計(jì)劃性、反應(yīng)性、預(yù)測性：什么是正確的維護(hù)組合

編者按

設(shè)備維護(hù)是制造業(yè)企業(yè)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)、降低成本、提升競爭力的重要途徑之一。多年來，許多企業(yè)苦于不期而至的設(shè)備故障，不得不停機(jī)待產(chǎn)，以至于質(zhì)量、成本和交期難以控制。如今，機(jī)械設(shè)備維護(hù)不僅是制造業(yè)的重要管理議題，在許多服務(wù)業(yè)企業(yè)尤其是依賴大型服務(wù)裝置和設(shè)備向消費(fèi)者提供服務(wù)的企業(yè)中，也受到越來越多的關(guān)注。本文2023年8月發(fā)表于《工業(yè)周刊》，作者托尼·羅德里克斯基于一項(xiàng)隨機(jī)調(diào)查數(shù)據(jù)，并結(jié)合美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的相關(guān)報(bào)告，對機(jī)械設(shè)備維護(hù)的三種方式進(jìn)行了分析，介紹了每種維護(hù)方式的利弊。為使讀者全面了解設(shè)備維護(hù)的狀況，譯者還對美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的報(bào)告作了補(bǔ)充性摘錄，文中小標(biāo)題和注釋為譯者所加。

三種基本的維護(hù)類型

我所在的公司最近向領(lǐng)英資產(chǎn)管理專業(yè)協(xié)會的成員發(fā)起了一項(xiàng)小調(diào)查——您的組織中最常使用的維護(hù)策略是什么？

收回的反饋與我們的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知基本一致。在284名調(diào)查參與者中，63%的受調(diào)查者表示他們最常使用計(jì)劃性維護(hù)，17%的受調(diào)查者表示最常使用反應(yīng)性維護(hù)，16%的受調(diào)查者表示最常使用預(yù)測性維護(hù)（PdM）1譯者注：63%最常使用計(jì)劃性維護(hù)的比例疑似過高，這個(gè)數(shù)據(jù)與后文中NIST的數(shù)據(jù)也有些偏差。譯者認(rèn)為接受調(diào)查的企業(yè)更傾向于“計(jì)劃或準(zhǔn)備采用計(jì)劃性維護(hù)”，但在實(shí)際中不一定能做得到。。

維護(hù)的每種類型都有其各自的作用，幫助制造商管理、維護(hù)和恢復(fù)寶貴的機(jī)器設(shè)備的健康。計(jì)劃性維護(hù)確保設(shè)備得到定期保養(yǎng)，反應(yīng)性維護(hù)及時(shí)解決意外故障，而預(yù)測性維護(hù)則能利用數(shù)據(jù)和分析來預(yù)測和預(yù)防故障。

讓我們仔細(xì)看看每種類型的用途、注意事項(xiàng)和優(yōu)點(diǎn)，見表1。

表1 三種維護(hù)類型的特點(diǎn)

上述維護(hù)策略的組合可以幫助制造業(yè)組織最大限度地減少停機(jī)時(shí)間、提高可靠性、優(yōu)化性能，并獲得競爭優(yōu)勢。

反應(yīng)性維護(hù)的缺點(diǎn)

根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）的調(diào)查研究：

·平均而言，45.7% 的設(shè)備維護(hù)屬于被動維護(hù)。

·在依賴被動維護(hù)的企業(yè)中，前25%的企業(yè)的停機(jī)時(shí)間是后25%企業(yè)的3.3 倍。

·采用被動維護(hù)的企業(yè)，故障數(shù)增加16 倍，由于維護(hù)導(dǎo)致的銷售損失增加2.8倍，由于維護(hù)延遲導(dǎo)致的銷售損失增加2.4倍，因?yàn)樾枰S護(hù)導(dǎo)致的庫存增加比上升4.9倍。

正如《流程停機(jī)時(shí)間減少》一書中引用的濾油器廣告所說的，“你可以現(xiàn)在付款，也可以稍后付款”，但“稍后（即反應(yīng)性）”總是花費(fèi)更多。

