機(jī)械加工設(shè)備維護(hù)成本優(yōu)化策略

陳瑞，蘇立民，姜文勇，楊汝琪，曾慶橋

（一汽-大眾動力總成事業(yè)部成都發(fā)動機(jī)廠，四川 成都 610100）

隨著現(xiàn)代制造加工行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械加工設(shè)備的功能越來越強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，由此產(chǎn)生的設(shè)備備品備件（以下簡稱備件）需求種類和數(shù)量繁多，庫存占用流動資金較多，管理好設(shè)備備件成為大型企業(yè)降本增效的一個重要途徑。要想實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的設(shè)備維護(hù)成本，降低備件的消耗和庫存資金成為必然的選擇路徑，下文介紹了一些降低維修備件消耗和庫存費(fèi)用成本的方法，借助這些方法逐步實(shí)現(xiàn)設(shè)備維護(hù)成本的優(yōu)化，圖1和圖2是某車間采用這些方法后的設(shè)備維護(hù)成本變化圖，備件消耗和庫存金額都得到改善。

圖1 維修單臺成本變化圖

圖2 維修備件庫存金額變化圖

1 降低維修備件消耗成本

維修備件消耗成本作為設(shè)備管理的一項(xiàng)直接成本，減少備件的消耗和降低單個備件成本成為優(yōu)化成本的兩個方向，通過修舊利廢、點(diǎn)巡檢提升和壽命提升可以減少備件的消耗，通過國產(chǎn)化、本地化和批量訂貨降低單個備件成本，通過兩條路徑的共同努力達(dá)到降低維修備件消耗成本。

1.1 修舊利廢降成本

本質(zhì)目的是通過更換部件總成中相對價值較低的零件或調(diào)整磨損零件恢復(fù)部件總成的功能，實(shí)現(xiàn)以低成本投入替代投資高價值新備件的目的，針對損壞的備件進(jìn)行返修可以在很大程度上降低維修成本。機(jī)械備件的損壞多數(shù)是由于軸承、密封、滑動接觸面等部位磨損老化導(dǎo)致的，和設(shè)備的生產(chǎn)使用頻次、年限直接相關(guān)，例如氣缸、油缸等部件的實(shí)際損壞案例中，因密封損壞導(dǎo)致泄漏故障的比例超過90%；主軸損壞的案例中，因軸承和密封失效導(dǎo)致故障的占比超過90%；卡盤損壞的案例中，因滑動接觸面磨損導(dǎo)致故障的占比超過80%。

電氣部件損壞原因較為復(fù)雜，常見的有IGBT模塊、控制芯片、電容、電阻等元器件損壞等多種情況，電源控制部件損壞原因中由于IGBT模塊和電源芯片損壞而導(dǎo)致失效的比例超過80%，邏輯運(yùn)算部件常見的損壞原因是處理器芯片損壞而導(dǎo)致失效，伺服電機(jī)常見的損壞原因是由于其內(nèi)部的編碼器損壞而失效，光柵尺等測量類部件損壞的原因是雜質(zhì)進(jìn)入內(nèi)部污染玻璃刻度尺。備件返修能力提升策劃應(yīng)該遵照循序漸進(jìn)的規(guī)律，先從氣缸、油缸等容易返修的備件入手，積累經(jīng)驗(yàn)后可開展卡盤、中心架、電主軸、光柵尺等復(fù)雜部件的返修工作，返修深度增加后需要配備相應(yīng)的硬件資源，如軸承加熱器、振動檢測儀、示波器等工具。

1.2 點(diǎn)巡檢能力提升，減少高價值重點(diǎn)備件消耗實(shí)現(xiàn)降成本

點(diǎn)巡檢作為設(shè)備管理的重要手段之一，通過對設(shè)備日常運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，及時地發(fā)現(xiàn)并處理異常情況，可以起到防患于未然的效果。例如加工中心常用的電主軸轉(zhuǎn)速超過10000r/min，內(nèi)部的冷卻系統(tǒng)對于主軸的壽命至關(guān)重要，通過針對冷卻液的點(diǎn)檢項(xiàng)目，可以及時發(fā)現(xiàn)泄漏等異常情況，確保主軸冷卻充分，避免主軸過熱損壞，杜絕電主軸備件的異常消耗成本。例如光柵尺作為現(xiàn)代精密加工閉環(huán)控制系統(tǒng)的重要組成部分，其本身的光學(xué)精度等級很高，一般通過5μm精過濾后的壓縮空氣形成氣密封，通過正壓力將外界雜質(zhì)與光學(xué)部分隔開，通過針對氣密封回路氣壓狀態(tài)的點(diǎn)巡檢項(xiàng)目，可以及時發(fā)現(xiàn)氣密封狀態(tài)的異常，避免因氣密封失效導(dǎo)致光柵尺被雜質(zhì)污染的情況，杜絕光柵尺備件的異常消耗成本。

