高效建立检维修系统解决方案

我国企业在20世纪50～60年代，基本采用的是事后维修和前苏联教给我们的计划预修制。目前在市场经济时期，我们不少企业的维修管理并没有什么大进步，甚至有些企业干脆倒退到传统的事后维修状态。前苏联的计划预修制是预防维修体系的一种模式，主张按照一定周期对设备进行预防维修。那个年代美国的TBM（Time Based Maintenance）预防维修模式也基本类似。恰当的预防维修到底比事后维修有什么好处？

1）可以减少或者避免非计划停机损失。

2）可以使维修有充分准备，提高维修效率，减少维修停机时间。

3）可以发现一些潜在的设备隐患，减少设备连锁损坏这种多米诺骨牌现象，延长设备寿命。

4）可以减少或者避免重大安全事故。

5）可以减少或者避免产品的批量质量劣化或者报废。

当今时代的维修管理策略和模式十分丰富，呈百花齐放、百家争鸣之势。在企业面前又出现了一个新的难题：企业到底如何设计自己的维修管理体系？

除了生产现场操作员工参与的规范化活动之外，对于生产制造型的企业而言，精心设计的设备检维修系统解决方案具有重要的实践意义，我们设计了SOON流程，作为企业维修管理系统解决方案的参考。SOON即“策略（Strategy）——现场信息（On-site information）——组织（Organizing）——规范（Normalizing）”一体化流程。

首先，根据不同设备类型、设备的不同役龄以及不同的故障特征起因，选择不同的维修策略；然后通过现场的信息收集，包括依赖人类五感的点巡检，依靠仪器、仪表的状态监测以及依赖诊断工具箱的分析和逻辑推理，采集、了解、分析设备状况，进行故障倾向管理和隐患管理，达到故障定位和故障处理的目标；为了使“人—机”系统出现的问题不重复出现，我们还设计了“源头追溯和根除预案”模块，把它固化在体系之中；再下一步是维修活动的组织，包括维修组织结构设计、维修资源的配置、维修计划等；最后是维修行为的规范和维修质量的确认，如图5-15所示。

图5-15 检维修系统解决方案

（1）维修策略 制定维修大策略，首先要考虑到设备的平均役龄。一般而言，设备一生的故障率水平划分为初始故障期、偶发（随机）故障期和耗损故障期三个阶段，因为故障率曲线的形状像一个浴盆，故称为浴盆曲线，如图5-16所示。

设备在初始故障期的故障率比较高，机械部分表现的主要故障状况是因为机械零件配合、啮合、对中、平衡、紧固、位置调整、表面性能、装配、匹配、安装、基础、水平等缺陷引起的问题，这些问题的解决要根据实际原因及时处理，如调整角度、距离、找准、加平衡块、紧固螺栓、强化润滑、加固基础、减振、水平定位等方式来解决。电子、电气部分的故障主要是因为元器件的老化不良、接触不良、接地不当、电路电压突变、雷电干扰、线路干扰、磁场干扰等因素造成，需要通过电路时效、检查接线、检查接地、检查电压参数以及电路屏蔽等方式针对问题加以解决。

总之，在设备初始故障期，主要采用的维修策略是检查、记录、原因分析和参数调整。设备的初始故障期是从设备安装投入使用之后到性能稳定为止，短则几个月，长达一两年，和设备的工作负荷相关。

设备在偶发故障期故障率进入平缓的低谷，机械故障主要因为灰尘、松动、润滑问题引起，而润滑问题又多因为尘土进入润滑系统造成设备磨损、润滑介质泄露以及润滑不良引起。北方寒冷地区冬天管道、机件冻裂，润滑介质凝固，南方潮湿地区的腐蚀、锈蚀、润滑介质挥发、稀化流失也引起偶发问题。

电子、电气故障往往因为外部的冲击和影响造成，如雷击、短路、老鼠小虫引起的短路、电网不稳定引起的突然超负荷或者低负荷、尘土覆盖散热不良、绝缘烧毁等。操作失误、维修失误也是造成偶发故障的原因。

图5-16 设备一生故障率状况——浴盆曲线

因此在设备的偶发故障期，对设备的清扫、紧固润滑和堵漏是最主要的；对电子电气部分要注意冷却、散热、除尘、绝缘和屏蔽保护，防止小动物进入电气系统也是不可忽视的内容。北方地区的冬天防冻，南方潮湿地区的防锈保护涂覆，西北干燥风沙地区的防沙保护工作都应该因地制宜地有所侧重。其次，规范员工操作，减少运行差错、规范维修行为、制定维修工艺规则、减少维修失误也十分重要。

