機械設備管理策略研究

孔德瑞

（慶安集團有限公司，陜西西安 710018）

0 引言

機械設備作為制造企業在生產運行過程中的重要資源，是企業進行生產活動的物質基礎，對企業的生產效率以及成本起到了決定性的作用。隨著科學技術不斷的進步，機械設備的自動化程度和設備的價值越來越高，航空產品的精度和附加值高，對設備管理提出了更高的要求。為了降低設備故障頻次，提高設備整體運行效率，慶安集團有限公司對設備管理策略進行了進一步的探索，在設備管理和維修方面做了一些改善。

1 設備管理現狀及原因分析

1.1 設備管理現狀

車間目前共有數控設備100 多臺，承擔集團公司所有民機、轉包和部分軍品零件的加工。這些設備使用年限都已超過10 年，設備逐漸開始從耦合故障期向耗損故障期跨越，故障頻次逐年增加（圖1）。

圖1 設備故障次數對比分析

從圖1 中可以看出，公司2020 年設備的故障次數比2019年增加了39 次，增幅10.4%。另外，2020 年設備故障停機的總時間5575 h，故障平均維修時間13.5 h，設備單次維修時間長。

1.2 原因分析

設備故障數據統計分析如圖2 所示。從數據統計來看，配件老化和性能不良是故障的主要原因，這也說明隨著年限的增加，設備進入了耗損故障期（圖3）。

圖2 設備故障統計分析

圖3 設備故障浴盆曲線

從停機時間的維度統計分析，設備維修時間中備件等待時間較長，占停機時間的比例為68%，是設備維修時間長的關鍵因素，可見公司設備備件庫存設置存在很大的缺陷。

2 設備管理改進策略分析

針對設備配件老化、故障頻發等導致的設備故障頻次增加以及設備備件等待時間長等問題，公司制定了以下改進策略。

2.1 加強設備TPM 制度建設

TPM（Total Productive Maintenance，全員生產維護）作為當前世界主流和常用的設備保養、維修管理體系之一，在設備保養和預防維修方面能發揮很大的作用。雖然公司已經深入開展設備TPM 有很多年，但是從基層操作工的認知和設備故障的數據來分析，該管理體系還是沒有做到全員參與。操作工對TPM 的認知還存在很大的盲區，思想上沒有得到轉變，總是認為零故障永遠不可能實現，公司開展TPM 不現實。

鑒于這種情況，公司加強了對基層操作人員的培訓，課程內容包括TPM 的定義、目的、管理方案等內容，同時將培訓內容上傳到公司OA 平臺，方便職工隨時學習，并將學習情況作為考核指標之一，確保TPM 管理滲透到每一位職工。除此之外，還將TPM 融入公司精益管理板塊，制定相應的設備精益管理課題并定期跟進。該策略的目的在于降低設備故障的頻次，通過加強設備管理的頂層設計和文化建設，減少因為設備精益管理不到位導致的設備故障，為設備效率的提升奠定結實的基礎。

2.2 建立設備維修檔案

雖然數控設備數量多，但是有部分設備為同一型號或是同一制造商，在設備性能、備件以及故障點上會存在一些相關性。同時，這類設備樣本數據也比較大，做一些設備故障數據的統計分析很有意義。根據這個實際情況，公司建立了設備維修檔案，詳細記錄設備故障部位、更換配件的廠家、型號等信息（圖4）。

圖4 設備故障統計表

從圖4 中數據可知，該類設備尾座容易發生故障，備件更換頻次較高，在建立該類備件安全庫存的時候可以參考故障頻次數據；該類設備的散熱器容易報警，可作為常規保養重點檢查項目，可做到預防維修。該策略的目的在于通過故障數據的分析，幫助公司在設備管理及維修方面做有針對性的設備管理和保養，從而降低設備故障的概率和備件等待的時間。

2.3 完善備件庫存策略

備件庫存是為了應對不確定性，但備件庫存不是越高越好，公司要在庫存和成本之間做一個合理的平衡。備件庫存控制一般要以最低的成本和最高的周轉次數保證不缺貨。設備備件屬于典型的“長尾”（需求很低且供應的不確定性很高）需求，因為需求很低、需求的連續性差，所以“長尾”需求不符合正態分布。一般來講，離散分布的少量數據在不符合正態分布的情況下，符合泊松分布，因此設備備件這種“長尾”需求可以按照泊松分布進行庫存策略制定。以某備件為例進行分析（圖5）。

圖5 某備件需求分析

從數據分析可知，該備件每月的需求時有時無，平均需求為3 個，公司原先也是按照該數據進行備庫存，加上公司對有貨率沒有明確的量化指標要求，這就導致一年中有5 個月庫存不能滿足現場需求，造成設備維修等待備件的現象，在意識到這個問題后，公司按照泊松分布對安全庫存進行重新設置，計算方法見式（1）。

其中P 表示公司期望要達到的服務水平（有貨率），λ 為需求的平均值，k 為庫存設置量。具體可在EXCEL 表格里面套用函數POISSON（x，mean，cumulative）進行計算。

關于有貨率P的要求，公司將備件按照設備類別等級、備件金額大小以及使用頻次高低進行分類管理。設備等級分為重要設備（A 類）、主要設備（B 類）和一般設備（C 類）3 個類別；配件金額根據實際需求劃定大小，例如5000元以上的配件定義為大金額，50 元以下的配件定義為小金額；使用頻次可根據月統計，如果每月有需求計為1，沒有為0。上述3 個指標具體的等級劃分通過相關會議并結合歷史數據進行決策，定義完成后開始設置備件庫存策略，如圖6 所示。

對于A 類重要設備，因為停機損失比較大，一般要求庫存的服務水平高于95%，對于B 類和C 類設備，為將庫存金額控制在合理的水位，通過平衡服務水平變化導致的庫存增長金額和停機損失后，可適當降低服務水平的值。庫存水位的設置均可按照泊松分布計算式進行。按照如上原則，最后構建出備件庫存“三位一體”的管理策略（圖6 陰影部分）。

圖6 備件庫存設置

該策略的目的在于量化管理備件庫存，從歷史數據出發，由判斷結束，在滿足既定服務水平的要求下，減少由于庫存設置不合理帶來的庫存呆滯風險。從而提高公司設備管理的能力和水平。

3 總結

公司經過對設備TPM 管理的宣導和強化，在設備精益管理的牽引下，2021 年設備故障次數較2020 年降低16.9%，改善效果非常明顯，如圖7 所示。通過結合設備維修檔案數據和備件庫存策略，設備備件短缺現象有了很大的改善，平均維修時間降低到7.3 h。

圖7 設備故障次數對比

由于對設備備件庫存水位的量化管理，備件庫存呆滯現象也有明顯改善，總體上備件庫存金額有所降低。總體來講，上述策略對設備利用效率的提高和企業設備管理成本的降低起到了很好的作用。另外，隨著軍工行業集中采購的推行，公司面臨的競爭愈加激烈，為了進一步提高公司在行業中的競爭力，集中核心資源做好戰略聚焦。公司也在積極探索設備管理外包的策略，希望能夠進一步降低設備管理成本，提高設備的利用效率。