設備綜合性能評價體系構建

◆陳霞 靳毅 吳歌 孟霞/ 文

設備綜合性能評價體系構建

◆陳霞 靳毅 吳歌 孟霞/ 文

設備能夠安全可靠運行，不僅影響企業生產計劃的實施，并決定著企業的生產效率和經濟效益。為科學評價設備綜合性能，建立關鍵維度分析模型，運用指數化方法建立設備功能能力指數，結合信息化手段構建系統評，實時從生產設備獲取數據，對生產設備進行監測及狀態評估。評估結果及各類指標數據不僅可用于設備管理，還可服務于生產管理、加工準備、工藝優化等，能為企業創造更高價值。

綜合性能評價；指標體系；設備功能能力指數；層次分析法；信息化

生產設備是企業實施經營活動的必要硬件條件。隨著科學技術不斷發展，生產設備的機械化、自動化、復雜化和智能化程度不斷提高，因此對設備狀態的實時監控、設備故障診斷、設備維護保養、設備生命周期管理的要求也不斷提升，傳統設備管理方法已經無法有效滿足上述需求。隨著計算機及網絡技術日新月異，運用現代進行信息與互聯網技術，結合大數據分析，實現設備綜合管理，是現代企業管理的潮流所向。

設備能夠安全可靠運行，不僅影響企業生產計劃的實施，并決定著企業的生產效率和經濟效益。因此如何針對設備的綜合性能進行評估，并運用信息化手段，建立系統平臺，運用相關結果進行設備管理并指導企業生產是核心關鍵。

1 綜合性能評價指標體系設計

指標體系是由一系列相互聯系的單個指標所構成，根據研究對象和評價目的，綜合反映評價對象各方面情況。設備綜合性能評價指標體系以確保產品質量為基礎，以零缺陷、零故障、零損耗為目標，以顧客、生產管理者、設備維護者等利益相關方出發進行整體構建。

1.1 基本原則

指標體系設計的主要要點為：1）變量選擇：應當選擇對評價目的影響重大的變量，忽略非重大影響且發生概率較小的因素；2）指標容量：指標數量要合適，數量過多使指標體系太大造成分析困難，數量過少又不能反映情況。

基于以上考慮，在設計評價指標體系時，依據如下原則：

（1）全面性原則。指標體系應當完整全面，在選擇指標時關注科學性、綜合性和概括性。

（2）獨立性原則。每個指標要內涵清晰、相對獨立，同一層次指標間應不相互重疊。

（3）代表性原則。指標應具有代表性，能良好反映研究對象的特性，同時指標間也應具有明顯可比性。

（4）可行性原則。指標應可行，符合客觀實際水平，有穩定的數據來源，易于操作。

圖1 設備綜合性能評價關鍵維度分析模型

1.2 指標體系框架設計

設備在使用過程中，由于生產安排、加工對象、工作條件及環境條件等因素影響，使設備在設計制造時所確定的工作性能或技術狀態將不斷降低或劣化，故對其進行科學、合理的評價，有效掌握各種設備的特性及狀態為精細化的生產管理提供重要依據。