最近企业越来越重视设备的健康管理，即在设备尚未出现故障隐患时的管理，通过控制设备性能劣化源头，微损微修、及时对中、平衡、加入润滑添加剂等活动来控制设备性能劣化，让设备保持“健康”状况。天津港曾经通过对日本进口柴油机的“四清”活动——燃油清、润滑油清、冷却水清、空气滤清等控制劣化源头的手段，让设计寿命30000h的机器连续100000h无故障运行，连日本的供应商都十分惊讶。

设备的偶发故障期可以延续6～8年甚至更长时间，这也和设备的工作负荷及保养水平有关。

设备在耗损故障期故障率又开始上升，机械故障主要是因为长时间使用引起的机械磨损、材料老化、疲劳断裂、变形、应力脆性断裂所致；而电子、电气部分的问题则主要因为接触点的变化和电参数的变化引起，如电阻、电容、电感、内部数字程序变化引起。因此，在耗损故障期，我们应侧重对设备修复性的纠正性维修和主动维修。如机械损坏部分的换件，几何尺寸的物理恢复，如刷镀、喷涂，电子器件的更换等。

生产制造型企业的高层管理者了解设备浴盆曲线，可以根据设备的平均役龄，对企业设备总体状况做到心中有数，对于属下设备主管人员的工作业绩有客观地评估。

维修模式是指维修微观策略设计。微观维修策略关系到每台具体的设备，或者是设备上的一部分。以下维修模式是企业经常使用的微观维修策略：

1）事后维修：指设备发生故障后的修理。适用于故障后果不严重，不会造成设备连锁损坏、不会危害安全与环境、不会使生产前后环节堵塞、设备停机损失较小的故障后修理，事后维修可以最大限度地延长设备的有效使用周期，是比较经济的维修模式。

2）周期性预防维修：指按照固定的时间周期对设备的检查、更换、修复和修理。适用于有明显和固定损坏周期的设备整体或者部件。如按照一定速度磨损的金属、塑料或者橡胶机械、部件，按照一定速度老化的塑料、橡胶或者化工材料，按照一定速度腐蚀的金属部件，按照一定速度挥发或者蒸发的介质零件等。

3）状态维修（预知维修）：状态预防维修是对设备进行状态监测，根据监测信息而进行维修决策的管理模式。状态维修适用于可实施监测、易于实施监测，监测信息可以准确定位故障的设备，而且实施设备监测防止故障发生应该比事后维修或者其他预防维修更经济才可行。目前经常采用的状态监测方式包括振动监测、油液分析、红外技术、声发射技术等。

4）改善维修：改善维修又称为纠正性维修，是通过对设备部件进行修复、纠正性的修理，包括零件更换、尺寸补充、性能恢复等手段，使设备损坏的部件得到修复的活动。改善维修主要针对处于耗损故障阶段的设备，以及设备先天不足，经常出现重复性故障的设备。

5）主动维修：主动维修是一种不拘泥原来设备结构，从根本上消除故障隐患的带有设备改造形式的维修方式。有的企业提出“逢修必改”，就主要针对这类设备。主动维修适用于设备先天不足，即存在设计、制造、原材料缺陷以及进入耗损故障期的设备。

6）机会维修：利用所有可利用的机会——周末、周日、节假日、生产淡季、上下游停机检修、等待定单、计划排产等机会，对设备的问题部位进行局部解体检修、换件、对中、平衡、精度调整；生产忙季，在无严重故障后果和影响的前提下，也可以适当延长修理周期，让维修节拍尽量适应企业生产节拍。

以上维修模式有的侧重维修技术方式，有的侧重维修时机选择，企业可以根据设备实际选择其中一种或者多种模式组合作为某设备的确定维修模式。

图5-17还列举了一些可以利用的维修策略。根据故障所在的设备部位及其特征起因，可以选择定期维修、事后维修、状态维修、纠正维修等各种形式。不同的选择则决定了不同的运行保障状态，也决定了不同的维修成本。作者在其他相关著述中，对各种维修策略的选择作了更详细的阐述，限于篇幅，这里就不展开了。

图5-17 维修模式的选择模型

如果企业属于装置密集、技术密集型的流程工业，流程上的一台装置停机，整个流程会停下来，维修策略的研究就更加重要。针对流程工业企业的设备特点，组合维修模式的设计就可以发挥更重要的作用。图5-18给出了组合维修模式的基本框架。

