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1、第15章 设备维修管理,设备管理概论生产维修基本维护决策机器的可靠性保修策略分析,15.1 设备管理概论,维修: 英国标准3811号各种技术行动和相关的管理行动相配合，其目的是使一个物件保持在或者恢复达到能履行它所规定功能的状态。设备维修管理：指依据企业的生产经营目标，通过一系列的技术、经济和组织措施，对设备寿命周期内的所有设备物质运动形态进行的综合管理工作。,设备管理的重要性,设备管理水平的高低直接影响企业的计划、交货期、生产过程的均衡性等方面的工作；设备管理水平的高低直接关系到企业产品的产量和质量；设备管理水平的高低直接影响着产品制造成本的高低；设备管理水平的高低关系到安全生产和环境保护；
2、设备管理水平的高低影响着企业生产资金的合理使用。,设备管理的主要内容,依据企业经营目标及生产需要制定设备规划；选择、购置、安装调试所需设备；对投入运行的设备正确、合理的使用；精心维护保养和及时检查设备，保证设备正常运行；适时改造和更新设备。,设备维修体制发展的五个阶段,（1）事后修理：设备发生故障后再进行修理；（2）预防维修：设备维修以预防为主，做好维护保养工作；（3）生产维修：根据设备重要性选择维修保养方法，重点设备采用预防维修，一般设备采用事后修理；（4）维修预防：在设备的设计、制造阶段就考虑维修问题，提高设备的可靠性和易修性；（5）设备综合管理：设备全面管理，基于状态维修、智能维修等。,
3、设备综合工程学,（1）把设备的最经济寿命周期费用（设置费和维持费）作为其研究目的；设备综合效率=设备寿命周期的输出/设备寿命周期的输入（2）把与设备有关的工程技术、财务、管理等方面结合起来进行综合性管理；（3）研究提高设备的可靠性、维修性设计，提高设计的质量和效率；（4）把设备的一生，即整个寿命周期作为管理和研究的对象；（5）强调设备的设计、使用和费用的信息反馈。,15.2 生产维修,设备维修的理论有两种基本观点：（1）摩擦学，以研究机械磨损规律的设备修理周期结构理论随着磨损时间的延续和按一定规律磨损量的增加，设备出现故障。（2）故障物理学，以研究故障规律和设备可靠性的故障分析与状态管理理论对
4、设备异常数据检测、对故障频率及其分布的分析、设备可靠性的原因分析，运用数理分析方法分析规律性。适用于尚未掌握维修规律，以及重型、精密、电子、自动化等设备。,维修术语,（1）平均故障期（MTBF）：两次故障之间的期望时间。MTBF=1/，其中为故障率；（2）平均维修时间（MTTR）：修理时间R的期望值；（3）可用性：机器运行时间的平均值。 A=MTBF/（MTBF+MTTR）,机器零件的磨损规律,（1）初期磨损：跑合、磨合期。（2）正常磨损：正常工作状态发生的磨损，注意保养、清扫和润滑；（3）急剧磨损：疲劳、腐蚀、氧化等，到达寿命周期尾部，即将报废。,初期磨损 正常磨损 急剧磨损, 0,t,设备
5、故障曲线,（1）初期故障时期：设计、装配不当，没有跑合，操作不适应等；（2）偶发故障期：维护不好或操作失误引发的偶然故障；（3）磨损故障期：零件老化，不正常工作状态。,正常区,劣化区,0,t,设备故障曲线浴盆曲线,这两条曲线之间是什么关系呢？,设备维修体制,1 计划预防修理制 有计划的维护、检查和修理，以保证设备经常处于完好状态。其内容包括： 日常维护：润滑和清扫、紧固等； 定期清洗换油：按规定的清洗间隔期清洗和换油； 定期检查：由维修人员负责，编制设备缺陷一览表； 计划修理：小修（局部修理，修复和更换少量零件）、中修（更换和修复较多零件）、大修（全部拆卸设备，修复或更换全部磨损零件和修复基准
6、零件，通过大修要恢复原有的精度、性能和生产率）。,实现计划修理的方法,（1）标准修理法（强制修理法）：对设备的修理日期、类别和内容，都按标准预先做出计划，并严格按计划进行修理，而不管设备零件的实际磨损情况及设备的运转情况；（2）定期修理法：制定修理计划和大致的修理工作量，确切的修理日期和修理内容，则根据每次修理前的检查，再详细规定；（3）检查后修理法：事先只规定检查计划，修理时间和内容根据检查结果和以前的修理资料决定。,全面生产维修制（TPM）,基本思想： （1）全效益：设备综合效率最大； （2）全系统：从设备的设计、制造、使用、维修、改造到更新的设备一生的管理； （3）全员参加：凡是和设备的
