基于RCM的煤礦機電設備維修管理系統的研究

孟秀峰

（山西能源學院,山西 晉中 030600)

1672-5050（2017)05-0004-04

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.10.002

2017-09-12

孟秀峰（1963-),男,山西太原人,博士,副教授,從事礦山壓力檢測的相關研究工作。

基于RCM的煤礦機電設備維修管理系統的研究

孟秀峰

（山西能源學院,山西 晉中 030600)

隨著科學技術的不斷發展,煤礦機電設備的應用越來越廣泛,然而隨之而來的維修問題也越來越多,傳統的維修管理系統主要是以時間為基礎,存在著很多的關鍵性問題,比如維修人員成本和臨時性的維修頻率過高,并且在維修過程中沒有按照維修相關規定和要求,盲目地進行維修。針對這些問題,本文將現代的以可靠性為中心的維修（簡稱RCM)理論作為基礎,對煤礦機電設備的維修方法進行了探討。在RCM的基礎上設計了一套煤礦機電設備維修管理系統。通過研究發現,在維修管理系統中科學應用RCM的方法及理論,能夠對設備的期限進行合理安排,可以進一步降低維修成本,使煤礦機電設備的運行質量以及使用壽命得到提高和延長。

RCM;煤礦機電設備;維修管理系統;維修方法

科學技術的創新與進步為社會中各行各業提供了發展動力,而科學技術在煤礦機電設備中的運用使得煤礦機電設備的智能化和自動化等特點更加明顯。在煤礦機電成套設備中,每個設備之間的聯系越來越緊密,煤礦機電成套設備的安全運行離不開任何一個設備的正常運轉,當其中一個設備產生故障時,很有可能導致整套煤礦機電設備停止運轉,從而造成生產流程被終止,大大提升了維修成本,嚴重的情況還會導致人員傷亡的事故產生[1],給企業或單位造成了巨大經濟損失。國內傳統的維修管理模式主要是以時間為計劃來對煤礦機電設備進行維修,然而這種維修模式存在著較多的問題。因此針對煤礦機電設備維修管理需要更加有效的理論和手段來支持。本文以RCM理論作為基礎,剔除掉了傳統維修管理模式中一些有問題的部分,對新的維修管理方法進行了探討,使煤礦機電設備維修管理系統更具科學性和先進性。

1 分析RCM的理念和決策

在二十世紀六十年代左右,美國民航領域內提出了RCM理論,RCM在民航領域得到較好的運用,后來在軍用設備和系統中也得到了運用,現如今RCM理論在各個行業都有涉及[2],下面對RCM的理論和決策進行分析。

1.1RCM理論

RCM理論經過五十多年的發展和完善,已經成為了一套獨立的全新維修管理模式,在國際上,RCM理論在多個領域的設備維修管理中都有不同程度的涉及。作為一種在世界范圍內得到認可的系統分析方法,RCM能夠針對不同的設備特點來制定不同的維修計劃和維修制度。在保證設備可靠性以及安全性的前提下,能夠通過邏輯判斷分析方法來選擇合適的維修方式,最大限度提升對維修資源的利用。具體的過程是[3]:首先對組成整個系統的各個元件和這些元件發生故障后可能導致的問題進行了解;然后通過科學的邏輯判斷方法來進行分析,針對每個元件產生的故障而導致的不同問題,制定出不同的、合適的維修計劃和方法。最后以保證整個設備的安全性、可靠性作為維修的前提,對發生故障的設備進行故障數據信息的收集和整理,然后再進行建模以及分析評估,將最低限度的降低維修資源以及停機維修的損失減到最少作為主要目的,對維修方式和方法不斷地進行優化和調整。

1.2RCM決策分析

RCM決策可以從三個方面進行,分別是維修方式的決策分析、維修間隔周期的分析以及維修策略的確定,下面對這三個方面內容詳細進行介紹。

1.2.1維修方式決策

通過對設備維修的內容和時機進行控制的方式指的就是維修方式。它能夠按照一定方法對設備進行分類并制定出設備的最初維修大綱,具體的維修方式可以分為三種類別,一是定期維修,二是看情況維修,三是事后維修[4]。下面將對三種維修方式分別進行維修對象、維修性質、維修判據、維修費用以及適用范圍的介紹,如表1所示。

表1 三種維修方式比較

要結合設備的種類、設備產生故障的類型還有單位生產的需求差異來選擇不同的維修方式,并且要綜合考慮設備的經濟性和可靠性等因素,同時也要按照設備部件可靠性的不同以及各部件危害程度的差異來選擇合適的維修方式[5]。

1.2.2分析維修周期

在預防維修工作的評估分析中比較重要的一個因素就是設備的維修周期。一旦設備的維修具有較長的的維修周期,很容易導致不會有故障產生的設備卻發生故障,從而導致企業產生本來不應該有的經濟損失。而設備的維修周期過短的話,不但會影響設備的可靠性,并且還會增加設備維修的時間和費用。圖1為設備維修周期對設備總體維修費用的影響。

圖1 設備維修周期對設備總體維修費用的影響Fig.1 Effect of maintenance cycle on the overall maintenance cost of equipment

圖1中,設備周期性維修的費用就是C1,而當設備發生故障后,由于停機產生的損失用C2表示,設備總體維修費用用C來表示。通過觀察圖一可以了解到,當設備的維修周期為T2時,設備的總體維修費用C是最少的,因此最佳的設備維修周期應該是T2。

在煤礦機電設備的預防維修過程中,設備無故障產生時修復零部件的費用用C1來表示,而設備有故障產生后的零部件修復費用用C2來表示,不管是以上哪種情況,C2始終都是大于C1的,因此,在任何一個時間段,設備在預防維修時需要花費的費用為:

C=N2C2+N1C1.