在图5-18所示的组合维修模式中，当需要对流程上的某一台设备进行故障维修或者预防维修时，上、下工序的所有设备会同时停机，为了抓住这一停机机会，应该主动安排对其他设备进行同步检修；因为平时已经通过点检、监测掌握了相关设备的隐患和故障趋势，做了大量记录，我们这里用“批记录”这个词来形容；现在正好可以利用同步检修机会对上、下工序的设备“隐患”问题进行“批处理”；另外，为了减少停机检修时间，可以对故障设备或者预防维修的设备利用“总成替换”方式进行处理，让流程迅速恢复生产，而损坏的“总成部件”可以拆下以后从容进行精细修理，修好后入库，进入待命状态，预备今后进行总成替换；与此同时，将“机会维修”、“状态维修”等策略同时导入流程设备，组合而成一整套有计划的管理体系。这样可以大大降低流程停机时间，提升其综合效率。作者认为，能否做好组合维修策略设计并使之有效运行，是流程工业企业生产保障和效率提升的关键技术环节。

从图5-18可以看出，维修策略是维修管理的重要环节，相当于战斗前的策略制定和计策运用，是设备管理的兵法。它决定着设备能否流畅运行，设备维修管理的效率和效果，还决定着维修成本控制。

图5-18 组合维修模式的基本框架

设备健康管理也是重要的维修策略。设备的性能劣化过程是一个缓慢的连续过程。如果人为划分为三个阶段，则是从微缺陷不断地向着中缺陷，再朝着大缺陷方向发展，最后导致故障的发生。传统的设备管理关注于设备的大缺陷，我们称之为故障管理，目的是为了减少停机，这时采取的维修策略是纠正性维修，或者事后维修；随着设备管理概念和方法的进步，人们开始注意从中缺陷时进行管理，称之为劣化管理，目的是为了防止故障发生，采取的维修策略为预防维修或者状态维修；然而，至今很少有人想到在微缺陷时进行管理。在微缺陷时进行管理称为健康管理，目的是为了防止劣化，这时采取的策略为靠前维护和主动维护。健康管理的具体方法为：

图5-19 设备健康管理发展的轨迹

1）改变设备使用和养护的外部条件——例如，某港口对进口柴油机实施“四清”管理，即润滑油清、燃油清、冷却水清和空气清，把住所有造成机器劣化的条件，致使设计寿命30000h的抽油机零故障运行时间超过100000h，令进口设备供应商感到惊讶。

2）强化设备自身的耐用性和可靠性——例如前例所述，某铁路局机车发动机应用金属表面陶瓷化技术进行表面处理，可以使发动机运行30万公里零磨损。

3）建立自养护、自修复、自补偿的仿生机能——例如，一些企业在润滑油内加入金属自修复材料，使机械具有损伤自修复功能。

4）保护处理——某企业对电器表面喷涂保护剂后，防止灰尘、小虫、腐蚀气体侵蚀电器原件表面，延长了使用寿命数十倍。

设备管理逐渐发展引申出健康管理的轨迹，如图5-19所示。

（2）现场信息收集 这部分的主要内容是通过建立依赖人类五感的员工点检系统、点检信息化系统和依赖仪器、仪表的状态监测手段，依赖正确逻辑思维和经验积累方法的故障诊断方法库，形成故障诊断定位、快速反应的信息采集、分析、处理体系，如图5-20所示。

图5-20 现场信息收集与分析

点检体系即主要通过人的五感和简单信息采集手段了解设备信息，点检的准备内容包含以下八个方面：

1）定点：确定的检查部位。

2）定人：确定的检查人员。

3）定周期：确定的检查周期。

4）定记录：确定的点检记录格式、内容。

5）定标：确定的正常与异常评价标准。

6）定表：确定的点检计划表格。

7）定法：确定的点检方法，如是否解体，是否停机，是否需要辅助仪器，用五感的哪一种。

8）定项：确定的检查项目。

点检的实施也就是PDCA循环的延伸形式，包括：

1）检查：按照表格和路线对设备点检部位状态信息的检查。

2）记录：填写点检记录。

3）分析：利用诊断工具箱介绍的方法对点检信息分析、整理、诊断，进行故障定位。

4）隐患管理：对于设备存在的故障隐患进行管理，如6个螺钉掉了2个，暂时无法处理，但要进行记录，在适当机会进行处理，这就是隐患管理。

5）趋势管理：对设备点检或者状态监测中发现的性能劣化趋势进行管理，如振动越来越明显，对中状态越来越不良，不平衡的声音越来越明显，发热越来越高，间隙越来越大等劣化趋势进行描点或者画出变化趋势曲线，利用适当机会及时进行处理，这就是趋势管理。