運用SIPOC方法構建性能評價關鍵維度分析模型，如圖1所示。

衡量設備綜合性能的關鍵維度有如下三方面：

一是質量水平。評價設備性能，核心是設備生產的產品質量。在評價設備的加工質量時，重點針對關鍵質量參數，對產品外在與內在質量等進行量化評價。

二是運行效能。能否在規定使用環境下保持正常運行狀態，是衡量設備性能的基礎性評價維度。針對設備自身的運行，重點評價其加工精度、過程能力、可靠性等運行特征。

三是物料消耗。從投入產出角度看，對各種原料、輔料的消耗水平如何，亦為評價設備性能的重要方面。

整體指標設計框架以質量、效能、損耗為縱向維度，質量是過程的輸出，直接體現設備滿足需求的能力及設備的精度，是關鍵的結果類指標；效能過程的活動，代表設備的效率與可靠性，體現生產運作的連續與穩定；損耗是過程的輸入，代表設備輸出對輸入的占比，體現生產的經濟性。顧客、生產管理者、設備維護者為關鍵相關方，各相關方會涉及不同的縱向維度，同時也會用不同的需求，因此整體評價指標需充分識別與體現各關鍵相關對不同縱向維度的關鍵需求，才能確保最終評價結果的科學與可靠。設備維護者，其重點關注設備效能；運營管理者，全面覆蓋質量、效能、損耗三個方面；顧客重點關注質量。依據上述分析，形成設備性能綜合評價體系，如圖2所示。

2 量化評價與分級

在設計指標體系基礎上，運用指數化評價理論與方法，對設備綜合性能狀況進行量化評價，簡明、直觀地反映各加工設備運行狀況和綜合加工能力。

2.1 功能能力指數設計

對于設備性能，運用多指標評價型指數原理與方法，設計并形成設備功能能力指數。

圖2 設備性能綜合評價體系層級結構模型

某生產設備A，共有n個指標，各指標權重為wi（i=1,2,3……，n），各指標標準化后的結果為xi（i=1,2,3……，n），對各指標進行綜合加權，最終計算獲得設備功能能力指數Z，計算公式為：

2.2 指標權重分配

在指標體系中，每個指標對系統都有不同作用和貢獻，在確定其權重時，需遵循系統優化原則，處理好各緯度各評價指標之間的關系，合理分配它們的權重。

為了獲得科學合理的權重，綜合評價采用層次分析法（AHP法）進行權重確定。AHP實施流程如圖3所示。

圖3 AHP實施流程

AHP是通過兩兩比較的方式確定層次中各個組成要素的相對重要性，然后綜合專家的判斷，確定決策方案相對重要性的總排序，并計算獲得各緯度各指標權重，最終各指標權重如表1所示。

表1 設備性能綜合評價體系指標權重表

2.3 能力級別劃分

針對設備性能量化評價指數結果，利用經驗概率分布函數，測算指數結果分布，并以均值為基準值，利用標準差，將功能能力指數分布區間劃分為四個級別，A級表示設備功能能力充足，B級表示設備功能能力正常，C級表示設備功能能力不足，D級表示設備功能能力嚴重不足，具體表2與圖4所示。

通過設備功能能力指數級別的確立，可以較直觀的對設備性能進行評價。

表2 設備綜合性能評價能級表

圖4 設備功能能級劃分示意圖

3 信息化系統構建

對于現代化企業，生產設備類型與數理很多，為了對設備進行及時評價，應用信息化技術手段，通過建立動態信息平臺，分層級采集各類數據信息，對設備進行監測、評估與管理。

系統采用B/S架構設計，將功能軟件、數據庫均部署在服務端，用戶可直接運用IE瀏覽器對其進行功能設置。采用J2EE架構，使系統擁有在多種操作系統中跨平臺移植功能，同時軟件開放的源代碼庫在保證系統常規安全性的前提下，便于系統根據需要靈活更新功能。同時與生產管理其他系統平臺相關聯，互聯互通各類相關信息，為生產管理及時決策提供依據。

4 結語

為科學評價設備綜合性能，建立關鍵維度分析模型，運用指數化方法建立設備功能能力指數，結合信息化手段構建系統評，實時從生產設備獲取數據，對生產設備進行監測及狀態評估。評估結果及各類指標數據不僅可用于設備管理，還可服務于生產管理、加工準備、工藝優化等，能為企業創造更高價值。

通過系統評價，可系統了解設備運行狀態，通過數據可建立設備劣化模型，從而預防及提前消除即將發生的故障，減少停機時間、提高設備利用率，規避經濟損失。

基于評價數據的分析，使企業掌握各類設備真實生產能力及生產特性，幫助制定精細化生產計劃，高效快速實施生產。

（作者單位：河南中煙工業有限責任公司安陽卷煙廠）