淺談常見設備的維修策略

1狀態(tài)維修的概念目前，設備維修主要采用三種維修策略：后維修、定維修和狀態(tài)維修。事后維修是設備運行直到發(fā)生故障而停機后才進行的維修。事后維修的特點是發(fā)生故障后維修、被動維修。定期維修也稱作周期性預防維修,是為降低故障發(fā)生率和部件的功能衰退,根據(jù)預先確定的時間間隔或指定標準執(zhí)行的維修。定期維修的特點是周期性預防維修、主動維修。狀態(tài)維修也稱作狀態(tài)監(jiān)測維修或計劃性預測維修,是基于實時或接近實時評估設備狀態(tài),在設備出現(xiàn)了明顯劣化后實施的維修策略。狀態(tài)維修的特點是預測性維修、主動性維修、關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測維修。盡管歐美等發(fā)達國家和地區(qū)已將設備故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測技術廣泛應用于航空、航天、軍事、冶金、發(fā)電等各行業(yè),并取得了極大的經(jīng)濟效益和社會效益,但相比而言,狀態(tài)監(jiān)測、狀態(tài)維修在我國還是個新生事物,發(fā)展比較緩慢。近年來,很多企業(yè)開始引進或研制各類在線監(jiān)測裝置和不同功能的綜合診斷軟件,將重心偏移到狀態(tài)維修策略,但卻對狀態(tài)維修的實際運行效果估計不足,主要存在以下3個方面問題。1.1狀態(tài)維修的前提條件和手段狀態(tài)維修一般沒有固定的間隔期,維修技術人員根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化趨勢做出判斷,再確定維修計劃。實現(xiàn)狀態(tài)維修必須包括3方面的內容:狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與狀態(tài)維修。因此,開展狀態(tài)維修必須具備一定的基礎條件。首先,先進的設備生產(chǎn)制造條件是實現(xiàn)狀態(tài)維修的必要條件。例如,為了實時監(jiān)測設備狀態(tài),為實施狀態(tài)維修提供可靠的數(shù)據(jù),需要在自動化程度高的設備中集成在線監(jiān)測系統(tǒng)。其次,齊全的監(jiān)測手段是實施狀態(tài)維修的前提條件。狀態(tài)維修是隨著故障診斷技術的進步而發(fā)展起來的。如果檢查手段落后,設備的劣化不能及時、準確地診斷出來,也就無法進行有效的狀態(tài)維修。第三,科學的設備綜合管理是開展狀態(tài)維修的支撐條件。與國外相比,我國的維修管理現(xiàn)狀不盡人意,其中非常重要的一個原因是企業(yè)對設備的維護管理不重視,各種原始記錄,如設備的故障史、診斷與維修經(jīng)驗的積累和理論性的總結工作,大部分儲存在部分技術人員和維修人員頭腦中,未形成系統(tǒng)的資料,維修工作的科學性較差。顯然,落后的設備綜合管理無法為狀態(tài)維修的故障診斷提供歷史數(shù)據(jù)進行比較。1.2設備狀態(tài)監(jiān)控管理的策略盡管通過對設備狀態(tài)的客觀分析和在維修過程中采用動態(tài)控制和管理,狀態(tài)維修能夠有效地減少維修活動中的不確定性,但并不是所有設備都適合開展狀態(tài)維修工作。在實際的設備管理工作中,根據(jù)設備的重要程度、優(yōu)先等級和故障模式的特征,往往應采取不同的維修策略。本文將設備區(qū)分為關鍵設備、主要設備和次要設備。關鍵設備作為企業(yè)資產(chǎn)的重要組成部分,它們的運行狀態(tài)直接影響到企業(yè)生產(chǎn)的整個運行過程,它們的停機或失效會造成生產(chǎn)過程的終止。因此,關鍵設備必須采用實時在線的手段對它們進行機械保護和狀態(tài)監(jiān)測管理。主要設備的失效會造成部分生產(chǎn)過程的終止或負荷減小,應采取定期維修的策略。次要設備是在生產(chǎn)過程中不重要、它們的失效對整個生產(chǎn)過程影響甚微的設備,因為要實現(xiàn)被測設備的狀態(tài)檢測必須花費相應的代價(人力、物力),所以對于大量重要性不大、價位不高的次要設備,采用事后維修的策略更為經(jīng)濟合理。此外,有些設備盡管關鍵,但由于其故障模式特征的識別在技術上存在困難,目前也不宜采用狀態(tài)維修策略。狀態(tài)維修是涉及到經(jīng)營、管理、技術等的綜合性問題,并不是只涉及到檢修設備的微觀問題。1.3在線監(jiān)測設備的選擇問題目前,已有不少企業(yè)不同程度開展了狀態(tài)維修工作。