設備量化維修管理模式

陳后宋

（浙江省設備管理協會 杭州）

從設備管理（維修）模式來說，世界上有幾種比較有名的模式，如前蘇聯的計劃預修制（ппР）、美國的預防維修（PM）、日本的全員生產維修（TPM）和英國的設備綜合工程學等。我國的設備管理（維修）模式，一直都跟在其后，也有60多年的歷史了，總得要有所總結、有所發現、有所創造才好。提出一種集技術、經濟與現代管理于一體的維修管理模式，將可靠性與經濟性融為一體且能進行量化分析與管控的維修模式，簡稱TYZ。量化管理模式如何將可靠性與經濟性融為一體，如何進行量化管控與優化選擇以及實施這種管理模式的可操性如何。

設備的可靠性取決于其零部件的壽命殘存率，也是“現代設備管理學的一條基本原理”。新設備的可靠性，一般可以說是100%，但設備由各種零部件組成，當設備使用到一定時期后，其零部件就會出現磨損或其他缺陷，這時設備的可靠性就會降低，至于降低到什么程度，完全取決于零部件的磨損程度。這里有一個關鍵詞很重要，即“零部件的平均使用壽命”，有時也叫“平均故障間隔期”。

零部件壽命殘存率含義：如某種零部件的“平均使用壽命”為1年時，在其使用到1年的時候進行更換，那這個零部件的壽命殘存率為零；當此零部件使用到半年就進行更換時，其壽命殘存率為50%；以此類推。可用式（1）來計算殘存率。

式中 y——零部件的壽命殘存率

m——零部件的平均使用壽命

t——零部件已使用時間或更換時間

一、可靠性與經濟性怎樣融為一體與怎樣量化

組成機器設備的每一個零部件，都有一定的使用壽命（物質壽命），當零部件失效時（指不可修復的零件），其壽命也就終止；對可修復的零部件而言，是指無故障工作時間或故障間隔期。

如零部件失效或發生故障時，進行更換或修理（事后修理），這時零部件的壽命已終止，如果在零部件沒有失效前進行更換或修理（預防維修），這時零部件的壽命沒有被充分利用，這叫做潛在壽命，所謂“過剩修理”，實質上就是指潛在壽命還比較長，即零部件還不到應該更換時而被更換了，因而造成人力、物力的浪費。

所謂“零部件壽命殘存率”是指潛在壽命（剩余壽命）與平均使用壽命的比值。計算公式見式（1）。如某個零部件平均使用壽命為8個月，當用到5個月時就更換了，其殘存率y=（8-5）/8=3/8，相當于37%，這就是經濟性量化。如果這種零部件失效分布為正態分布，并假若其標準偏差σ為1.5個月，那么標準函數z=（m-t）/σ=（8-5）/1.5=2，查正態分布表可得，其可靠度為 97%，這就是可靠性量化。這樣高的可靠度對一般民用設備來說沒有必要，如果將可靠度降低到80%時，殘存率是15%左右，其方法是查正態分布表，所對應的標準函數z=0.85，按照z=（m-t）/σ的標準函數計算公式，倒算出更換的時間t。有式（2）和（3）。

故t=m-zσ=8-0.85×1.5=8-1.27=6.7，即這個零部件應在使用到6.7個月時進行更換。此時的殘存率y=8-6.7/8=0.16，即16%。這樣的殘存率和可靠度對民用設備來說都是可以接受的，也是合理的。既保持了80%的可靠度，又大大降低了維修費用。這個比值的大小還可以用來說明現行的修理間隔期或修理周期是否合理，也可以用一個合理的比值來確定設備的修理間隔期或修理周期。

通過公式（1）能將可靠性與經濟性融為一體，這里的自變量（人為管控的）是t，因變量是y，而y的高低不僅與經濟性有關，也與可靠性有關。于是，用這樣的方式將可靠性與經濟性融為一體，以實現量化維修管理。

零件壽命殘存率是TYZ管理模式中的一個重要概念，它的高低，不僅與可靠性有關，而且與經濟性有關。研究它的目的，一是使每個易損件保持必要的可靠性的前提下，把殘存率降到最低限度。二是如何使修理間隔期和修理周期建立在科學管理的基礎上，也需要研究殘存率。因為修理間隔期的長短直接影響到殘存率的高低。三是如何使“過剩修理”這個概念定量化，也需要研究殘存率問題。四是通過殘存率的研究，可以使設備維修管理實現標準化、規范化和系列化。五是掌握零件壽命殘存率，有利于提高動態管理水平等。

二、TYZ的來歷

公式（2）和（3）都摘自可靠性工程理論的相關計算公式。從公式（1）、（2）和（3），可知零部件的使用時間 t、零部件使用壽命殘存率y和正態分布標準函數z這3者的內在關系。通過這3個因素和3個計算公式，將設備的可靠性和經濟性融為一體并進行量化。故這種管理（維修）模式簡稱為TYZ（暫稱為“量化維修管理”）。