預(yù)測性維護(hù)的發(fā)展

鑒于計(jì)劃外停機(jī)每年給制造業(yè)企業(yè)造成約500億美元的損失，而設(shè)備故障是造成計(jì)劃外停機(jī)的主要原因（占比42%），因此各公司開始采用預(yù)測性維護(hù)方法（PdM）。該模式結(jié)合技術(shù)、設(shè)置基于狀態(tài)的報(bào)警并提供培訓(xùn)，以幫助制造商發(fā)現(xiàn)故障，并在故障全面爆發(fā)之前解決問題。新的人工智能（AI）可以幫助維護(hù)專業(yè)人員快速匯總和分析維護(hù)數(shù)據(jù)。

NIST 報(bào)告稱，在采用預(yù)測性維護(hù)的企業(yè)中，排名前50%的公司“因計(jì)劃外維護(hù)而導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間減少15%，缺陷率降低87%，庫存增加比下降 66%”。

將其整合在一起的RCM

以可靠性為中心的維護(hù)（RCM）是一種系統(tǒng)的維護(hù)規(guī)劃和決策方法，可優(yōu)化實(shí)物資產(chǎn)的可靠性、性能和安全性。它涉及分析設(shè)備的功能、潛在故障和故障后果，以確定最有效的維護(hù)策略。RCM的基本特點(diǎn)如下。

·重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)、識別和優(yōu)先考慮對于實(shí)現(xiàn)預(yù)期結(jié)果至關(guān)重要的設(shè)備關(guān)鍵功能。這些是根據(jù)設(shè)備的用途和組織的目標(biāo)確定的。

· 故障模式和影響分析（FMEA）可幫助了解與設(shè)備故障相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，并實(shí)施主動維護(hù)計(jì)劃。

·針對不同類型的故障選擇維護(hù)策略，考慮功能的關(guān)鍵性、成本效益、安全影響和對生產(chǎn)的潛在影響等因素。

·它是一種主動維護(hù)方法，重點(diǎn)是預(yù)防故障，而不是簡單地響應(yīng)故障并實(shí)施預(yù)防性或預(yù)測性維護(hù)活動以最大限度地降低風(fēng)險(xiǎn)。

·評估和優(yōu)化設(shè)備維護(hù)任務(wù)，根據(jù)可靠性、性能和成本等確定檢查、測試、潤滑和其他活動的最佳頻率。

·通過收集有關(guān)維護(hù)策略有效性的數(shù)據(jù)和反饋來持續(xù)改進(jìn)。這些信息用于完善維護(hù)計(jì)劃、優(yōu)化資產(chǎn)性能并提高整體可靠性。

正如在領(lǐng)英調(diào)查中的一位工廠設(shè)備管理者所指出的那樣，“任何以可靠性為中心的維護(hù)計(jì)劃的理念，都是通過關(guān)鍵趨勢健康參數(shù)來監(jiān)控所有可能的故障模式。根據(jù)為警告信號設(shè)置的報(bào)警，我們可以決定哪種策略最適合消除異常情況”。

整合性維護(hù)策略

我們將各類有關(guān)維護(hù)的要素進(jìn)行了總結(jié)，如表2所示。企業(yè)可以基于不同組織的特點(diǎn)，選擇適合自身的合理高效的機(jī)器設(shè)備維護(hù)和管理策略。

表2 邁向卓越維護(hù)的綜合性方法集

美國制造業(yè)設(shè)備維護(hù)的成本與效益——美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的調(diào)查概述2 譯者注：補(bǔ)充閱讀部分來自美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院2018年所做的若干調(diào)查報(bào)告的內(nèi)容概括，由譯者摘編。

美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院希望通過調(diào)查分析，改進(jìn)企業(yè)設(shè)備維護(hù)的方法和標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)中常見的維護(hù)類型有三種：

·預(yù)防性維護(hù)（即計(jì)劃性維護(hù)）：與定期維護(hù)和計(jì)劃維護(hù)有關(guān)，是有計(jì)劃的、定時(shí)的或基于周期的。

