第四章 S 公司设备管理优化方案
通过分析 S 公司的设备现状，可将 S 公司的设备管理问题归纳为两类，一类是在线式维护工作未做好，即不停机的维护作业未实现动态优化。尤其是CILT（清洁，检查，润滑，紧固）工作未与设备状态进行连接；另一类是离线式维护工作未做到位，即停线计划性维护工作未与设备状态进行连接和优化。
无论在线式维护工作还是离线式维护工作，其共同作用点即是设备上的零部件即备件。
为解决以上难题，本文提出了基于设备树下备件清单为核心的维护优化方案。该方案的基本原理是通过将设备进行树状分解，最终形成设备树下的备件清单，通过对备件清单中各备件的故障特征分析可得出该设备的维护策略，通过确定的维护策略对备件需求性质将备件分成计划件，事故件和消耗件，再针对不同类型的备件进行维护措施的优化，如计划性保养清单的优化，CILT 的优化等。通过以上维护措施的优化最终反映在备件的后续故障模式上，如频次上的变化，特征的变化等，然后再根据更新后的故障模式来更新维护策略，以此形成循环来提高设备的可靠性。
基于设备树下的备件清单有两大特征，第一，通过它将设备的维修记录，计划性保养清单和 CILT 清单进行无缝连接。实现了动态优化循环。第二设备树下的备件清单将备件与设备进行相连，有利于备件的分类和库存控制。
4.1 建立设备树下的备件清单。
基于设备树下的备件清单是基于对设备的一步步分解，从而形成主线，支线，设备，功能部位的备件清单。
下面以侧档汽车玻璃生产线为例，展示了如何从生产线出发，通过一步步分解为零部件并逐一分类的过程。
侧档汽车玻璃生产线主要由三个主工序组成：前道冷处理工序；成型钢化工序；检验打包工序。前道工序设备由 Bystronic 公司提供。成型钢化工序主要包括一台 30 米的加热炉，多台成型钢化小车，20 米的冷却段组成。这些设备主要由 SEVA 提供。而检验，打包工序则有加拿大的 Synergx 公司提供。前道冷处理工序又可以细分为上载，切割，磨边，打孔，清洗，印刷等。
接着本文选取打孔工序，对打孔机进行进一步的分解，打孔机根据功能部位又可以分解成修磨器，压板，XY 移动系统，钻头系统，旋转台和控制系统组成。再对修磨器进行分解，最终得到修磨器模块的备件清单。
4.2 维护策略决策及应用。
S 公司设备维护策略以事后维修为主，以定期维修和状态维修为辅。在定期维修方面，由于没有展开对设备及备件的分类，所以定期维修的周期制定大多数都是来源于备件厂商提供的周期设定标准，而没有结合本企业的实际工况来进行优化。这样就产生两个现象，一是定期性维修清单很长。比如轴承项，由于在线安装数量多，同一类型的轴承其定期维修标准在资料中是相似的，所以其保养频度是一致的，这就造成每次保养时，就轴承加油这一项就有几十项保养内容要进行。二是定期性维修清单内容很宽泛，很多都是通项型的保养清单，没有针对性，如切割机丝杆，滑块加油。定期维修没有针对每个丝杆，滑块工作负荷，频度多少，其历史故障频次是多少来动态优化其故障维护模式，维护频次等。为了优化定期维修，使定期维修能够高效运行，本文提出了基于备件故障后果，故障频次，周期和状态可测度以及快速维修可行性等角度来优化当前设备的维护策略及维护措施。
4.2.1 设备树下的维护策略决策过程。
本文从备件故障特征出发，首先判断备件故障的后果是否严重，若是故障后果严重，对于频次高的故障则必须进行改进型维修，对于频次不高的后果严重的故障，优先考虑状态检测，预测维修，其次是周期性维修，若该故障是随机性故障，则再考虑是否可以采取整体更换的事后维修策略，若以上措施都不行，那只能采取事后维修。若故障后果不严重，则首先判断故障频次是否低，若低频次的，则采取事后维修，若频次高，则再逐步考虑周期性维修，状态性维修和改进型维修。
关于故障后果严重的评判标准，基于 S 公司设备特点，总结出以下三点判定标准：
