南京地鐵運用全面生產維修和以可靠性為中心的維修相結合的維修效果評估

王海峻 徐永能 陳城輝

(南京理工大學車輛與交通工程系,210094,南京∥第一作者,碩士研究生)

全面生產維修(Total Productive Maintenance,簡為 TPM)和以可靠性為中心的維修(Reliability Centered Maintenance,簡為 RCM)是設備維護和管理工作的兩種方法,經過多年的推廣和實踐,越來越被人們廣泛采用。南京地鐵在實際的設備維護和管理工作中首次將兩者結合起來同時運用。該方法的相關成果在南京地鐵推行了2年,在設備管理推行的四項重點工作(設備點巡檢優化管理、設備自主維修管理、重大慣性故障信息化管理和檢修修程優化)中取得了較為理想的成績,獲得了較為理想的社會效益和潛在的經濟效益。本文針對TPM和RCM開展的具體情況,構建了實施效果的評價指標體系。由于評價對象中很多因素是模糊、灰色、難以量化的,所以選用模糊層次綜合評價對實施效果進行了評價和分析,并選用灰色理論對評判的信息進行進一步處理。

1 TPM和RCM方案在南京地鐵推行簡介

南京地鐵1號線自2005年9月3日開通試運營以來,其設備主要采用傳統的計劃修檢修模式。但由于1號線設備廠家質保工作退出而帶來的維護工作量加大,新建2號線設備安裝、調試工作的提前介入使設備故障漸進入多發期而導致安全隱患的日益增多,以及備品備件材料價格和用工成本壓力增大等一系列原因,南京地鐵必須在設備維修管理方面進行思維創新。為了保證整個系統正常、安全、有效運轉,在確保系統可靠性的基礎上,南京地鐵結合自身特色,吸取國內外先進維修思想,融合TPM和RCM,實現維修管理的一體化。在此過程中,南京地鐵采用“樣板建設,標準作業,全面推廣”的原則,使TPM和RCM逐漸由點到面推廣開來。

2 評價指標體系的建立

南京地鐵TPM和RCM推行工作的開展涉及的系統內容很多,因此在建立指標體系時,應遵循以下原則:

(1)定性與定量結合——考慮到影響TPM 和RCM實施效果的因素具有廣泛性,必須將定性與定量相結合。

(2)側重性——要考慮影響因素對整個實施效果影響的大小,選取具有實際意義且影響較大的指標體系。

(3)可比性——數據越具體越精確,就越能反應實際的效果。

(4)層次性——根據各指標的相關性和層次分析的特點,將指標細分到相關層次,以利于專家評估。

從南京地鐵“安全、經濟”的宗旨來看,首要是保證安全運營,然后再考慮經濟性。新的維修方法的運用會帶來一定的風險。為此,從安全性、風險性、經濟性三方面對維修效果進行評估,對 TPM和RCM實施效果的影響因素進行分析,將包含的因素分層,按照最高層、中間層、最底層的形式排列起來,建立了維修效果評價指標體系(如圖1所示)。

圖1 推行效果評價的指標體系

按照圖1的指標體系,評價集中的各因素應對應評價指標的各指標,即:U={u1,u2,u3}。其中,u1={u11,u12,u13,u14},u2={u21,u22,u23},u3={u31,u32,u33},uij為與第i類指標相關性的第j個評價指標。

推行效果的評語集為:

V={很好(v1),較好(v2),一般(v3),差(v4)}

3 組合綜合評價方法

3.1 模糊層次綜合評價

(1)用層次分析法確定各指標權重。利用1～9比率標度法對不同指標進行兩兩比較構造判斷矩陣A;根據判斷矩陣計算各層指標權重,并進行一致性檢驗。

(2)構造各層指標的評價矩陣。從最底層開始,對該層中各方案針對不同類中的指標構造出一個模糊評價矩陣R,即

其中,rij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)表示從因素ui著眼,該評判對象能被評為vj的隸屬度。

