何軍

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

機(jī)械設(shè)備制造業(yè)是工業(yè)發(fā)展的核心與基礎(chǔ)，針對(duì)機(jī)器制定合理的維修策略，通過實(shí)施必要的計(jì)劃性維修，提前發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)備存在的隱患，使得設(shè)備在生產(chǎn)調(diào)度中不發(fā)生嚴(yán)重的故障，保障生產(chǎn)調(diào)度的順利執(zhí)行。預(yù)防性維修是綜合維修的一種典型代表，也是目前最成功并得到廣泛的研究與應(yīng)用的維修策略之一，其不但有效的保持了設(shè)備的固有可靠性，還在一定程度上降低了維修費(fèi)用，減小了故障帶來(lái)的影響。本文具體探討了如何養(yǎng)成機(jī)械設(shè)備預(yù)防性維修意識(shí)，希望提高機(jī)械設(shè)備的使用率?，F(xiàn)總結(jié)報(bào)道如下。

1 預(yù)防性維修的內(nèi)涵與發(fā)展

在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備維修中，維修過程中為了保障維修人員的安全，不可避免地需要設(shè)備停機(jī)，由于機(jī)器不可用導(dǎo)致調(diào)度方案無(wú)法按期完成，給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。為了將生產(chǎn)調(diào)度與設(shè)備維修進(jìn)行協(xié)調(diào)，降低由于二者的相互沖突造成的經(jīng)濟(jì)損失。特別是當(dāng)前機(jī)械設(shè)備可靠性越來(lái)越受到人們的重視，必將以經(jīng)濟(jì)效益為中心，以提高設(shè)備的可靠性、降低設(shè)備維修成本為目的。預(yù)防性維修發(fā)展趨勢(shì)如下：1）機(jī)械設(shè)備維修的社會(huì)化。隨著機(jī)械設(shè)備向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化方向的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備維修將逐步向社會(huì)化方向發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備維修的社會(huì)化。 2）維修資源共享。隨著產(chǎn)品售后服務(wù)的規(guī)范發(fā)展，機(jī)械設(shè)備大部分維修工作已轉(zhuǎn)成售后服務(wù)形式，實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享，維修人員共享，備件、維修設(shè)備等也得到了共享；3）遠(yuǎn)程維修。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和遠(yuǎn)程服務(wù)的更加方便和快捷，也促使了遠(yuǎn)程技術(shù)服務(wù)的機(jī)械設(shè)備維修方法被企業(yè)所接受；4）維修人員素質(zhì)的綜合性。隨著機(jī)械設(shè)備一步一步實(shí)現(xiàn)機(jī)、電、液的一體化和自動(dòng)控制自診斷功能的不斷增強(qiáng)，對(duì)維護(hù)修理與保養(yǎng)人員的知識(shí)技能要求會(huì)越來(lái)越高，機(jī)械設(shè)備維護(hù)修理將由單一線式維修式轉(zhuǎn)向全面式維護(hù)修理方式，使機(jī)械設(shè)備維修從業(yè)人員由單一化向綜合化發(fā)展。

2 機(jī)械設(shè)備預(yù)防性維修的意識(shí)養(yǎng)成路徑

對(duì)于機(jī)械設(shè)備等復(fù)雜的可修復(fù)系統(tǒng)，其意識(shí)養(yǎng)成路徑主要為以下兩個(gè)方面：

2.1 基于累計(jì)故障次數(shù)預(yù)防性維修意識(shí)

考慮到機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間、故障過程和維修情況等信息，將累計(jì)故障次數(shù)N(t)作為協(xié)變量引入到威布爾比例風(fēng)險(xiǎn)模型中，得到新模型為：

式中，N（t）表示t 時(shí)刻為止機(jī)械設(shè)備的累計(jì)故障次數(shù)；γ 是累計(jì)故障次數(shù)的回歸系數(shù)，反映累計(jì)維修的影響程度。當(dāng)γ0＜時(shí)，表示維修對(duì)機(jī)械設(shè)備是保護(hù)因素，其使機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)得到改善；當(dāng)γ0＞時(shí)，表示維修對(duì)機(jī)械設(shè)備是風(fēng)險(xiǎn)因素，機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)惡化；當(dāng)γ0=時(shí)，表示維修對(duì)機(jī)械設(shè)備沒有影響，故障率函數(shù)退化成威布爾分布。