但是,一些企業(yè)的效果并不是很理想,與期望值有一定的差距,總體看來,投入產(chǎn)出比、性能價格比都很不理想。究其原因,一是設備狀態(tài)管理的初始費用投入很高。為了開展狀態(tài)維修工作,企業(yè)需要安裝在線檢測設備,組建設備狀態(tài)監(jiān)測中心,配備相應數(shù)量的專業(yè)技術人員,配齊必要的監(jiān)測儀器、儀表、設備等。但是,不少在線監(jiān)測設備仍然難以長期正常運行,有的給出的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定或不真實,以致本來有可能及時發(fā)現(xiàn)的缺陷未能發(fā)現(xiàn)。二是對使用某些監(jiān)測設備后所帶來的效益以及所需的投入缺乏全面評估。例如,有些在線檢測設備獲得的狀態(tài)數(shù)據(jù)不夠理想,投入費用大大超出了產(chǎn)出。因此,在是否選用某種在線監(jiān)測設備時,既要注意選擇那些有實效、能穩(wěn)定可靠實現(xiàn)其功能的設備,也要考慮其經(jīng)濟性。只有能提供設備有效、真實的狀態(tài)信息,而且性能價格比高的才值得考慮。2維修策略的選擇在事后維修、定期維修和狀態(tài)維修這3種常見的維修策略中,應該從設備運行可靠性及經(jīng)濟性的更高要求出發(fā),合理選擇維修策略來降低設備使用的費用,提高生產(chǎn)經(jīng)濟效益,從而增強企業(yè)的競爭能力和發(fā)展能力。本文主要從設備特點和故障模式特征這兩個角度來闡述維修策略的合理選擇。設備維修策略的合理選擇方法如圖1所示。2.1維修策略的選擇對于關鍵設備,由于其運行狀態(tài)直接影響到企業(yè)生產(chǎn)的整個運行過程,因此在技術可行和經(jīng)濟可行等條件滿足的前提下,首選采用狀態(tài)維修策略,不可行時也必須采取定期維修策略;對于主要設備,除了在故障突發(fā)的特殊情況下,都應采用定期維修策略;對于次要設備,由于其失效對整個生產(chǎn)過程影響甚微,采用事后維修的策略更為經(jīng)濟合理。2.2注重設備運行的前期評估和日常維護主要從后果是否嚴重、狀態(tài)是否漸變、狀態(tài)是否聚集和狀態(tài)是否可測等方面漸進判斷并合理選擇維修策略。對于后果不嚴重、狀態(tài)突變的設備故障,主要采用事后維修的策略;對于狀態(tài)漸變、離散且不可測的設備故障,主要采用定期維修策略;對于后果嚴重、狀態(tài)漸變、聚集且可測的設備故障,在技術、經(jīng)濟可行的條件下,應采用狀態(tài)維修策略。合理選擇設備維修策略的基本步驟如下:(1)設備基本情況匯總。企業(yè)選擇何種維修策略,必須緊密聯(lián)系企業(yè)和設備的實際情況。在實施之前,需要對設備進行充分的調查研究,為維修方案的制定、實施和最終的效果評估提供詳實的資料。匯總的內容主要包括:①設備的基本屬性;②設備的性能參數(shù);③設備維修的基本情況;④設備維修的期望目標;⑤維修工作的考核指標等。(2)設備運行管理模式評估。通過對現(xiàn)行的設備管理體系進行評估,判斷已有的技術、維修設備和管理模式等能否支持狀態(tài)維修;為達到預定的目標,還需要哪些技術支持和管理手段。(3)設備分類及可靠性評價。通過對設備進行分類和可靠性評價,判斷哪些設備適合狀態(tài)維修。可靠性評價的目標是從成本、效益、安全等角度系統(tǒng)評價不同設備在整個生產(chǎn)過程的重要性,可確定設備的薄弱環(huán)節(jié)、關鍵部位和重要程度,以及各種可能的潛在性故障及應采取的措施,揭示各種故障模式及其內部的聯(lián)系,指導故障診斷和維修方案的制定,確定系統(tǒng)檢測裝置的最佳配備等。一般按以下步驟進行:①確定可靠性評價范圍及評價程序,提出對設備重要程度的評價程序;②設備分類并對設備參數(shù)重要性排序,為可靠性評價選擇基本參數(shù);③選擇實施狀態(tài)維修的關鍵設備后,對其進行全面的可靠性評價。(4)設備維修策略的選擇。主要任務是根據(jù)設備對系統(tǒng)可靠性以及對維修費用的影響,合理選擇設備的維修策略。不管采用哪一種維修策略,目的都是為了降低維護、維修成本,提高企業(yè)的效益。事后維修、定期維修和狀態(tài)維修這3種維修策略是可以相互結合的,并不應該絕對排斥。(5)設備維修計劃評價和優(yōu)化。通過經(jīng)驗總結和教訓分析,評價采用的維修策略,明確現(xiàn)有維修策略的優(yōu)缺點,優(yōu)化并實施新的維修策略。3維修策略集成式不同的企業(yè)、不同的設備決定了不同的維修策略。一個完善的維修決策構架是由維修目標的設立經(jīng)判別分析,然后合理選擇維修策略,最終到具體實施維修等一系列步驟組成的。