（1)

式（1)中:N1指的是在一段時間內預防維修的過程中沒有發生故障時修復零部件的總次數,N2指的是在一段時間內預防維修的過程中有故障產生時修復零部件的總次數,在這段時間內零部件進行修復的總次數用N來表示:

標準段箱梁采用單箱單室截面，混凝土箱梁頂板寬為12.15 m，底板寬6.15 m，梁高2.0 m，懸臂3.0 m；主梁頂板厚22 cm，底板厚25 cm，跨中截面腹板厚30 cm，腹板厚度由跨中向支點漸變2次，分別為由30 cm漸變為56 cm，再由56 cm漸變為70 cm，為方便施工，腹板漸變采用臺階狀漸變方式。

N=N1+N2.

（2)

如果煤礦機電設備在進行一次維修后到下次維修之間的平均時間（表示為MTBR)比設備運行時間的總和t要低得多,那么設備維修的總次數N還可以估算為:

（3)

1.3確定維修策略

為了能夠快速組織和完成設備維修工作,制定出的一套維修指導體系,這個體系就是維修策略。整個維修指導體系流程要清晰,結構要嚴謹,目標要明確,要具有簡便的評估系統并且能夠帶來較好的維修效果。

按照設備在故障產生以后造成的問題還有設備可靠性的差異來進行不同設備維修策略的選擇。如果設備發生故障后會影響設備的安全使用那么必須要采取預防維修的方式,從而使設備產生故障的概率能夠得到一定的控制,并使其最大程度得到降低,如若無法滿足這些要求,那么就需要對設備設計方案進行重新調整和修改。對于預防維修類型的選擇,第一時間應該對看情況維修方式進行充分考慮,然后才是對定期維修方式進行考慮;如果設備在故障產生后造成的問題是具有隱蔽性的,那么一開始就要選擇對設備隱患進行監測的方式,然后根據設備故障造成的多方面影響,選擇出最合適的維修方式。利用決策分析的方法能夠對部分重要程度較高的設備維修項目中的設備可靠性以及設備產生故障后導致的問題,以及如何選擇最合適的維修方法進行分析。

2 系統的設計

以煤礦的實際生產情況作為參考依據,文章中設計出來的設備維修管理系統主要采用的是B/S結構,在服務端安裝的操作系統是Windows server 2003,用戶端采用的瀏覽器是IE6.0以上版本,采用是MySQL數據庫。此設備維修管理系統主要有下面幾個模塊組成,分別是系統登錄和用戶信息管理、設備和備件以及設備維修信息管理、統計報表和系統維護管理、制造商與供應商管理和信息查詢,還有RCM分析。

1) 系統登陸。主要是用于用戶登陸系統進行后續相關操作。

2) 用戶信息管理。指的是登陸系統或者使用系統的人員信息進行管理。具體功能有增加和刪除用戶、按照用戶需求修改用戶的資料和密碼。

4) 備件信息管理主要包含兩個方面,一是對備件的計劃管理,另一個是對備件基礎信息的管理。其中備件的計劃管理是通過設備的改造和檢修來對項目計劃進行編制,主要指的根據備件的需求來進行計劃的安排,根據時間可以分為日計劃、月計劃以及年計劃。

5) 統計報表的管理。對數據進行整理與分析之后然后對數據進行輸出,在系統中顯示出來的過程,指的就是統計報表的管理。利用統計報表管理系統能夠按照用戶的需求對數據進行重新編排與整理,對RCM的分析有很大的幫助。

6) 設備維修信息管理。包含了維修人員信息、設備維修計劃、設備維修信息的管理。其中,對維修人員的姓名和年齡以及所負責的設備的管理指的就是維修人員信息的管理。

7) 信息查詢管理。此功能模塊主要是根據用戶的不同需求,能夠為用戶搜索并顯示需要的數據信息。

8) 系統維護。此模塊主要是用來管理系統數據庫,為了保證此系統能夠持續的為用戶提供服務,需要對系統進行定期的維護,包括在系統中輸入設備維修的信息和更改或更新設備的信息。

9) 制造商與供應商的管理。制造商與供應商管理主要包括四個方面,分別是制造商和制造商供貨的管理、供應商和供應商評估的管理、定期評估的管理和維護制造商和供應商相關信息的管理。

