakdown Analysis， BDA）、備品備件管理（Spare Parts Management， SPM）、運行管理會（Operation Management Meeting， OMM）。各子體系如何在執(zhí)行過程中進行自優(yōu)化，又如何進行交互優(yōu)化，從而達到總體系統(tǒng)整合優(yōu)化，是SOOM （Equipment Maintenance Management System Operation Optimizing Method，設備維護管理體系執(zhí)行優(yōu)化方法）需要解決的問題。
每套系統(tǒng)包含哪些關鍵設備、部件信息等來自設備主數(shù)據(jù)；設備故障維修時間來自BD子系統(tǒng)之歷史故障信息數(shù)據(jù)庫；預防性維修時間來自PMP子系統(tǒng)；備件價值等信息來自SPM子系統(tǒng)。每一次當某設備故障信息輸入系統(tǒng)時，系統(tǒng)會自動匹配并更新平均維修時間，再運用模型進行運算然后優(yōu)化設備預防性維修計劃；同理，當備件信息、預防性信息變更時，系統(tǒng)同樣進行模型運算，并優(yōu)化預防性維修計劃。關鍵部件信息庫也是動態(tài)的，當BDA子系統(tǒng)分析出某部件影響重大應被列入關鍵，則信息輸入系統(tǒng)；系統(tǒng)模型會觸發(fā)相應運算，此時SPM備件子系統(tǒng)做出相應反饋，采購備件、備件信息反饋給系統(tǒng)；同樣PMP子系統(tǒng)會產(chǎn)生相應維護計劃；優(yōu)化模型根據(jù)故障、備件、PM等等信息優(yōu)化維修計劃發(fā)出工單。該方法提供一種系統(tǒng)性、規(guī)范化、標準化的執(zhí)行優(yōu)化工具，首先，各子系統(tǒng)參考戴明循環(huán)（Plan-Do-Check-Act， P-D-C-A）分別運行自優(yōu)化，關鍵是對各執(zhí)行點制定出符合廠情、簡單又明確的優(yōu)化規(guī)定；其次，制定出各子系統(tǒng)交互作用原則，例如運行BD時遇到某情況X即轉入BDA系統(tǒng)，遇到某情況Y時即轉入系統(tǒng)PMP等；然后，各執(zhí)行人員只需要按照規(guī)則，運行各子體系，執(zhí)行各交互作用，從而形成規(guī)范化的自優(yōu)化和交互優(yōu)化系統(tǒng)；最終，達到企業(yè)設備管理體系可持續(xù)優(yōu)化發(fā)展。根據(jù)各企業(yè)設備管理發(fā)展水平不同，該SOOM方法可衍生為三級、四級、五級、六級甚至多級體系執(zhí)行優(yōu)化方法，并可拓展應用，與其他運作體系交互作用。
如圖1所示，設備維護管理體系框圖；BD為故障執(zhí)行系統(tǒng)，BDA為故障分析系統(tǒng)，PMP為保養(yǎng)執(zhí)行系統(tǒng)，SPM為備品備件管理系統(tǒng)，OMM（運行早會）為交流系統(tǒng)，另有隱性的后臺電子計算機支持系統(tǒng)SAP（Systems Applications and Products in Data Processing）、CMMS（Computer Maintenance Management System）等。
3. 預防性維修優(yōu)化模型應用
傳統(tǒng)的預防性維護往往采用周期性檢修的方法，其維護周期T基本比較少更新[3～5]。圖（略），保養(yǎng)計劃（Preventative Maintenance Plan， PMP）PDCA演示：例，分析過往故障數(shù)據(jù)得出某設備A缺乏預防性保養(yǎng)，分析知該部件故障MTTF （Mean Time To Failure，平均失效前時間）或MTBF（Mean Time Between Failure，平均故障間隔時間）為9周（）[6，7]，所以更新預防性維修計劃每8周對其進行保養(yǎng)；若保養(yǎng)后產(chǎn)線啟動30分鐘內未達理想狀態(tài)，視為一次垂直啟動失敗，需要分析制定改進措施；定期對各車間PM執(zhí)行情況進行檢查，包括PM記錄、PM欠缺率、垂直啟動率、保養(yǎng)計劃更新、點巡檢記錄、保養(yǎng)工具、保養(yǎng)的安全、質量相關項等等。得分最低的TOP3項目需要制定改進措施。下一周期回顧這些改進項執(zhí)行情況及效果，周而復始再進行下一戴明循環(huán)。
圖（略），定期設備故障BDC分析：運用標準化故障代碼BDC（Breakdown Code）進行故障登記（BDC專文介紹），當任一關鍵部件故障信息輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)會自動調用參數(shù)優(yōu)化模型，[6，7]運算后優(yōu)化預防性維修計劃；以登記
表作為源數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)透視表，利用透視表功能選擇關鍵字段進行報表篩選，再插入帕累托（PARETO）圖。至此，由圖表很容易發(fā)現(xiàn)設備多發(fā)、重復故障、重點故障等，要獲得任意區(qū)域、設備、部件及某故障的重要訊息非常簡單。然后，利用FMEA、PM、故障樹等故障分析方法，找出根本原因；最后，針對根本原因制定預防、糾正、改進等措施予以解決。下一周期（Period）回顧這些改進項執(zhí)行情況及效果，如此周而復始再進行下一戴明循環(huán)。 故障分析系統(tǒng)（Breakdown Analysis， BDA）：BDA亦可為E&T（Education & Training）子系統(tǒng)下一層次之子系統(tǒng)，但鑒于其在這一層次與PMP、BD等系統(tǒng)有較多交叉作用，所以單獨在這里介紹。故障分析PDCA，一般規(guī)定每Q（Quarter）對所有維修人員故障分析能力（5WHY、FMEA等）進行實例考核，并追蹤考核中所有改進措施執(zhí)行情況及其效果，未通過者需重新考核；定期（P4W）對各車間BDA執(zhí)行情況進行檢查，包括BDA完成率、欠缺率、措施跟蹤率、措施完成率、BDA完成質量、BDA分享情況等，重點檢查安全、質量相關的BDA。下一周期（Period）回顧這些改進項執(zhí)行情況及效果，如此周而復始再進行下一戴明循環(huán)。
