王 鑫

（甘肅省金昌市金川公司，甘肅金昌 737100）

0 引言

在新時(shí)期發(fā)展背景下，設(shè)備運(yùn)行逐漸朝向自動(dòng)化方向發(fā)展，而對(duì)于一些現(xiàn)代企業(yè)來說，其也正在逐漸提高自身對(duì)設(shè)備維修管理的重視程度，將安全可靠作為新型設(shè)備維修方法首要考慮因素，進(jìn)而不但能對(duì)設(shè)備使用功能及故障診斷展開有效分析，還能基于故障類型及時(shí)提出針對(duì)性預(yù)防解決措施，優(yōu)化維修方法，從而最大限度降低設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行的安全可靠效果，促使企業(yè)能夠得到快速發(fā)展。

1 設(shè)備維修方法優(yōu)化過程分析

設(shè)備維修方式優(yōu)化的目的是基于某種資源制約的條件下，選擇最佳的維修方案，使維修停工損失最小。因此，積極構(gòu)建企業(yè)設(shè)備維修框架，借鑒以可靠性為中心的維修方法，組織企業(yè)設(shè)備管理及技術(shù)人員對(duì)設(shè)備及各個(gè)部件展開可靠性研究分析，明確不同部件的不同量化參數(shù)與設(shè)備維修二者存在的關(guān)系，構(gòu)建具有針對(duì)性的設(shè)備維修數(shù)學(xué)模型，通過量化研究分析決策并優(yōu)化設(shè)備維修就顯得尤為重要。

企業(yè)構(gòu)建設(shè)備維修方式優(yōu)化框架主要目的，是組織和指導(dǎo)企業(yè)設(shè)備管理及技術(shù)人員展開基于設(shè)備維修優(yōu)化的研究分析和形象描述，是一種直觀的分析優(yōu)化方式，主要包括決策節(jié)點(diǎn)、機(jī)會(huì)節(jié)點(diǎn)和價(jià)值節(jié)點(diǎn)等3種節(jié)點(diǎn)類型。決策節(jié)點(diǎn)主要是對(duì)決策人員展開決策行為活動(dòng)自身狀態(tài)的一種集中體現(xiàn)，包含部件維修、保障及安全可靠性等內(nèi)容，重點(diǎn)闡述設(shè)備維修頻率及類型。機(jī)會(huì)節(jié)點(diǎn)主要是對(duì)實(shí)際狀態(tài)的一種描述，可通過隨機(jī)變量來對(duì)其進(jìn)行表示，其中又包含中繼節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)就是對(duì)設(shè)備維修系統(tǒng)中各部件存在特性展開詳細(xì)介紹，如故障位置、故障數(shù)目及總體維修時(shí)間等。主節(jié)點(diǎn)是對(duì)設(shè)備維修系統(tǒng)中經(jīng)濟(jì)損失情況、工作人員是否存在傷亡、周圍環(huán)境污染及停工總次數(shù)進(jìn)行表示。價(jià)值節(jié)點(diǎn)是指設(shè)備維修系統(tǒng)合理優(yōu)化過程中使用到的綜合效用函數(shù)。因此，設(shè)備管理或技術(shù)人員就以維修框架為基礎(chǔ)，在直觀分析的前提下，依據(jù)設(shè)備或部件特性量化參數(shù)與維修指標(biāo)（經(jīng)轉(zhuǎn)化后的統(tǒng)一性指標(biāo)）二者之間存在的函數(shù)關(guān)系，建設(shè)設(shè)備維修數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算最優(yōu)綜合效用函數(shù)值L。