6）处理：实施对设备劣化和故障的纠正和维修。

7）反馈：将处理结果及运行跟踪情况进行记录，备查。

人类五感所感知的信息是有一定局限的，目前发展起来的较为成熟的设备状态检测手段包括振动监测、油液分析、红外技术。除此之外，可以应用于状态监测的技术还包括声发射技术、X光衍射技术、磁粉探伤技术、超声波技术等。

1）振动监测：适用于转动类设备，对其振动频谱进行分析，可以帮助发现主轴、轴承、转子、叶片等故障隐患。(www.xing528.com)

2）油液分析：适用于啮合、滑动、转动配合类设备，通过对油液中的磨粒进行铁谱或光谱分析，根据磨粒的成分、大小判断设备磨损故障状态。

3）红外技术：适用于所有不均匀发热设备，如炉体、反应釜、管道、电机、配电线路板等，通过红外摄影或摄像等方式，记录设备发热状态，根据发热异常来定位故障。

有了上述设备信息，还需要一系列的诊断分析工具来帮助人们积累经验，分析判断问题，定位故障，我们称之为诊断工具箱。诊断工具箱的内容包括形式逻辑方法（契合法、差异法、契合差异并用法、共变法、剩余法等）、劣化趋势图、主次图、鱼骨分析、PM分析、假设检验分析、故障树分析、故障的集合优选分析、故障字典、FMEA分析等。如何应用这些诊断的逻辑工具，在作者的相关著作中有详细论述，这里就不详细展开了。这些分析工具可以将我们的员工队伍锤炼成为一支知识型、智能型的团队。

作者曾经在一家发电企业考察，发现在这家企业同样类型的事故竟然频频发生！出了事，我们的企业往往重视追究事故责任，注重对责任人的处罚，却忽略了对问题根源的寻找、分析和根除。有时候，责任人已经被他们也不愿意看到的事故本身惩罚了，甚至失去了宝贵的生命，但其他人却不知道如何接受教训。在我们的企业，实施“源头追溯与根除预案——RCSP”确实十分必要。RCSP是作者结合国际上流行的根源分析RCA方法，为适应中国企业实际，浓缩、精简、改造而成的。