2.2 最小維修費(fèi)用的預(yù)防性維修意識(shí)

在維修決策過程中，機(jī)械設(shè)備的維修費(fèi)用是影響維修決策的關(guān)鍵因素之一，本文將預(yù)防性維修周期內(nèi)維修費(fèi)用最優(yōu)作為決策目標(biāo)，求出最優(yōu)的預(yù)防性維修周期。機(jī)械設(shè)備的維修費(fèi)用主要包括了發(fā)生故障時(shí)導(dǎo)致的損失費(fèi)用、預(yù)防性維修費(fèi)用、故障維修費(fèi)用以及機(jī)械設(shè)備因故障或進(jìn)行維修而停機(jī)的損失費(fèi)用。因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備停機(jī)的損失費(fèi)用和故障導(dǎo)致?lián)p失費(fèi)用較難以量化，在此不作考慮。在此假設(shè)機(jī)械設(shè)備預(yù)防性維修的周期為T，進(jìn)行預(yù)防性維修的平均費(fèi)用為Cp，進(jìn)行修復(fù)維修的平均費(fèi)用為Cc，則可以求得單位時(shí)間的平均維修費(fèi)用為：

因此，最優(yōu)的預(yù)防性維修周期決策的數(shù)學(xué)模型可以歸納為：

式中，t0表示機(jī)械設(shè)備可靠度處于可靠度閾值時(shí)所對(duì)應(yīng)的預(yù)防性維修時(shí)間點(diǎn)。通過設(shè)置合適的可靠度閾值R0來(lái)保障機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的可靠性要求，同時(shí)約束最優(yōu)預(yù)防性維修周期的范圍。

3 機(jī)械設(shè)備預(yù)防性維修的意識(shí)養(yǎng)成措施

3.1 普通機(jī)械設(shè)備維修流程分析

為了保障普通機(jī)械設(shè)備的可靠性，考慮引入基于機(jī)器維修前最大役齡的維修策略。本文對(duì)普通機(jī)械設(shè)備的維修流程進(jìn)行分析，維修流程如下：1）根據(jù)工件工序的加工時(shí)間，統(tǒng)計(jì)每臺(tái)機(jī)器的役齡；2）如果機(jī)器役齡接近機(jī)器的維修前最大役齡，根據(jù)當(dāng)前工件的加工情形確認(rèn)是否執(zhí)行預(yù)防性維修計(jì)劃；3）執(zhí)行預(yù)防性維修計(jì)劃，對(duì)機(jī)器故障頻發(fā)的部件進(jìn)行檢修和更換，對(duì)機(jī)器易磨損部件進(jìn)行潤(rùn)滑；4）重新開動(dòng)機(jī)器，并確認(rèn)機(jī)器執(zhí)行預(yù)防性維修的效果；5）記錄預(yù)防性維修的過程，并根據(jù)維修記錄總結(jié)機(jī)器的失效規(guī)律，修正機(jī)器的維修前最大役齡。

