機械設備預防性維修意識養成路徑探討

何軍

（甘肅能源化工職業學院，甘肅 蘭州 730207）

機械設備制造業是工業發展的核心與基礎，針對機器制定合理的維修策略，通過實施必要的計劃性維修，提前發現并消除設備存在的隱患，使得設備在生產調度中不發生嚴重的故障，保障生產調度的順利執行。預防性維修是綜合維修的一種典型代表，也是目前最成功并得到廣泛的研究與應用的維修策略之一，其不但有效的保持了設備的固有可靠性，還在一定程度上降低了維修費用，減小了故障帶來的影響。本文具體探討了如何養成機械設備預防性維修意識，希望提高機械設備的使用率。現總結報道如下。

1 預防性維修的內涵與發展

在傳統機械設備維修中，維修過程中為了保障維修人員的安全，不可避免地需要設備停機，由于機器不可用導致調度方案無法按期完成，給企業造成較大的經濟損失。為了將生產調度與設備維修進行協調，降低由于二者的相互沖突造成的經濟損失。特別是當前機械設備可靠性越來越受到人們的重視，必將以經濟效益為中心，以提高設備的可靠性、降低設備維修成本為目的。預防性維修發展趨勢如下：1）機械設備維修的社會化。隨著機械設備向國際標準化方向的發展，機械設備維修將逐步向社會化方向發展，最終實現機械設備維修的社會化。 2）維修資源共享。隨著產品售后服務的規范發展，機械設備大部分維修工作已轉成售后服務形式，實現知識共享，維修人員共享，備件、維修設備等也得到了共享；3）遠程維修。網絡技術的飛速發展和遠程服務的更加方便和快捷，也促使了遠程技術服務的機械設備維修方法被企業所接受；4）維修人員素質的綜合性。隨著機械設備一步一步實現機、電、液的一體化和自動控制自診斷功能的不斷增強，對維護修理與保養人員的知識技能要求會越來越高，機械設備維護修理將由單一線式維修式轉向全面式維護修理方式，使機械設備維修從業人員由單一化向綜合化發展。

2 機械設備預防性維修的意識養成路徑

對于機械設備等復雜的可修復系統，其意識養成路徑主要為以下兩個方面：

2.1 基于累計故障次數預防性維修意識

考慮到機械設備的運行時間、故障過程和維修情況等信息，將累計故障次數N(t)作為協變量引入到威布爾比例風險模型中，得到新模型為：

式中，N（t）表示t 時刻為止機械設備的累計故障次數；γ 是累計故障次數的回歸系數，反映累計維修的影響程度。當γ0＜時，表示維修對機械設備是保護因素，其使機械設備運行狀態得到改善；當γ0＞時，表示維修對機械設備是風險因素，機械設備運行狀態出現惡化；當γ0=時，表示維修對機械設備沒有影響，故障率函數退化成威布爾分布。

2.2 最小維修費用的預防性維修意識

在維修決策過程中，機械設備的維修費用是影響維修決策的關鍵因素之一，本文將預防性維修周期內維修費用最優作為決策目標，求出最優的預防性維修周期。機械設備的維修費用主要包括了發生故障時導致的損失費用、預防性維修費用、故障維修費用以及機械設備因故障或進行維修而停機的損失費用。因為機械設備停機的損失費用和故障導致損失費用較難以量化，在此不作考慮。在此假設機械設備預防性維修的周期為T，進行預防性維修的平均費用為Cp，進行修復維修的平均費用為Cc，則可以求得單位時間的平均維修費用為：

因此，最優的預防性維修周期決策的數學模型可以歸納為：

式中，t0表示機械設備可靠度處于可靠度閾值時所對應的預防性維修時間點。通過設置合適的可靠度閾值R0來保障機械設備運行的可靠性要求，同時約束最優預防性維修周期的范圍。