圖（略），備品備件訂貨管理演示（Spare Parts Management， SPM）：本示例采用定量訂貨法，依據(jù)過往消耗數(shù)據(jù)預先確定一個訂貸點（Reorder Point， RP），由計算機系統(tǒng)自動監(jiān)控庫存水平，當庫存水平降低至訂貸點時，發(fā)出訂貸通知，執(zhí)行訂貨任務。庫存消耗速度不是均等的，有時因為需求突然加大，會動用安全庫存，如果需求持續(xù)增大，經(jīng)常動用安全庫存會導致庫存水平的持續(xù)走低，有缺貨風險，此時需要調整訂貨點庫存量或者縮短訂貨前置期。定期（4W）對技術倉庫（Technical Warehouse， TW）各項指標進行檢查，包括出入庫記錄、缺貨率、收貨正確率、發(fā)貨正確率、發(fā)貨及時率、資審相符率、庫存損耗率、訂單完成率、TW的安全、質量相關項等等。得分最低的TOP3 項目需要制定改進措施。下一周期（Period）回顧這些改進項執(zhí)行情況及效果，如此周而復始再進行下一戴明循環(huán)。SPM優(yōu)化運算模型作者另文有詳細介紹。
圖1 維修體系優(yōu)化示意圖
圖文中部分縮寫釋義：
BD=Breakdown， BDA=Breakdown Analysis， PMP=Preventive Maintenance Plan， SP=Spare Parts， SPM=Spare Parts Management， OMM=Operation Management Meeting， E&T= Education & Training， EEM= Early Equipment Management， CI=Corrective Improvement， TW=Technical Warehouse， RBD=Repeatability Breakdown， FMECA=Failure Mode， Effects and Criticality Analysis
如圖1所示，工廠維護管理體系交互優(yōu)化示意圖：BD系統(tǒng)記錄的設備問題，A類設備故障時間超過30分鐘、B類設備故障時間超過60分鐘、重復性故障以及涉及安全質量的故障Case必須進入BDA系統(tǒng)；設備故障影響OEE（Overall Equipment Effectiveness）必須提交運行管理會OMM（Operation Management Meeting）進行討論以制定方案；若因缺乏保養(yǎng)引起需進入PMP增加保養(yǎng)計劃；BD產(chǎn)生緊急備件需求應提交SPM系統(tǒng)加急處理。PMP保養(yǎng)計劃由計算機管理，產(chǎn)生的定期備件需求提交SPM，SPM根據(jù)PMP需求預留備件；保養(yǎng)計劃、資源、時間等需求應提交OMM，高效的PM執(zhí)行可不斷優(yōu)化BD系統(tǒng)績效；PMP每P（Period）審核產(chǎn)生的TOP3問題需提交 BDA系統(tǒng)進行分析改進。BDA分析產(chǎn)生的保養(yǎng)需求交予PMP，產(chǎn)生的改善性維修需求交予BD，產(chǎn)生的操作運行改進需求提交OMM，分析出備件缺乏或質量問題交予SPM處理。SPM發(fā)現(xiàn)的備件異常消耗等問題提交OMM并支持OMM的改進要求，響應BD系統(tǒng)日常及緊急需求并要求其更新備件技術信息，支持PMP系統(tǒng)定期需求并發(fā)出訂單（Order），備品技術問題提交BDA。OMM（運管會）為交流系統(tǒng)，商議產(chǎn)生的維修需求交予BD系統(tǒng)，產(chǎn)生和保養(yǎng)需求交予PMP系統(tǒng)，不明因設備問題交予BDA系統(tǒng)，相關備品備件問題要求SPM跟進。（文中描述比較簡略，實際執(zhí)行過程中需要根據(jù)廠情制定具體、明確的交互作用原則。）
工廠維護管理體系交互優(yōu)化，如前文介紹，根據(jù)各企業(yè)設備管理發(fā)展水平不同，其維修體系所運行的子系統(tǒng)或許有多有少，在圖1基礎上還可以再增加E&T（Education & Training）子系統(tǒng)、EEM （EEM= Early Equipment Management）子系統(tǒng)等。實際中還會遇到各系統(tǒng)與部門內外、企業(yè)內外等其它系統(tǒng)交互作用的情況，此處不再擴展。
PS：所有交互作用原則并非一成不變，可以靈活運用，根據(jù)企業(yè)自身設備管理發(fā)展水平、人員能力發(fā)展水平等定義其他交互作用規(guī)范、原則。
4.小結
本文在經(jīng)典的預防性維修理論和可靠性數(shù)學的基礎上，構建了一套新的具有一定實用性基于可靠性理論設備維修管理體系交互優(yōu)化模型，以某公司設備管理實例引入，通過計算優(yōu)化可靠性，達到體系交互優(yōu)化。該模型能夠實現(xiàn)針對故障歷史及其維修方法的維修策略優(yōu)化，避免了原有預防性維修決策模型不考慮故障特性和維修方法的盲目維修，同時使設備的預防性維修決策具有良好的可操作性，避免過度維修和欠維修現(xiàn)象，該模型具有很強的實用性。
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