2 維修優(yōu)化數(shù)學(xué)模型

2.1 模型結(jié)構(gòu)闡述

通常來說，企業(yè)將安全可靠及經(jīng)濟(jì)性作為設(shè)備使用和維修的首要考慮因素，因此為了盡可能達(dá)到這一管理目標(biāo)，企業(yè)應(yīng)該確立以設(shè)備維修停工損失為設(shè)備維修模式的核心參數(shù)，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型并計(jì)算最優(yōu)綜合效用函數(shù)值，指導(dǎo)設(shè)備維修模式的最終決策。將設(shè)備維修停工損失設(shè)為L，其中又包含環(huán)境污染LE、經(jīng)濟(jì)成本損失LF、生產(chǎn)損失LP、工作人員安全LS及維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用LM等內(nèi)容，具體表達(dá)公式為L=LS+LE+LP+LF+LMC1NS+C2AE+C3NF+C4HD+C5NS+C6HM，其中，A為環(huán)境污染面積，N為資產(chǎn)損失數(shù)，H為停工次數(shù)，在充分保證該公式準(zhǔn)確性基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建提供有效數(shù)據(jù)參考。CK表示設(shè)備維修優(yōu)化特性中所產(chǎn)生的單位經(jīng)濟(jì)損失，如C1表示的是設(shè)備維修安全事故發(fā)生帶來的經(jīng)濟(jì)損失，C2表示的是設(shè)備維修造成環(huán)境污染帶來的經(jīng)濟(jì)損失，C3表示的是設(shè)備故障損壞帶來的經(jīng)濟(jì)損失，C4表示的是因設(shè)備停工時(shí)間過長而帶來的經(jīng)濟(jì)損失，C5表示的是設(shè)備停工一次而帶來的資產(chǎn)成本損失，C6表示的則是設(shè)備維修優(yōu)化產(chǎn)生的總成本費(fèi)用。上述參數(shù)數(shù)據(jù)取值均由企業(yè)數(shù)據(jù)庫中歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)或?qū)＜以u(píng)估所得。

2.2 模型優(yōu)化分析

根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，通常設(shè)備運(yùn)行期間故障出頻率與其自身結(jié)構(gòu)分布有著密切聯(lián)系，并且不同故障類型其相應(yīng)參數(shù)表達(dá)形式也是存在明顯區(qū)別，其中最為常見的便是離散故障分布、連續(xù)分布等，離散故障分布又包含泊松分布和二項(xiàng)分布，而連續(xù)分布則包含正態(tài)分布、威布爾分布、指數(shù)分布等類型，基于目前情況來看，指數(shù)分布和威布爾分布應(yīng)用較為廣泛，導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的根本原因在于指數(shù)分布具有一定無記憶性特點(diǎn)；而威布爾分布則因具有形狀參數(shù)m，因而在數(shù)據(jù)模型構(gòu)建上極具彈性優(yōu)勢(shì)。同時(shí)設(shè)備是否具有較長使用壽命不單單容易受到設(shè)計(jì)固有可靠性因素影響，還與使用操作期間的維修工作有著密切聯(lián)系，因此這就需要相關(guān)工作人員能夠及時(shí)掌握設(shè)備故障規(guī)律，針對(duì)設(shè)備運(yùn)行中所包含不同部件的自身可靠性和設(shè)備維修工作存在關(guān)系展開針對(duì)性研究探討，從而為數(shù)學(xué)模型優(yōu)化提供切實(shí)可行參考依據(jù)。但如果設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行期間出現(xiàn)故障現(xiàn)象，相關(guān)技術(shù)人員便要立即采取以下維修策略：基于L公式數(shù)值背景下，如果是設(shè)備運(yùn)行時(shí)間超出具體維修期限，工作人員可對(duì)其進(jìn)行一些簡(jiǎn)單維修操作步驟，但如果是重大故障問題則要盡可能將其維修步驟簡(jiǎn)化，忽略實(shí)際設(shè)備維修時(shí)間，幫助其有效恢復(fù)設(shè)備運(yùn)行實(shí)際性能，從而便于推動(dòng)企業(yè)設(shè)備逐漸朝向安全可靠的可持續(xù)發(fā)展方向過渡。

3 案例分析

3.1 實(shí)際案例

在此以某選礦廠精掃選系統(tǒng)PLC型程控加藥機(jī)為例展開簡(jiǎn)要概述分析，該系統(tǒng)主要由給藥箱、輸液泵、電磁控制閥、液位恒壓器、PLC主控系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等部件組合而成，具體運(yùn)行步驟：藥箱中的混合藥劑通過輸液泵、電磁控制閥輸送到浮選機(jī)，發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，控制精礦產(chǎn)率及品位。