源头追溯与根除预案RCSP步骤共分为五个阶段：

阶段1：数据收集

•发生事故以后，应立即展开“源头追溯”的数据收集工作，以防止数据的丢失。

•在确保安全和有利于灾后重建的前提下，甚至应该在事故发生时就开始数据收集。

•收集的信息应包括：涉及的人员，事故发生前、发生过程中和发生后的全部情况、环境因素以及其他一些与事故发生有关的信息（包括：所采取的紧急措施）。

阶段2：源头追溯

•程序：分析收集到相关的事故数据，按轻重缓急分类确认各种原因要素，总结这些要素直至评估出最最基本的原因——源头为止。

•目的：找到导致事故发生的源头。

•事故源头追溯：一般可以分为四个步骤：

1）识别存在的问题，定义这些问题并判定其重要性。

2）围绕存在的问题，识别事故的真正原因（状态或者措施）。

3）分析真正原因，排列出各种原因要素并要推荐纠正的措施。

4）将找到的事故源头和分析的结果，填入给定的表格样式并输入计算机系统。

事故源头追溯的主要内容是：

1）事故源头追溯的结果：按评估程序的要求可分为三种：直接原因、间接原因、根本原因。

2）事故源头追溯的过程：按照“原因”形成的一个导致事故发生的原因链，一步步追溯，直至找到“导致事故发生”的源头为止。

3）“源头”即最最基本的原因，只有对根本原因进行纠正，才能防止事故的再次发生；还能防止整个设备系统中类似事故的发生。

阶段3：根除预案

•识别出根本原因后，要对原因链中的诸多原因采取相应的纠正措施，以降低重复事故发生概率，进一步改善其安全性和可靠性。

•设计的纠正措施，要考虑一系列相关的问题，如：

1）根除预案是否防止了事故的再次发生？

2）根除预案的可行性如何？

3）根除预案的实行是否会引入新的风险？

4）“假设”的风险是否已经被清楚地描述？

5）如何安排不同根除预案的实施顺序？

6）实施该根除预案是否需要培训，还需要哪些资源？

以保证这些根除预案的可行、有效且能够持续改进和发展。

阶段4：预案发布

•工作内容1：将源头追溯、分析过程以及推荐的根除预案输入计算机系统。

•工作内容2：输入对分析结果、根除预案以及在事故中涉及的人员和管理等问题的讨论和解释。

•工作内容3：把源头追溯与根除预案的结论，发布给相关设备或类似的设备和人员，以使RCSP的结论在更大范围内发生作用。

阶段5：结果跟踪

结果跟踪的目的是判断所确定的根除预案在解决此类问题方面是否有效。

1）必须跟踪根除预案，以确保实施的正确性。

2）要周期性评审根除预案，检查其是否达到了预定的效果。

3）一旦近期又发生类似事故则应严肃认真地分析以验证为什么根除预案没有达到预定的效果。

4）当分析的系统发生变化时，必须对变更部分重新进行RCSP。

5）要充分利用已保存的事故分析记录，不断进行对照和总结，以使RCSP达到更好的效果。

图5-21给出了源头追溯与根除预案的流程示意。

图5-21 源头追溯与根除预案的流程示意

RCSP所设计的原因分类见表5-3所示。在源头追溯中，所有原因和问题源头总可以在此表中找到对应。这个表可以有效地辅助我们寻找源头。

表5-3 原因和源头分类

（3）维修资源组织架构和资源配置 维修组织优化设计、维修资源合理配置是实现维修效率最大化和成本最小化目标的有力保障。管理者要根据企业特点建立高效、优化的组织架构。设备管理组织设置的总体原则为：

1）总经理领导下的总工或经理负责制。

2）管理、技术、经济三位一体。

3）组织结构精简、扁平化。

4）保持最佳管理幅度。

5）最快反应速度和信息反馈。

6）职、责、权分明。

7）不拘一格，因厂而宜。

当前国际上流行的维修组织架构包括集中（职能）式、分散（功能）式和矩阵（无主管）式。三种方式各有利弊。集中式维修有利于资源共享，但对生产现场响应速度比较缓慢；分散式虽然对现场问题有较快的反应速度，但可能有资源不共享、浪费，造成维修成本的增加；矩阵式结构既可以避免资源浪费，又可以解决响应速度问题，但如果各维修专业职能部门配合协调管理不好，可能造成大项目的系统配合协调问题。中国的中庸思想使我们思考如何系统综合、扬长避短，不少企业采用了集中与分散相结合的形式。总体来说，基本组织形式是分散和重心下移的，目的是提升现场的响应速度；同时也建立起一支隶属于高层并可以为全厂服务的专业维修队伍，作为企业的核心维修能力，解决企业带有普遍性的问题。

企业设备管理所涉及的维修资源包括内部专业维修队伍、企业多技能的操作员工、合同化的外部维修队伍三个方面的力量。

企业的设备维修资源配置一般遵循如下的规律：维修难度很高的设备，其数量和维修工作量不多，可以采用技术外协来解决；反之，维修难度不高的设备，其数量和维护工作量不少，可采用劳务外协来解决；设备数量较多，维护量较大，维修难度也较高的设备由企业内部专业维修人员完成；设备数量较多，维护量大，维护难度较低，可以由企业内部多技能操作者通过自主维护来完成。

（4）维修行为规范化 维修行为规范化实质上就是制定维修流程和执行维修工艺的过程。相当一部分企业的设备维修没有一套完整的拆装和维修工艺作为支撑。维修往往是“经验型”，无法分享经验和知识的工作，而且每次维修行为都存在差异。这样，损坏性的维修就永远难以避免。设备维修工艺可以参考设备说明手册，参考生产厂的装配工艺，也可以拍照和记录成熟的维修工作过程，根据成熟的维修经验总结提炼成维修工艺。将制定好的维修工艺再对维修人员进行培训，使他们熟悉设备结构，熟悉拆装标准逻辑过程，熟练地应用统一、优化的维修工艺去检维修设备。这样可以大大减少工作差错，降低维修损坏风险，保障设备维修质量。

在维修规范里我们突出维修流程规范、维修技术标准规范和维修验收标准规范三大要素，强调严格的确认体系。维修规范三大要素之结构如同一个风扇的三个叶片，可以达到运行中的持续平衡状态，如图5-22所示。

图5-22 维修规范三大要素之结构

1）维修流程规范：包括设备拆卸顺序、搬运摆放方式、检查要点、损坏件修复方式、安装顺序、精度调试要点、空载单体试车、空载联动试车、单体负荷试车、联动负荷试车、现场清理、验收程序及竣工报告的规范体系要素，维修关键点的确认要素。

2）维修技术标准规范：包括安装精度、设备安装/装配的对中、平衡、配合公差等技术标准。

3）维修质量验收标准规范：包括质量检测点清单，精度要求范围，检查方法、手段、流程等要领。

维修规范是维修质量的保障。