3 機械設備預防性維修的意識養成措施

3.1 普通機械設備維修流程分析

為了保障普通機械設備的可靠性，考慮引入基于機器維修前最大役齡的維修策略。本文對普通機械設備的維修流程進行分析，維修流程如下：1）根據工件工序的加工時間，統計每臺機器的役齡；2）如果機器役齡接近機器的維修前最大役齡，根據當前工件的加工情形確認是否執行預防性維修計劃；3）執行預防性維修計劃，對機器故障頻發的部件進行檢修和更換，對機器易磨損部件進行潤滑；4）重新開動機器，并確認機器執行預防性維修的效果；5）記錄預防性維修的過程，并根據維修記錄總結機器的失效規律，修正機器的維修前最大役齡。

3.2 基于機器維修前最大役齡的維修策略

對于普通的機械設備，比如車床、銑床、刨床、磨床等非數控加工機床，假定機器故障率已經經過了新機器故障高發期，經過不斷地磨合和調試，機器故障率進入穩定期。由于普通機械設備的加工成本較低，因此如果采用狀態維修策略，即通過對機器實施狀態監測和診斷技術，判斷設備的退化程度，并在故障發生前有計劃地維修，并不具有維修經濟性。然而，采用傳統的定期維修策略會產生很大的弊端。首先，定期維修的策略無法匹配設備的運行情況，往往造成維修過剩或者維修不足的問題；其次，定期維修的策略無法匹配生產節奏，機器容易出現空閑，導致機器資源的浪費，生產效率無法提高。因此需要針對普通機械設備設計合適的維修策略，使得維修策略既可以保障設備的可靠性，同時也能夠匹配生產節奏，同時該維修策略還需要具備一定的經濟性。 基于機器維修役齡的維修策略本質上是一種預防性維修策略。機器役齡是指在上一次維修之后機器的累計運行時間，機器役齡隨著加工時間的累積而不斷變大，機器役齡變大預示著機器的工況在不斷地惡化， 然而還沒有達到其發生故障的極限，設定機器發生故障的極限為該機器的維修前最大役齡，機器役齡如果超過機器的維修前最大役齡，則機器因為故障的累積過大會發生故障， 因此需要在機器役齡達到維修前最大役齡之前執行預防性維修，機器在執行預防性維修之后恢復如新，機器役齡歸零，有效地避免了機器發生故障而停機。

3.3 制造工藝中存在并行機器的維修策略

生產企業為了消除生產瓶頸，往往通過購置多臺導致生產瓶頸的并行機器，并行機器消除了生產瓶頸，有效地提高了工件的加工效率。新的并行機器跟舊的并行機器有相同的功能，但新的并行機器往往已經更新換代，有著更加優異的性能，并且新的并行機器沒有經年日久的損耗，因此考慮新舊并行機器有不完全相同的失效規律。為了描述新舊并行機器不同的失效規律，考慮為新舊機器設置不同的維修前最大役齡，新的并行機器的維修前最大役齡比舊的并行機器的維修前最大役齡小，意味著新的并行機器需要累積更長的加工時間才會執行預防性維修，新的并行機器工況的退化速度比舊的并行機器更慢。設備的維修策略依然選擇最小化維修加預防性維修策略。 比如在采用多品種小批量生產方式的某模具制造企業，在保障設備可靠性的同時能夠匹配生產節奏，實現生產與維修的集成調度。考慮多品種小批量的生產方式產生了設備多樣化的集群式生產車間，將設備按照模具訂單的精度以及是否有并行機器分為三類，分別為低精度的普通機械設備、高精度的數控加工機床和制造工藝中存在并行機器這三類機器類型，并分別研究了三類機器的維修策略。

4 總結

未來的機械設備維修與保養會成為社會化工作，逐漸向資源共享和遠程維修發展，機械設備維修所需要的維修從業人員需求量將逐步減少，但對其技能和知識方面的要求會越來越高。同時機械設備預防性維修意識養成是一項系統工程，需要將維修過程中涉及的流程落實到人，通過建立管理制度和培訓機制，編制適應的維修方案，從而提升公司整體實力。