10) RCM分析。RCM分析指的是通過設備中存在的數據信息,對設備零部件的最合適維修方式和維修周期進行分析。

3 分析系統

以RCM理論作為基礎的煤礦機電設備維修管理模式,指的是在煤礦設備的維修管理中科學地應用RCM理論,按照RCM的具體步驟進行實施,對煤礦設備的維修管理進行研究分析。下面以MG500/1130-WD 采煤機中的牽引電機YBQYS-55作為研究分析的對象,把此牽引電機分割成多個子系統,然后再將子系統分割成多個零部件。接下來對牽引機一年時間段內的維修情況進行整理和分析。然后通過RCM理論牽引電機中每個零部件的有效信息進行分析,以實現對此牽引電機的維修管理模式的探究。

通過收集和整理采煤機的實際運行情況數據并加以研究分析,可以了解到采煤機產生故障的主要形式有下面幾種:電動機噪聲異常或者有過大的振動產生、牽引電機無法正常啟動、電動機冒煙、電動機的軸承過熱或者電動機溫度過高。接著統計分析關鍵設備產生故障的位置以及故障的形式,然后對各關鍵零部件產生故障的頻率進行計算,再研究分析此牽引電機的故障類型以及造成的問題之后,就能夠開始分析設備故障會導致的危害了。通過對牽引電機各零部件進行相關計算和分析,計算的零部件按照各零部件的危害程度不同分為機座、換向級、主磁級、補償繞組、繞組、鐵芯、轉軸、控制元件、接線腔、電刷裝置、換向器、軸承、水道、潤滑脂、前端蓋以及后端蓋。依據計算出來的零部件重要程度和危害度以及故障頻率,并通過煤礦機電設備的維修策略,能夠對每個零部件的維修方式進行確定,具體如表2所示。

表2 牽引電機設備故障信息維修數據

零部件故障頻率重要程度危害程度維修方式主磁級00167C04566e-3事后維修補償繞組00589A1597e-3事后維修繞組00630B1370e-3看情況維修鐵芯00346C04785e-3事后維修轉軸00640B1198e-3定期維修控制元件00630B08562e-3定期維修接線腔01176A1598e-3看情況維修電刷裝置00336C04566e-3事后維修換向器00168D02854e-3事后維修軸承01555A2112e-3看情況維修水道00210D02854e-3事后維修潤滑脂02269A3082e-3看情況維修后端蓋00211D02865e-3事后維修前端蓋00249C03453e-3事后維修

注:A等級是最高等級,其次是B等級,然后是C等級,最低等級是D等級

在與采煤機牽引電機以400 h作為周期來對定檢信息進行比較后,了解到與傳統的維修方法相比,通過RCM為基礎的維修管理系統分析后需要的維修時間要比前者少5 d,維修人員也比前者減少了2人,有效降低了人力資源的使用,節省了維修成本,并且使維修的可靠性得到了提升。

4 結束語

傳統的煤礦機電設備維修方式由于維修人員成本過高、臨時性的維修頻率較高以及維修過于盲目等問題,對煤礦機電設備的維修工作造成了較大的影響。文章針對煤礦機電設備當前的實際維修管理現狀,對以可靠性作為中心的RCM理論為基礎維修管理方式進行了研究分析,將RCM理論應用到煤礦機電設備的的維修管理系統中,對以RCM理論為基礎的煤礦機電設備維修管理系統進行了設計。通過對設計的系統進行研究表明,以RCM理論為基礎的維修管理系統有效地解決了過去的維修頻率高以及在產生故障后再進行維修的模式所帶來的問題,使煤礦機電設備的維修費用得到有效降低,充分提升了煤礦機電設備維修管理的科學性、技術性和專業性,在未來的煤礦機電設備維修管理中有著非常重要的應用價值。

[1] 葉鐵麗,林金忠.煤礦機電設備維修管理模式初探[J].中國煤炭,2009（9):13-15, 50.

[2] 程中華,賈希勝.以可靠性為中心的維修（RCM)發展動態[J].軍械工程學院學報,2002,14（3):29-32.

[3] 王亞堅.故障診斷技術在預防維修中的應用 [J].設備管理與維修,2007（10):42-43.

[4] 王勇,許飛云,賈民平.基于RCM的數控機床維修管理研究[J].機械制造與自動化,2007,36（1):91-94.

[5] 張樹良,張俊敏,傅貴,等.構建煤礦自主安全管理體系的研究和實踐 [J].煤礦安全,2011,42（3):149-152.

MaintenanceManagementSystemofElectromechanicalEquipmentinCoalMineBasedonRCM

MENGXiufeng

（ShanxiInstituteofEnergy,Jinzhong030600,China)

With the development of scientific technology, electromechanical equipment is increasingly widely used. However, there are more maintenance problems. Traditional maintenance management system is based on time with critical problems, including high cost of maintenance personnel and high frequency of temporary maintenance. In addition, the maintenance was carried out in a blind manner without following the relevant provisions. Based on the reliability-centered maintenance theory （RCM), the paper discusses some maintenance methods and proposes a new maintenance management system. The results show that RCM method could plan the equipment lifetime better and further reduce the maintenance cost in order to improve the operating quality and increase the service life of the electromechanical equipment in coal mines.

RCM; electromechanical equipment in coal mine; maintenance management system; maintenance methods

TD607

A

（編輯:楊 鵬)