·反應(yīng)性維護(hù)：與“運(yùn)行至故障”3原文為“run-to-failure”。、糾正性維護(hù)、基于失效的維護(hù)和故障維護(hù)相關(guān)，通常是在設(shè)備發(fā)生故障或停運(yùn)后進(jìn)行的維護(hù)。

·預(yù)測性維護(hù)：類似于基于狀態(tài)的維護(hù)，是根據(jù)使用溫度、噪聲和振動等觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行的故障預(yù)測來啟動的。

據(jù)估測，制造業(yè)中的設(shè)備維護(hù)成本占產(chǎn)品成本的15%到70%之間。為了更好地了解維護(hù)成本和實(shí)施先進(jìn)維護(hù)技術(shù)（高級維護(hù)）的潛在好處，NIST使用多種指標(biāo)進(jìn)行了廣泛的估測，收集了制造商的數(shù)據(jù)，測算了設(shè)備維護(hù)成本以及離散制造中維護(hù)策略不充分造成的損失（北美產(chǎn)業(yè)分類體系NAICS 321-339，不包括分類為324和325的產(chǎn)業(yè)）等，進(jìn)一步研究分析了投資和推進(jìn)維護(hù)策略的感知收獲。

維護(hù)成本：2016 年 NAICS 321-339（不包括 324 和 325）的設(shè)備維護(hù)支出估計(jì)為 573 億美元。由于故障和故障造成的額外支出估計(jì)為163 億美元，而用于緩沖維護(hù)問題的庫存成本則為9億美元。這些維護(hù)活動總共花費(fèi)了745億美元。

可預(yù)防的損失：2016 年因可預(yù)防的維護(hù)問題造成的損失達(dá)1191億美元。其中，181億美元因停機(jī)造成；8億美元因缺陷造成；1002億美元為延誤和缺陷造成的銷售損失。此外，估計(jì)每百萬員工中有16.03 人受傷、0.05人死亡，也與維護(hù)問題有關(guān)。

先進(jìn)維護(hù)策略的好處：估計(jì)2016年采用一些額外的預(yù)測性維護(hù)帶來的收益為65億美元，減少停機(jī)時(shí)間會增加673億美元的銷售額，總計(jì)738億美元。其他感知到的好處（例如減少缺陷）也可能出現(xiàn)，但并未貨幣化。

在依賴被動維護(hù)的前25%企業(yè)中，停機(jī)時(shí)間是后25%企業(yè)的3.3倍。它們還導(dǎo)致缺陷增加16.0倍，由于維護(hù)缺陷導(dǎo)致銷售損失增加2.8倍，由于維護(hù)延遲導(dǎo)致銷售損失增加2.4倍，由于維護(hù)問題導(dǎo)致庫存增加4.9倍。平均而言，45.7%的設(shè)備維護(hù)屬于被動維護(hù)。那些較少依賴反應(yīng)性維護(hù)而更多依賴預(yù)防性和/或預(yù)測性維護(hù)的企業(yè)更有可能采用拉動式（即按訂單生產(chǎn)）庫存策略，并且這一點(diǎn)往往成為企業(yè)的差異化競爭因素，而不是僅僅依靠成本競爭。也就是說，他們更依賴自己的聲譽(yù)，按需生產(chǎn)產(chǎn)品。

在那些主要依賴預(yù)防性和預(yù)測性維護(hù)（即反應(yīng)性維護(hù)低于50%）的企業(yè)中，預(yù)測性維護(hù)排名前50%的企業(yè)可減少15%的停機(jī)時(shí)間、降低87%的缺陷率以及減少66%的庫存增加。那些更多地依賴預(yù)測性維護(hù)而不是預(yù)防性維護(hù)的企業(yè)更有可能采取拉動式（即按訂單生產(chǎn)）庫存策略，并且獲得額外的差異化競爭優(yōu)勢。此外，對于那些在預(yù)防性或預(yù)測性方面投入更多資金的企業(yè)而言，預(yù)測性維護(hù)與更高質(zhì)量的產(chǎn)品、通過減少停機(jī)時(shí)間縮短生產(chǎn)時(shí)間呈正相關(guān)態(tài)勢。