一、故障带来的损失很大。带来批量性产品报废，造成其他设备，模具，材料重大损失。如钢化加热炉辊子停转，则首先炉内几十片玻璃报废，其次是炉内辊子 SOCKS 全部损坏。
二、故障恢复生产时间长。一些故障修复时间不长，但维修前后时间很长。
如钢化炉内拉杆断裂，维修拉杆时间不长，但维修前要对炉子进行降温，维修好拉杆后，还要对炉子升温，设备及生产调试等作业。
三、故障修复时间长。有些故障发生后，维修作业复杂，需要众多维修人员参与，维修技能要求高，修复时间很长。如打孔机 X 轴丝杆断裂，则需要至少 6 个维修人员，借助于大型吊装设备，外加维修后需要专业设备，工艺人员对设备进行重新标定，参数调整等作业。
4.2.2 设备树下维护策略的应用。
下面就以打孔机为例，对其备件故障特征进行分类和判别，形成备件与维修策略的相互对应，本例涉及到四种维修策略。
一、事后维修策略 RTF,这类维修策略主要有以下几类特征：
（1）电气通用件，寿命故障类的备件，如继电器，指示灯类，由于故障维修时间短，维修作业技能要求低，故采取事后维修策略。
（2）电气通用件，随机故障。如 B&R 的控制板卡类，由于无法检测出其状态，所以只能采取事后维修策略。
（3）机械类备件，故障频次低，如气缸类，气动电磁阀类，由于装机数量众多，故障维修作业时间短，也采取事后维修策略。
二、状态维修策略 CBM,这类维修策略主要应用于以上几类备件故障类型：
（1）电气类备件，备件状态容易检测，备件状态渐变特征明显，如 PLC,机器人，控制器类的电池组件。
（2）机械寿命故障类型，发生频次相对较高，如专用设备类的轴承，由于故障后维修技能要求相对较高，且保养时容易进行状态检测。故采取状态类维修策略。
（3）故障后果严重，备件状态可定期停机检测，如打孔机 X,Y 轴丝杆，由于事后维修时间过长，故需要根据状态提前准备好相关人员，停机计划，备件器具准备，以最大可能的节约停机时间。
三、周期性维修 TBM,该维修策略应用于以下几类故障类型：
（1）对于状态检测难，但寿命可预期，如打孔机的测钻传感器，由于它是一个机械式位移测量传感器，有使用寿命限制，而且这类传感器状态检测很难，事后维修更换后调试时间较长，维修技能要求也相对较高，故此类故障应采取周期性维修策略。
（2）对于一些寿命类型的备件，如移动电缆类，其状态检测很难，若采取事后维修，则维修前期诊断时间很多，故也应采取周期性维修。
四、整体更换维修 QR,由于此类备件故障在线维修时间长，备件寿命特征不是很明显，更换部分备件作业时间长，维修技能要求很高，如打孔机中心旋转台的密封件，由于更换密封件需要拆除大量部件，拆除和安装程序繁琐，作业环境要求高，作业器具要求多，故需要通过更换整套旋转台来减少设备停机。
利用线下资源进行密封件的更换。
五、改进性维修 IM,这类故障分两种情况，一类频次高，后果严重，此类故障所带来的损失很大，所以需要改进性维修来减少频次或减轻故障后果。如后档钢化炉的上模圆形定位导套，原先设计为线型轴承作为移动接触部件上，由于该部件靠近炉墙，环境温度很高，轴承加油效果不良，轴承常有卡死现象，一旦轴承卡死，则整个上模就会变形，需要降温才能对上模进行整形等后续维修，维修时间非常长，故障损失非常大。后来通过小的改进维修，将导套的线型轴承改成铜套，铜套故障特征最严重就是磨损，会导致上模的定位精度不良，但不会造成上模变形，更换铜套也不需要降温，则故障的后果减轻很多。第二类是频次高，后果较轻，但无法进行定期或根据状态进行维护，故可通过改进性维修来减少故障频次。如一些接触式的传感器，其价格相对较贵，采取定期或定状态更换成本较高，通过改进性维修改成非接触式传感器，则故障频次会下降很多。
4.3 基于备件故障特征下的维护措施优化。