(3)模糊合成和單層次評價。對最底層中的第i類單因素Ai、Ri矩陣進行一級模糊綜合運算:Bi=Ai°Ri,其中°為算子 。

(4)綜合評價。綜合評價結果向量為B=A°R=(B1,B2,…,Bn)。其中,Bi表示評價對象屬于評語等級vi的隸屬度。

3.2 模糊灰色綜合評價

模糊數學和灰色理論是研究不確定性系統的兩種研究方法。對所建立的指標體系,考慮到專家評判的信息存在一定的灰度,故基于三角白化權函數的灰色評估建立白化權函數,利用灰色聚類理論得到的綜合聚類系數矩陣構造出模糊隸屬度矩陣,再利用模糊算法評估維修實施效果。

3.2.1 劃分灰類數

按照評估要求所需劃分的灰類數s,將各指標的取值范圍也相應地劃分為s個灰類。例如,將j指標的取值范圍[a1,as+1]劃分為[a1,a2],…,[ak-1,ak],…,[as-1,as],[as,as+1],其中ak(k=1,2,…,s)的值一般可根據實際問題的要求或定性研究結果確定。此時的灰類即評語等級,即s=4。

3.2.2 建立白化權函數

根據基于三角白化函數的灰色評估,j種指標第k個灰類的白化函數為:

由式(1)計算出其屬于灰類k(k=1,2,…,s)的隸屬度 fkj(x),其中 λkj=(xkj+xk+1j)/2。

3.2.3 確定綜合聚類系數σki

根據對象i(i=1,2,…,n)關于灰類k的綜合聚類系數σki為:

式中:

3.2.4 評價結果

4 南京地鐵TPM和RCM實施效果評估

4.1 模糊層次綜合評價

通過專家評價確定1級指標和各2級指標的權重向量,評判結果見表1。

1級指標的權重向量為:

各2級指標的權重向量為:

通過模糊計算可得出相應的1級指標評語集為:

由1級指標的單因素評語構成1級指標的評判矩陣再進行模糊計算,可以得到對綜合指標U的評語集。即:B=W°R=(0.199,0.421,0.307,0.073)。

評判結果表明,南京地鐵開展TPM和RCM,42.1%的可信度屬于較好,19.9%的可信度屬于很好,30.7%的可信度屬于一般。根據隸屬度最大原則,南京地鐵TPM和RCM開展情況處在較好水平。

表1 南京地鐵TPM和RCM指標等級評語表

從表1可以看出,指標層中,設備的故障率u12、設備的故障平均間隔u13、對運營的影響程度u22三者是最重要的指標體系,且權重之和大于0.6。其中u12的評語等級屬于“較好”,u13的評語等級屬于“一般”,u22的評語等級屬于“較好”,因此T PM 和 RCM實施效果屬于“較好”水平。這符合地鐵車輛對安全性、故障、應急能力的要求,同時也表明 T PM 和RCM的開展使得軌道車輛的安全性提高,故障率得到降低。

然而,要進一步提高 TPM和 RCM的維修效果,就要提高指標層比較重要的指標。即:要貼近現場,減少維修時間;增加員工技能培訓課程,提升員工技能;優化維修規程,提高工作效率。

4.2 模糊灰色綜合評價

按式(2)、(3)、(4)、(5)逐一計算各指標的灰色統計量,得出模糊隸屬度矩陣,歸一化后為:

模糊計算B=W°R=(0.257,0.394,0.321,0.028)。因此,根據判斷實施的效果為“較好”。這進一步說明了推行的實施效果處在較好水平。

5 結語

南京地鐵在構建TPM和RCM 維修體系時,綜合考慮了城市軌道交通車輛“安全、經濟、高效”的特性,克服了主觀意志的隨意性,保障了評價工作的可操作性和準確性;在處理專家評判的信息時,采用灰色理論進行信息處理。兩種評價方法的評價結果基本一致,也表明了文中指標體系的科學性。

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