3.2 基于機(jī)器維修前最大役齡的維修策略

對(duì)于普通的機(jī)械設(shè)備，比如車床、銑床、刨床、磨床等非數(shù)控加工機(jī)床，假定機(jī)器故障率已經(jīng)經(jīng)過了新機(jī)器故障高發(fā)期，經(jīng)過不斷地磨合和調(diào)試，機(jī)器故障率進(jìn)入穩(wěn)定期。由于普通機(jī)械設(shè)備的加工成本較低，因此如果采用狀態(tài)維修策略，即通過對(duì)機(jī)器實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)，判斷設(shè)備的退化程度，并在故障發(fā)生前有計(jì)劃地維修，并不具有維修經(jīng)濟(jì)性。然而，采用傳統(tǒng)的定期維修策略會(huì)產(chǎn)生很大的弊端。首先，定期維修的策略無(wú)法匹配設(shè)備的運(yùn)行情況，往往造成維修過剩或者維修不足的問題；其次，定期維修的策略無(wú)法匹配生產(chǎn)節(jié)奏，機(jī)器容易出現(xiàn)空閑，導(dǎo)致機(jī)器資源的浪費(fèi)，生產(chǎn)效率無(wú)法提高。因此需要針對(duì)普通機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)合適的維修策略，使得維修策略既可以保障設(shè)備的可靠性，同時(shí)也能夠匹配生產(chǎn)節(jié)奏，同時(shí)該維修策略還需要具備一定的經(jīng)濟(jì)性。 基于機(jī)器維修役齡的維修策略本質(zhì)上是一種預(yù)防性維修策略。機(jī)器役齡是指在上一次維修之后機(jī)器的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，機(jī)器役齡隨著加工時(shí)間的累積而不斷變大，機(jī)器役齡變大預(yù)示著機(jī)器的工況在不斷地惡化， 然而還沒有達(dá)到其發(fā)生故障的極限，設(shè)定機(jī)器發(fā)生故障的極限為該機(jī)器的維修前最大役齡，機(jī)器役齡如果超過機(jī)器的維修前最大役齡，則機(jī)器因?yàn)楣收系睦鄯e過大會(huì)發(fā)生故障， 因此需要在機(jī)器役齡達(dá)到維修前最大役齡之前執(zhí)行預(yù)防性維修，機(jī)器在執(zhí)行預(yù)防性維修之后恢復(fù)如新，機(jī)器役齡歸零，有效地避免了機(jī)器發(fā)生故障而停機(jī)。

3.3 制造工藝中存在并行機(jī)器的維修策略

生產(chǎn)企業(yè)為了消除生產(chǎn)瓶頸，往往通過購(gòu)置多臺(tái)導(dǎo)致生產(chǎn)瓶頸的并行機(jī)器，并行機(jī)器消除了生產(chǎn)瓶頸，有效地提高了工件的加工效率。新的并行機(jī)器跟舊的并行機(jī)器有相同的功能，但新的并行機(jī)器往往已經(jīng)更新?lián)Q代，有著更加優(yōu)異的性能，并且新的并行機(jī)器沒有經(jīng)年日久的損耗，因此考慮新舊并行機(jī)器有不完全相同的失效規(guī)律。為了描述新舊并行機(jī)器不同的失效規(guī)律，考慮為新舊機(jī)器設(shè)置不同的維修前最大役齡，新的并行機(jī)器的維修前最大役齡比舊的并行機(jī)器的維修前最大役齡小，意味著新的并行機(jī)器需要累積更長(zhǎng)的加工時(shí)間才會(huì)執(zhí)行預(yù)防性維修，新的并行機(jī)器工況的退化速度比舊的并行機(jī)器更慢。設(shè)備的維修策略依然選擇最小化維修加預(yù)防性維修策略。 比如在采用多品種小批量生產(chǎn)方式的某模具制造企業(yè)，在保障設(shè)備可靠性的同時(shí)能夠匹配生產(chǎn)節(jié)奏，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與維修的集成調(diào)度?？紤]多品種小批量的生產(chǎn)方式產(chǎn)生了設(shè)備多樣化的集群式生產(chǎn)車間，將設(shè)備按照模具訂單的精度以及是否有并行機(jī)器分為三類，分別為低精度的普通機(jī)械設(shè)備、高精度的數(shù)控加工機(jī)床和制造工藝中存在并行機(jī)器這三類機(jī)器類型，并分別研究了三類機(jī)器的維修策略。

4 總結(jié)

未來(lái)的機(jī)械設(shè)備維修與保養(yǎng)會(huì)成為社會(huì)化工作，逐漸向資源共享和遠(yuǎn)程維修發(fā)展，機(jī)械設(shè)備維修所需要的維修從業(yè)人員需求量將逐步減少，但對(duì)其技能和知識(shí)方面的要求會(huì)越來(lái)越高。同時(shí)機(jī)械設(shè)備預(yù)防性維修意識(shí)養(yǎng)成是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要將維修過程中涉及的流程落實(shí)到人，通過建立管理制度和培訓(xùn)機(jī)制，編制適應(yīng)的維修方案，從而提升公司整體實(shí)力。