它將事后維修、定期維修、狀態(tài)維修等幾種維修策略集成,通過統(tǒng)一規(guī)劃設計,不斷改進和優(yōu)化維修計劃,將原來獨立的方法組成一個協(xié)同工作的、功能更強的新體系。具體流程見圖2。3.1設備維修費用是中小企業(yè)生產(chǎn)效益的重要內容設備維修的首要目標就是保證設備的安全性和可用性,但更重要的是為了企業(yè)目標的實現(xiàn),即降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效益。一般而言,企業(yè)合理的設備維修費用占企業(yè)總產(chǎn)值的1%～3%。設備維修費用越高,說明設備故障停機時間越長,對企業(yè)的效益就影響越大。一個綜合的維修目標可以被劃分為若干個子目標,如產(chǎn)品質量、設備的可用性、壽命、安全性、靈活性等。在對設備進行維修決策的最初階段,首先應該確立目標,然后才能開展下一步的工作。3.2非關鍵設備的識別這里的關鍵設備指的是生產(chǎn)中的核心設備、重大設備、維修費用較高的設備以及影響安全生產(chǎn)的設備。根據(jù)設備故障對于安全的影響、設備故障對于環(huán)境的影響、故障發(fā)生的難易、對于生產(chǎn)損失的程度、對于其他設備間接的損壞程度、系統(tǒng)的復雜度等進行判斷。分析和鑒別關鍵設備的目的是因為這些設備發(fā)生故障后會影響和危及系統(tǒng)的運行或是對使用人員和環(huán)境造成危害。這里的非關鍵設備指的是生產(chǎn)中運行狀態(tài)不會直接影響到企業(yè)生產(chǎn)的整個運行過程的設備。可以將非關鍵設備區(qū)分為主要設備和次要設備。主要設備的失效最多只會造成部分生產(chǎn)過程的終止或負荷減小,次要設備的失效對整個生產(chǎn)過程影響甚微。3.3狀態(tài)維修與經(jīng)濟可行性分析在對設備分類之后和選擇正確的維修策略之前,首先要進行技術可行性分析,尤其是狀態(tài)維修,對狀態(tài)監(jiān)測技術和故障診斷技術要求很高,主要是分析這些技術是否有效、準確和可靠。此外,由于設備狀態(tài)維修包括設備的日常監(jiān)測、實時數(shù)據(jù)判定、故障診斷、維修方式,因此,管理技術水平、人員技術水平等也決定了設備是否具有狀態(tài)維修的潛力。如果一個維修策略在技術上可行,那么還要進行經(jīng)濟可行性分析。企業(yè)要遵循的原則是,既考慮費用最小化,又要追求收益最大化,最終實現(xiàn)利潤最大化。如果現(xiàn)有的維修策略經(jīng)過技術、經(jīng)濟可行性分析后符合實際情況,就沒有必要對其改進;反之,應選擇更合適的維修策略。3.4定期維修的基本內容在技術、經(jīng)濟等條件允許的范圍內,首先分析事后維修策略的利弊,還需要確定在設備損壞后,采取緊急維修還是一般維修;如果判斷事后維修策略不可行,考慮定期維修策略的可行性,定期維修的基本內容就是“日常維修、定期檢查、清洗換油、計劃修理”;如果定期維修策略造成“維修過?！被颉熬S修不足”的現(xiàn)象比較嚴重,而狀態(tài)維修策略可以將故障和重大事故消滅在萌芽狀態(tài),也可控制維修費用,即可實施狀態(tài)維修策略。狀態(tài)維修通過設備劣化分析、狀態(tài)預測后,可采取例行維護、計劃性矯正或緊急性搶修等措施。3.5制定設備維修計劃,進行設備配置在維修實施之前,考慮設備的特點和實際使用、負荷情況要對維修工藝進行編排,并制定設備維修計劃。維修計劃決策的優(yōu)先目標可歸納為高安全性、低環(huán)境危險性、高使用規(guī)范性和低維修費用。維修計劃需要在維修實踐中不斷完善,滿足企業(yè)適應環(huán)境的要求。維修計劃應該是動態(tài)的。3.6維修效果評定。對于維修計劃的改進效果維修活動按照維修計劃來具體實施。設備維修效果評估的主要目的是對各項維修活動效果做出評價,檢驗制定出的維修計劃;發(fā)現(xiàn)維修計劃中的缺陷,及時采取更有效的措施。維修效果的評定對于進一步改進維修計劃起著非常重要的作用。因為按照維修計劃實施維修活動,很可能出現(xiàn)理論上可行但在實際工作中卻行不通的情況。4狀態(tài)維修策略的設備特點現(xiàn)代企業(yè)中各種維修模式紛呈,所以要對設備采取針對性的、動態(tài)的、靈活的維修策略。單純地對設備實施嚴格意義上的狀態(tài)維修策略是不可能的,也是不必要的。未來的狀態(tài)維修策略不可能完全代替定期維修策略,具體要看企業(yè)的性質及其設備的特點。應該對不同的設備采取不同的維修策略,甚至對同一臺設備的不同部件采取不同的維修策略。通常而言,狀態(tài)維修策略更適合于大型流程