7、规划、设计、制造、使用、维修有关的部门和人员都参加设备管理。,基本特征： （1）以提高设备综合效率为目标； （2）建立以设备一生为对象的生产维修总系统； （3）涉及设备的计划、使用和保养等所有部门； （4）从最高领导到第一线员工全体成员参加； （5）加强生产维修保养思想教育，开展班组自主活动，推广生产维修。,TPM主要内容： （1）日常点检：由技术人员和维修人员制定点检卡，操作人员上班后固定时间点检，维修人员查看点检卡，对有标记不良的机器进行处理； （2）定期检查：定期对重点设备检查； （3）计划修理：定期修理，恢复性维修； （4）改善性维修：对经常发生故障的设备结构进行改进； （5）故障修理
8、：设备突然故障进行立即抢修； （6）维修记录分析：找出故障重点次数多、间隔时间短、维修工作量大、对生产影响大的设备和部件； （7）开展5S活动，经常进行TPM教育。5S：整理、整顿、清洁、清扫、教养。,15.3 基本维护决策,集中维修和分散维修 （1）集中维修：把所有维修力量集中起来组成专门的设备维修部门，负责整个企业的设备维修工作。优点：有利于提高维修技术水平，集中力量完成复杂、技术难度大的维修任务；缺点：生产与维修脱节，不能及时处理故障机器。 （2）分散维修：由企业的各个下层部门分别设立维修小组。优点：生产与维修统一，维修工作时间灵活；缺点：分散维修力量，难以处理技术难度大的维修任务，容易
9、造成维修人员冗余。,委托维修和自行维修 （1）委托维修：规模小、设备数量少的企业； （2）自行维修：规模大、设备数量较多的企业。,备用设备问题（离散需求的单周期库存模型）,P（D*）=CO/（CO+CU）,总成本,备用设备维修费,停工损失费用,备用设备台数,成本,维修人员确定,维修人员过多，造成成本上升；维修人员过少，不能保证生产需求，影响经济效益。例：一组设备数量足够大，服务（维修）时间为负指数分布，到达率（故障率）为泊松分布。=0.8，一个工人的=1，如果增加工人（最多到4人），则维修时间成比例的下降。维修工人每周工资250元/人，一台设备一周误工费750元，需招聘多少维修工人？,平均队长
10、（正在修理和等待修理的机器台数）=/（-）=4一个工人时，成本为：1*250+4*750=3250元；两个工人时，平均队长=0.8/(2-0.8)= 0.6667，总成本为2*250+0.6667*750=1000元；三个工人时，平均队长=0.8/(3-0.8)= 0.3636，总成本为3*250+0.3636*750=1023元。因此，最佳为2个工人。,预防性维修和事后维修 预防性维修，容易造成设备的过度维修，浪费时间和资金；故障后抢修，容易导致故障机器停歇时间过长，对生产造成损失。,总成本,预防维修成本,事后维修成本,预防维修程度,成本,更换年限决策 假设：机器维护费用随着机器的使用年限而
11、增加。更换零件费用为K，零件在工作年限为u时的运行费用为C(u)=au。边际更换费用随时间推移降低，边际维护费用随时间推移上升。 更换费用为：K 维护费用为： 则，单位时间总费用：,令，解得：例：某车辆使用了u年，运行维护费率为每年400u，更换一辆需花费10000元，确定经济更换年限？解:,15.4 机器的可靠性,某公司购买了1000个用于短距离发射机上的某种零件，失效数据如下表。试估计随机挑选一个零件为失效的概率分布。使用年限 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10失效个数 220 158 121 96 80 68 47 40 35 25 110计算失效概率和累计概率，如下：使用年
