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我国加入WTO以后,汽车生产销售的国际化趋势越来越明显。面对日益激烈的市场竞争,如何维持生产设备的完好性,以保证生产的连续性以及维修费用的支出成为焦点问题。在相同的环境、资源下,在产品质量等同的情况下,可持续生产和成本将成为企业竞争的决定性因素,而设备的完好性及可持续工作能力是两者共同的基础。
要想在现有基础上进一步提高设备完好性和可持续性工作能力,建立以全员生产性维护(TPM)为主导的设备管理思想至关重要。通过全员的参与、自主的小组活动、各种维护方式的有效结合,在一定费用下提高设备综合效率,最大限度发挥设备功能。汽车制造企业应制定一套完整的设备维修体系,针对不同设备分别采用不同的维修制度,以追求寿命周期费用最低。
(1)TPM。维修工和操作工共同参与,根据标准化的设备点检单执行每日点检。
(2)预防性维护(PM)。预防维修制的基本内涵是对设备故障采取“预防为主”的方针,加强设备使用时的维护保养,在设备发生故障前进行预防性维修,以减少故障停机产生的直接及间接损失。预防维修制以设备的日常检查和定期检查为基础,并据此确定修理内容、方式和时间,由于没有严格规定修理周期,因而有较大的灵活性。
(3)事后维修。设备现场运行及应急抢修。设备运行现场支持及现场排故。
(4)工装、设备及维修体系的不断改进。通过预防性的维护工作,及时发现潜在问题。通过不断改进,使设备及整个维修体系处于最佳状态。
(5)预测性维护。通过各种可利用的检测手段,探测设备现状,在故障发生前实施维护,主要有振动分析等。
判断该设备应在何时、采用何种方式进行维护,首先需要对设备重要性程度进行评估。
1设备重要性程度分类
依据设备故障对生产影响程度的重要性,可将设备划分成3个不同等级。
(1)A类设备。A类为重点设备,该设备的故障将直接导致生产线停止,无法继续生产,也无备用设备或其它可替代设备继续维持生产。该设备(工夹具)的故障影响操作工、维修工安全生产。
A类设备的维护必须在设备操作面板或其它显要位置注明“重要设备”,有专人负责操作和维护。相关人员应认真完成每日、每周、每月的TPM工作,并填写TPM表格,工段长、班组长、每日检查TPM表格,并签字或盖章;季度、半年、年度PM,按期执行,如有特殊原因,最多可延迟一周。
(2)B类设备。B类设备在设备故障情况下,可使用备用设备,继续生产,并保持原有节拍。
维修人员及操作工应每日检查备用设备并使之始终处于代用状态。相关人员必须认真完成主设备及备用设备的每日、每周、每月的TPM工作并填写TPM表格,班组长应每日检查TPM表格,并签字或盖章。季度、半年、年度PM应按期执行,如有特殊原因,最多可延迟3周。
(3)C类设备。该类设备的故障不会影响生产。维修人员及操作工应每日检查备用设备并使之始终处于代用状态。
相关人员必须认真完成主设备及备用设备的每日、每周、每月的TPM工作并填写TPM表格,班组长应每日检查TPM表格,并签字或盖章。季度、半年、年度PM应按期执行,如有特殊原因,最多可延迟一月。
之后利用可靠性理论为不同工作年限、不同设备选择最合理的维修方式。
2可靠性维修理论
以可靠性为中心的维修(RCM)属于第三代维修管理,具有代表性的设备维护模式。这一模式强调以设备可靠性、故障后果作为制定维修策略的主要依据。按照PCM管理模式,首先应对设备的故障后果进行结构性评价、分析并综合出有关安全、运行经济性和维修费用节省的维修策略。另外,在制定维修策略时,自觉以故障模式的最新探索成果为依据。
由于设备维修体系主要采用TPM、预防维修、故障维修的方式,因此,这里只讨论预防维修对设备可靠性的影响。设未作维修设备的可靠度为R(t),t是时间,指设备的实际运行时间,不包括设备的停机时间。如果在时间T对设备实施维修,在t
如果RM(t)为维修过的设备的可靠度,则:
RM(t)=R(t) (1)
其中:0
假设在时间T内进行维修,使设备恢复到全新状态,即实行完全维修。这意味着t>T时,维修过的设备不再保留以前故障的影响。因此,在时间T
RM(t)=R(T)N×R(t-NT) (2)
其中:NT≤t<(N+1)T
设备平均无故障间隔时间(MTBF)是指设备或零件,从前一次失效到后一次失效的平均间隔时间,其一般表达式如下:

一般而言,预防维修可以提高设备的可靠性,从式(4)可以看到,因为R(T)<1,故经过预防维修设备的MTBF必定大于没有维修的设备MTBF。
3维修策略优化
预防维修可以提高设备的可靠性,但是,不同类型的故障应采取不同的维修方式,才能最大可能的缩减成本,提高效率。
(1)若设备的可靠性服从负指数分布,即:
R(t)=e-λt
这时设备的故障为随机故障,其可靠度视失效率常数λ的情况而不同。

式(5)表明,预防维修后设备的可靠度等于设备没有维修的可靠度。这说明,设备每次失效的发生是随机的,因而无法预测。但作为平均值,求大约多长时间可能发生一次失效还是可能的,对于这类故障只能依靠日常检查发现解决或在故障后采取事后维修或更换即可。这种情况多发生在新引进的设备度过磨合期进入偶然失效期的期间,此时设备零件新度系数高、性能最佳,故障的发生多属随机性。
(2)若设备的可靠性服从二参数威布尔分布,则分布密度函数,即寿命概率密度为:


对于可靠度服从威布尔分布的设备,当形状参数β<1时,设备处于其早期磨合失效期,此期间的失效率高而下降快;当β=1时,设备处于偶然失效期,此期间的失效率最小且近似常数,这段时期也称为设备的有效寿命期;β>1时,设备处于耗损失效期,此期间的失效率较大且呈较快上升趋势。根据失效率曲线以及预防维修对设备可靠度的影响的分析,可得出如下结论:
(1)对于刚投入使用的设备,其运行处于早期失效期,即β<1,采用预防维修措施(正常点检除外)不仅不会提高设备的可靠性,反而会因为检修活动而造成设备原有的良好配合状态受到破坏或污染,导致设备状态下降,设备的失效率增加。为减少此间设备的失效,一方面,制造厂要提高产品质量和可靠性,加强质量检验;另一方面,可采取出厂或使用前“预先磨合”的办法,适当缩短设备在使用初期的时间。这样可以降低早期失效率。
(2)对投入一段时间后的设备,其失效率基本恒定,处于偶然失效期,即β=1,此时不必采取预防维修措施,但应精心进行设备的使用维护,坚持做好日常点检。当设备发生偶然故障时,可采用故障树分析法,迅速确定故障部位,同时应掌握配件和材料的储备量,尽量缩短故障维修的辅助时间。
(3)对使用一段时间后的设备,处于耗损失效期,即β>1,此间设备零件老化、疲劳、磨损、腐蚀等造成设备故障较多,失效率递增较快。应加强设备的检查、监控,尽早判断设备的潜在故障,迅速采取预防维修措施和相应的技术改造,控制设备故障的发生,使失效率不上升,延长有效寿命。
由以上分析可见,预防维修并非对设备的各阶段所有故障都能产生有利效果,对于企业的主要设备,首先应该根据统计数据分析设备的可靠性服从何种分布,如果设备的可靠性服从负指数分布,设备每次失效的发生是随机的,因而无法预测。对于这类故障只能依靠日常点检发现解决或者在故障后采取事后维修或更换。
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