其中主要是通過零部件的使用時間或定期更換時間t，通過公式（1）求出零部件壽命殘存率y；再通過公式（2）求得正態分布的標準函數值z，然后，從正態分布表上查得相對應的可靠性（度）是多少。反過來也可以先設定某臺設備應有的可靠性（度），然后在正態分布表上查得對應的標準函數z；再根據公式（2）和（3）求得零部件更換的時間，即定期更換周期。這是確定設備各種修理周期的主要依據。

這里的t、y、z都有其物理意義，t代表零部件的使用時間或定期更換間隔期（周期），故屬于技術管理；y是零部件壽命殘存率，其高低意味著維修費用的高低，控制其高低就是控制維修費用，故屬經濟管理；z是正態分布標準函數，通過它可以確定相對應的可靠性（度），故屬現代科學管理。將其串在一起，就代表著集技術管理、經濟管理與現代科學管理于一體的管理模式，即前面提到的中國式的設備管理（維修）模式。

三、TYZ管理模式的優越性

追求科學的、相對合理的修理間隔期應是現代設備管理學的最高境界。我國的設備維修管理，發展到今天仍然還是粗放型的，對于各種修理間隔期的確定，有的雖使用了診斷技術，但大多數設備基本上還是憑經驗。從前蘇聯的計劃預修制，到后來的PM和TPM、設備綜合工程學，直到近年來推廣的RCM（以可靠性為中心的維修），對于修理間隔期的確定，都沒有找到更科學、更合理的途徑與模式。只有TYZ模式才有可能使設備管理與維修走上量化管理的軌道，并對設備的可靠性與經濟性實行有效管控，這也是實現設備壽命周期費用最經濟的一種有效途徑。此外，修理間隔期合理還是不合理，要用數據說話。經常說的“過剩維修”或“維修不足”都是跟著感覺說話，而沒有用數據說話，真正的科學管理就是要用數據來說話。說“過剩維修”并沒有指出在何種情況下的“過剩維修”，也沒有辦法說明過剩多少以及怎樣防止過剩維修。所以現行的各種修理間隔期，都無法說明合理還是不合理。只有通過以上幾個公式的計算，才有證據說明有無“過剩維修”。只有實施量化管理模式，才能制訂出更科學、更合理的修理間隔期。這是正確選擇修理間隔期的唯一途徑。

設備修理間隔期的長短都是與設備的可靠性連在一起的，只有對各類設備制訂出合理的可靠性要求，才能制訂出合理的修理間隔期。如對ABC三類設備制訂出不同的可靠性要求，根據這種要求再求出合理的修理間隔期。

從理論上說，這種管理模式的科學性比現在國內外任何一種維修模式要強得多。也可以說，這種管理模式（量化維修管理）在設備管理與維修的理論上，已經超越了國內外所有的各種維修模式，它把設備的技術管理、經濟管理和運用現代管理科學融為一體，這在國內外設備管理與維修的發展史上是沒有過的，它是我國設備管理完全擁有自主知識產權的研究成果。

實施TYZ管理模式，能解決技術管理與經濟管理相結合的難題。在我國的《設備管理條例》中規定，要堅持5個結合，其中一個結合就是技術管理與經濟管理相結合，而這個結合又是最難的。實施TYZ管理模式，首先要掌握零部件（先掌握那些主要設備的易損件）的平均使用壽命以及它們失效的分布狀況。

這里主要是研究屬正態分布，因為零部件的失效往往是由于磨損引起的（耗損型故障），即所熟識的故障率分布“船形曲線圖”（圖1）。右邊一段斜的故障率，應屬正態分布，如圖上的T3所對應的一段；中間一段平的故障率是屬指數分布，如T2所對應的一段，屬偶發故障（不作為預防維修的研究范圍）。T1所對應的這一段故障率屬超指數分布。這是由于新設備磨合期所引起的各種故障，故也不屬于預防維修范圍。

圖1 故障率分布圖

四、小結

為了簡化操作程序，提高可操作性，以“標準正態分布函數”作為可靠性量化的依據。這種量化也只是為確定相對合理的修理間隔期或為確定零部件的更換時間提供理論數據。在實際操作中還得要靠不斷地積累經驗，不斷地調整修理間隔期，逐步提高其合理性。只有掌握大量的原始資料，才有可能實施量化管理。這一點做起來并不難，現在用計算機統計和儲存方便得很，但一定要有零部件使用壽命的原始資料，這是實施“TYZ管理模式”的前提條件。設備管理人員還必須掌握有關可靠性工程方面的知識，這一切當然要經過適當的培訓才能實施。