12、限 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10失效累计数 220 378 499 595 675 743 790 830 865 890 1000占总比例 0.220 0.378 0.499 0.595 0.675 0.743 0.790 0.830 0.865 0.890 1.0,（1）随机挑选一个零件可延续使用5年的概率：PT5=1-PT5= PT=6,T5/PT5=PT=6/PT5 =0.068/0.325=0.209。故障率,基本概念和定义 F(t)一个新零件不能使用t这么长时间的概率； R(t)一个新零件能使用t这么长时间的概率。 F(t)=PT=t; Rt=1-F(t); f(
13、t)=dF(t)/dt; r(t)=f(t)/R(t)为故障率。,指数故障率 定义r(t)=，f(t)=dR(t)/dt=-R(t) 则：-R(t)/R(t)= ; 求解：R(t)=EXP(-t) F(t)=1-EXP(-t) f(t)=EXP(-t)指数分布,递增型和递减型故障率 r(t)=t-1 ,0 当1时，r(t)是递增的；当01时，r(t)是递减的。 R(t)=EXP(- t) F(t)=1- EXP(- t),复杂设备故障率分析 （1）串联结构:当所有零件正常时，才正常工作。 RS(t)=R1(t)*R2(t)*RN(t)=R(t)N FS(t)=1-1-F(t)N （2）并联结构
14、:只要有一个零件正常工作，就能正常工作。 FP(t)=F1(t)*F2(t)*FN(t)=F(t)N RP(t)=1-1-R(t)N,15.5 保修策略分析,（1）免费更换策略 T随机挑选一个零件的寿命周期； 故障率； F(t)随机变量T的累积分布函数； C1采用免费更换保修策略时更换一个新零件的费用； K没有采用免费保修策略时更换一个新零件的费用； W1更换一个新零件后免费更换保修期。,令Y为相邻两次采购时间之间的随机变量，则 Y=W1+超出保修期后第一次出现故障的时间 E(Y)=W1+1/ 免费保修时间内单位时间平均维持成本=C1/E(Y)=C1/(W1+1/)=C1/(W1+1) 没有保
15、修时，单位时间更换成本为K 因此，令K=C1/(W1+1)，则 C1*= (W1+1)K 定义(C1*-K)为保修的经济价值，如果C1 C1*，不必购买免费保修，如果C1C1*，则应购买免费保修。,（2）支付折扣策略 C2采用支付折扣策略时的成本； W2采用支付折扣策路时的有效时间。 情况1：T=W2，保修期已过，更换费用为C2。 这两种情况可表示为：C2/W2*min(W2,T),整理上式，进一步求解得：,例：,假设正考虑为汽车买一个蓄电池。有三个商店出售相同的电池。A的电池售价为21元/个，不提供保修；B的电池为40元/个，两年内出现故障，免费更换；C售价40元/个，在5年寿命期内，提供给
16、付折扣。电池故障率按历史经验，估计两次故障间隔时间为3年。确定两种策略的C1*和C2*。,解：K=21;C1=40;=1/3;W1=2,因此 C1*=(W1+1)K=(1/3)*2+1*21=35元; 因此，不提供保修的商店A由于保修的策略B。 W2=5; C2*=KW2/1-EXP(-W2)=(1/3*21*5)/ 1-EXP(-5/3)=43.15元。 因此，提供给付折扣的商店C策略优于不提供保修的商店A的策略。,第16章 质量管理,质量就是适用性。 （1）性能：技术水平和等级 （2）附加功能：方便、舒适 （3）可靠性：完成功能的准确性和概率 （4）一致性：符合说明书和服务规定的程度； （
17、5）耐久性：达到规定使用寿命的概率； （6）维护性：容易修理和维护； （7）美学性：外观具有吸引力和艺术性； （8）感觉性：使人产生美好联想,对服务业而言，需要增加： （9）价值：最大限度满足顾客需求； （10）响应速度：对服务业而言，时间是主要的质量性能和要求； （11）人性：有效沟通； （12）安全性：无风险、危险、疑虑； （13）资格：具有必备的能力和知识。,质量过程： （1）设计过程质量：产品设计符合质量特性要求的程度； （2）制造过程质量：按设计要求，通过生产工序制造而实际达到的实物质量； （3）使用过程质量：实际使用过程中所表现的质量； （4）服务过程质量：进入使用过程后，生产企业