1.3 壽命提升降低單臺成本

此項(xiàng)工作開展依賴于管理者對備件失效形式充分了解的基礎(chǔ)之上。常用的做法是改善材質(zhì)、工藝、防護(hù)等級等措施，降低原有的失效更換頻次，可以減少磨損老化造成的備件更換需求。例如針對因與工件接觸磨損失效的夾爪可以改用耐磨材質(zhì)或熱處理工藝，對于因加工環(huán)境惡劣導(dǎo)致進(jìn)液失效的傳感器可以選用更高防護(hù)等級的備件產(chǎn)品。進(jìn)行此項(xiàng)操作時需要綜合考慮單件成本上漲和壽命提升的綜合效果，計(jì)算出各方案的單臺產(chǎn)出成本進(jìn)行擇優(yōu)采用，對延長壽命后的加工狀態(tài)在試驗(yàn)初期需要增加監(jiān)控頻次并逐步拉長周期，可以按天、周、月、季度、半年和全年逐漸放寬頻次。

1.4 國產(chǎn)化、本地化降成本

隨著機(jī)械設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展，越來越多的國際高端機(jī)械加工設(shè)備進(jìn)入中國市場，很多原產(chǎn)地國外的零部件也隨之進(jìn)入國內(nèi)，這些國外備件的采買面臨著采購周期長、單價高、附加費(fèi)用高等諸多劣勢。國產(chǎn)化是一項(xiàng)有效降低進(jìn)口備件成本的途徑，隨著近些年國內(nèi)基礎(chǔ)材料、機(jī)械加工、電子制造工業(yè)的發(fā)展，越來越多的生產(chǎn)制造瓶頸被打破，為備件國產(chǎn)化提供了發(fā)展平臺，一般機(jī)械件的國產(chǎn)化可以降低20%的單件成本。備件國產(chǎn)化的范圍應(yīng)該遵循先易后難、先多后少的原則，從廠家獲取或反向測繪得到圖紙，優(yōu)先試制夾爪、定位銷等消耗量大且制造難度較低的備件，逐步增加國產(chǎn)化深度。如果工廠所在地區(qū)的工業(yè)基礎(chǔ)較好，可以在國產(chǎn)化的基礎(chǔ)上推行本地化，能夠進(jìn)一步減少技術(shù)溝通和物流費(fèi)用成本。

1.5 批量訂貨降成本

通過增大單次訂貨量、多地聯(lián)合整體訂貨提高議價能力，達(dá)到降低單件的成本的目的。對于密封、螺栓、墊圈等低值易耗件，增大單次訂貨量，按起訂包裝量采購可以很大程度上降低單件成本，拆散包裝的單件價格有時會達(dá)到起訂包裝量單件價格的幾倍，尤其是非標(biāo)定制件涉及到模具開發(fā)等成本，通過增加訂貨量可以有效地降低單件成本。通過建立同類工廠、公司間的合作，可以開展聯(lián)合整體訂貨，既包括相同備件訂貨數(shù)量的合并訂購降低單價，也包括同總成件的聯(lián)合采購。某知名品牌的機(jī)器人零整比達(dá)到3∶1，如果兩家及以上參與方針對此款機(jī)器人不同部件的需求，通過整合需求只需訂購一套整體機(jī)器人，各部件按照價值占比進(jìn)行價格折算，對各參與方而言均降低了60%的采購成本，從而實(shí)現(xiàn)合作共贏。