設(shè)備運(yùn)行期間發(fā)生了藥劑輸送量不足或中斷等問題，分析原因：一是電磁控制閥控制系統(tǒng)信號(hào)參數(shù)失真，電磁控制閥開啟不完全；二是電磁控制閥機(jī)械故障不能開啟。面對(duì)此種情況應(yīng)在預(yù)防性維修的基礎(chǔ)上及時(shí)調(diào)整設(shè)備維修方式，采取針對(duì)性維修措施：①重新結(jié)合工藝狀況，修訂計(jì)算機(jī)電磁閥控制參數(shù)，確保電磁控制閥開啟度；②排除電磁控制閥機(jī)械故障，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

3.2 維修優(yōu)化決策

以PLC型程控加藥機(jī)過程控制系統(tǒng)中的電磁控制閥為例，展開維修優(yōu)化分析。該閥一旦其出現(xiàn)問題，不但會(huì)影響精礦產(chǎn)率及品位，還會(huì)造成生產(chǎn)和維修的巨大經(jīng)濟(jì)損失。假如過程控制閥出現(xiàn)故障原因主要在于機(jī)械設(shè)備磨損嚴(yán)重，那么則可基于威布爾分布原理著手，并在使用過程中對(duì)其采取簡(jiǎn)單預(yù)防性維修方式（MA1），在預(yù)防維修周期內(nèi)發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行最小維修（MA2），同時(shí)假設(shè)小修時(shí)間相對(duì)于運(yùn)行時(shí)間很小，可忽略不計(jì)。由此可建立維修優(yōu)化分析框架（圖1），其中x1是控制閥故障數(shù)，x2是維修時(shí)間，y1表示停工次數(shù)，y2為設(shè)備損壞數(shù)，y3是人員傷亡數(shù)，y4是停工小時(shí)數(shù)，y5是維修小時(shí)數(shù)。

圖1 設(shè)備維修模式優(yōu)化框架

基于上述維修優(yōu)化分析框架可針對(duì)預(yù)防性維修活動(dòng)展開量化分析，考慮本案例中設(shè)備故障以生產(chǎn)停工損失和維修損失為主。數(shù)學(xué)模型優(yōu)化為結(jié)合案例實(shí)際情況設(shè)置數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)參數(shù)值：①設(shè)備運(yùn)行時(shí)間t處于[0，600]，繼而可將運(yùn)行時(shí)間設(shè)置為t=600 h；②呈現(xiàn)威布爾故障分布形式；③因受到預(yù)防性維修影響導(dǎo)致其無法正常運(yùn)行，因而可將因停工造成損失設(shè)定為1000；④因設(shè)備停工而帶來的除生產(chǎn)維修之外費(fèi)用設(shè)定為300；最終將相關(guān)所得數(shù)據(jù)全部帶入到公式中去計(jì)算，得到維修停工損失函數(shù)最小值，即與之對(duì)應(yīng)的預(yù)防性維修周期數(shù)和間隔期，進(jìn)而極大提升設(shè)備維修活動(dòng)針對(duì)性，為企業(yè)設(shè)備管理實(shí)現(xiàn)維修決策提供依據(jù)。

4 結(jié)束語

基于設(shè)備運(yùn)行角度來說，頻繁維修次數(shù)并不是一定能保證設(shè)備安全可靠性，相反還會(huì)大大增加設(shè)備維修成本費(fèi)用，致使設(shè)備使用壽命大幅度降低。相關(guān)工作人員應(yīng)積極制定針對(duì)性維修方案，將不必要存在的維修步驟徹底取消，基于可靠性前提下合理引進(jìn)先進(jìn)決策分析技術(shù)手段，進(jìn)而便于構(gòu)建完善設(shè)備維修優(yōu)化分析框架，并配置相應(yīng)數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，最大限度提高設(shè)備應(yīng)用性能基礎(chǔ)上促使其能夠安全可靠運(yùn)行。

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