18、对用户的服务要求的满足程度。,工作质量 与质量有关的各项工作，对产品质量、服务质量的保证程度。 产品质量指标可以用产品质量特性值来表示，而工作质量指标，一般通过产品合格率、废品率和返修率等指标表示。对生产现场来说，工作质量通常表现为工序质量，即操作者、机器设备、原材料、操作及检测方法和环境五大因素综合起作用的加工过程的质量。,质量管理的基本概念,（1）质量管理确定质量方针、目标和职责，并通过质量体系中的质量策划、质量控制、质量保证和质量改进来使其实现的所有管理职能的全部活动。（2）质量保证为使人们确信某实体能满足质量要求，在质量体系内所开展的并按需要进行证实的有计划和有系统的全部活动。（3）质
19、量控制为满足质量要求所采取的作业技术和活动。,（4）质量体系为实施质量管理的组织机构、职责、程序、过程和资源。（5）质量职能质量形成全过程所必须发挥的质量管理功能及其相应的质量活动。主要包括市场研究、开发设计、生产技术准备、采购供应、生产制造、质量检验、产品销售、客户服务等。,16.2 全面质量管理,质量管理的发展过程 （1）产品质量的检验阶段（20世纪二三十年代） （2）统计质量管理阶段（20世纪四五十年代） （3）全面质量管理阶段（20世纪60年代至今）,全面质量管理：在全社会的推动下，企业的所有组织、部门和人员都以产品质量为核心，把专业技术、管理技术和数理统计结合起来，建立起一套科学、严
20、密、高效的质量保证体系，控制生产全过程影响质量的因素，以优质的工作、最经济的办法，提供满足用户需要的产品或服务的全部活动。,特点： （1）TQC是全面质量的管理产品质量、过程质量和工作质量； （2）TQC是全过程质量的管理质量管理活动贯穿于产品质量产生、形成和实现的全过程； （3）TQC是全员参加的质量管理不能仅是质检或质管人员的事情； （4）TQC是全社会推动的质量管理不能局限于企业内部，要重视质量立法、认证、监督工作，宏观控制引导。,全面质量管理的主要工作内容 （1）市场调查 （2）产品设计 （3）采购 （4）制造 （5）检验 （6）销售 （7）服务,TQC的基本工作方法：PDCA循环,（
21、1）P-计划 1）分析现状，找出所存在的质量问题； 2）找出产生问题的原因和影响因素； 3）找出原因中的主要原因； 4）针对主要原因制定解决问题的措施计划；（2）D-执行 5）按制定的计划认真执行,（3）C-检查 6）检查措施执行的效果。（4）A-处理 7）巩固提高，把措施计划执行成功的经验进行总结并整理成为标准； 8）完善，把本工作循环没有解决的问题或出现的问题，提交下一工作循环去解决。,PDCA特点： （1）PDCA循环一定要顺序形成一个大圈，接着四个阶段不停的转； （2）大环套小环，互相促进； （3）循环上升。,P 计划 D 执行,A 总结 C 检查,P,D,C,A,P,P,D,D,C,
22、C,A,A,P,D,C,A,P,D,C,A,统计质量控制方法,（1）常用的统计管理方法：控制图、因果图、相关图、排列图、直方图等；（2）中级统计管理方法：抽样调查、抽样检验、官能检查、实验计划法等；（3）高级统计管理方法：高级实验计划法、多变量解析法等。,ISO9000简介,ISO9000系列标准是指导企业建立质量保证体系的标准，是有关质量的标准体系的核心内容。具体包括： ISO9000-1：质量管理和质量保证标准 第一部分：选择和使用指南； ISO9001：质量体系设计、生产、安装和服务的质量保证模式； ISO9002：质量体系生产、安装和服务的质量保证体系； ISO9003：质量体系最终检
23、验和试验的质量保证模式； ISO9004-1：质量管理和质量体系要素 第一部分：指南,ISO9000系列标准认证有8个步骤: （1）对照ISO9001-ISO9003标准，评估现有的质量程序； （2）确定改进措施，以使现有质量程序符合ISO9000系列标准； （3）制定质量保证计划； （4）确定新的质量程序并形成文件，实施新程序； （5）制定质量手册； （6）评估前与注册人员共同分析质量手册； （7）实施评估； （8）认证。,ISO14000环境管理系列标准 国际标准化组织为规范企业和社会团体的活动、产品和服务的环境行为，减少人类活动所造成的环境污染，最大限度地节约资源，保护全球环境而制定的一套国际系列标准。包括了环境管理体系、环境审核、环境标志、生命周期分析等国际环境管理领域内的许多焦点问题。,