2 降低維修備件庫存成本

維修備件庫存作為一項(xiàng)隱性成本，對企業(yè)的運(yùn)營也帶來的一定的經(jīng)濟(jì)壓力，一般機(jī)械加工設(shè)備的備件庫存資金占設(shè)備原值的2%～3%，而加工型企業(yè)中的生產(chǎn)設(shè)備投資在各類型中占比是最高的，因?yàn)橥顿Y基數(shù)大，所以每降低1%則會給企業(yè)帶來較大的效益，較低的庫存占比使企業(yè)能夠?qū)⒏嗟刭Y金投入生產(chǎn)制造流通環(huán)節(jié)，更加靈活地面對市場風(fēng)險。

2.1 降低高低儲數(shù)量實(shí)現(xiàn)庫存下降

高低儲作為備件管理的重要方式，合理高效的高低儲可以在確保生產(chǎn)需求安全的前提下，最大限度優(yōu)化庫存金額。低儲數(shù)量是確保庫存安全的保障，應(yīng)根據(jù)采購到貨周期內(nèi)的消耗量確定，高儲數(shù)量則在低儲數(shù)量的基礎(chǔ)上乘以安全系數(shù)。高低儲的設(shè)置應(yīng)根據(jù)工廠的生產(chǎn)節(jié)奏、財(cái)務(wù)壓力、采購流程效率、專項(xiàng)需求等因素進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，生產(chǎn)任務(wù)緊、財(cái)務(wù)壓力小、采購流程長的情況下儲備量可以適當(dāng)調(diào)增，反之則要調(diào)減儲備量。

2.2 國產(chǎn)化/本地化降庫存

通過國產(chǎn)化和本地化可以降低單件成本，對采購周期也會產(chǎn)生積極的貢獻(xiàn)，庫存數(shù)量相同的情況下可以減少占用資金。如果可以實(shí)現(xiàn)本地化，通過減少高低儲可以進(jìn)一步降低庫存占用資金。

2.3 優(yōu)化付款結(jié)算方式降低庫存

通過與供應(yīng)商緊密合作，可以控制需求到貨節(jié)奏，采取分批次供貨，待實(shí)物到貨進(jìn)行部分驗(yàn)收，從而減少庫存資金，此方法一般僅用于周期消耗量較大的備件，加快到貨、驗(yàn)收、領(lǐng)用環(huán)節(jié)節(jié)奏，實(shí)現(xiàn)即到即用，降低公司庫存資金占用壓力。

2.4 修舊利廢降低庫存

通過對損壞備件的返修利用，將零值或低值的返修件納入庫存管理，減少新備件的訂購，從而實(shí)現(xiàn)降低庫存占用資金的目的。在加工設(shè)備相對固定的生產(chǎn)工廠里，返修備件的比例會隨著時間不斷增長，這主要依賴于維修團(tuán)隊(duì)的能力提升，隨著對備件的認(rèn)知逐步加深，備件可維修種類和返修數(shù)量會不斷增加。

2.5 備件替代降庫存成本

在設(shè)備維護(hù)的過程中，經(jīng)常會遇到備件替代的情況，對于同類型或同功能的備件，通過只訂購一個型號的替代備件可以減少備件儲備種類和數(shù)量，尤其對于消耗頻次較低的備件效果明顯。例如在安裝空間允許的情況下，兩端接頭一致的液壓管或線纜可以只訂購尺寸最長型號的備件，雖然可能會比尺寸短的備件單件價格高一些，但綜合考慮多種型號規(guī)格的總庫存成本是有優(yōu)勢的，見圖3和圖4。例如針對功能相近的傳感器和空氣開關(guān)，采用單一替代型號可以減少庫存資金，見圖5。

圖3 不同長度的液壓管

圖4 不同長度的線纜

圖5 不同型號的接觸器

2.6 備件共享降庫存成本

通過與其他工廠建立備件互借聯(lián)系，減少雙方備件庫存。尤其是對于動輒幾十萬元的電主軸、中心架、卡盤、高精度測量總成等高價值部件意義重大，雙方建立在誠信互助的基礎(chǔ)上，可以采取協(xié)商互備的原則減少各自的庫存資金。

3 結(jié)語

（1）備件消耗是設(shè)備維護(hù)的主要成本，通過修舊利廢、國產(chǎn)化、本地化、壽命提升等措施可以降低設(shè)備維護(hù)單臺成本。

（2）備件庫存占用資金會給企業(yè)的運(yùn)營帶來的一定的經(jīng)濟(jì)壓力，通過降低高低儲、備件替代、備件共享等措施可以降低維修備件庫存。