根据不同的设备维护策略，结合不同的备件属性和备件需求产生类别分成六类，分别是事故机械件，事故电气件，计划机械件，计划电气件，消耗件及报废件。
根据以上基于维护策略下的备件分类原则，将百超打孔机修磨器的备件分类如下：
根据不同的备件产生类别，制定相对应的计划性保养措施和针对性的清洁，检查，润滑和紧固措施，来延长备件的使用寿命，提高设备的可靠性。以下分别对计划件，事故件，消耗件分别阐述其维护优化措施。
4.3.1 计划件的周期优化措施。
一、计划电气件，这类备件状态容易检测，故加强状态检测的质量和分析至关重要。
（1）确保备件工作环境，如一些传感器要求在无水环境下工作，然后在设备维护过程中此功能被破坏了，造成该类传感器的使用寿命不断的缩断。所以维护电气件的原始工作环境对它的使用寿命有很大的好处。
（2）多样化的检测方式，常用的检测电气件的状态有测温度，测电压，测电流等。当前又新加入了热成像仪对电气件进行状态检测，通过对比控制柜内同样负荷的不同接线端子的温度就可以判断出端子是否松动。
二、计划机械件，由于这类备件的状态易检测，所以加强状态检测对于及时纠正备件的不良状态，提高备件使用寿命非常有效。
（1）定期做好 CILT,定期保养好设备的防水，防腐保护。定期检查备件的润滑状态，备件精度等。
（2）有针对性的对备件进行状态检测，如对于风机检测，可以定期对轴承的温度，振动进行检测。同时每个季度对轴承润滑油液进行送检分析。
（3）对维修件，特别要注意安装精度，备件防尘防水等措施是否严格执行。
4.3.2 事故件的优化措施。
一、事故电气件，由于其故障类型多为寿命故障和随机故障。如继电器，传感器及驱动器类。其故障多数与散热，通风，受潮，松动有关。故采取以下几类维修方式可有效改善备件的可靠性。
（1）做好控制柜内的冷却，清洁，除尘，防潮工作。此类维修保障可有效提高柜内电气元件的寿命，如控制器不会由于夏天过热而烧坏，也不会由于柜内湿度过大而发生短路现象。
（2）作好柜外电气元件的除尘，防水，紧固工作。防止由于工作环境不良而造成的元器件寿命减少的情况。
二、事故机械件，此类备件故障类型以老化，腐蚀，磨损为主。故应采取以下几类维修方式来延长备件使用年限。
（1）做好 CILT 工作，即清洁，检查，润滑和紧固。特别是润滑工作。
润滑在机械系统中尤如人的血液，做好润滑，可有效缓解机械备件磨损状况。
（2）做好备件的防水，防腐工作。特别是长期工作在有水的环境下。对于一些备件的防水装置要确保每次维修和保养后都安装到位。对于防腐工作，备件定期的上油漆工作也要确保。
（3）做好紧固工作，特别是加强保养中检查的质量和维修质量。减少由于备件松动引起的连锁故障。
4.3.3 消耗件的优化措施消耗件，是指那些消耗量和更换频度很大，随机性强，更换周期短的备件。
一般在设备换型时或设备点检维修时快速更换的备件。消耗件一般技术含量低，消耗量大，周转快，单价便宜。通过大的改进又不能带来相应的投资回报率。
以下两点可有效减少易损件的使用量。
（1）对消耗件进行局部改进，如改装方式的改变，材料的改变，设计成重复使用件。
（2）国产化，减少备件的使用成本。
4.4 S 公司设备管理优化效果。
近一年来，S 公司设备管理方面主要做了以下几点的改进：
一、通过建立基于设备树下的多级备件清单，形成不同维护模式下的备件分类，然后根据不同备件分类制定相对应的维护策略，以此份文件来优化计划性维修清单。
二、将计划性保养内容进行分解，将其分为保养前作业清单，保养中作业清单和保养后作业清单，以提高计划性保养的效率，减少计划性保养带来的停机时间。
三、通过跟踪备件故障特征，优化 CILT 清单，周期性保养清单，状态检测清单，设备改进等措施，有针对性将故障严重度和频度高的部位进行个个攻关。
提高设备的可靠度。降低对备件的需求和依赖度。
四、将大于 2 小时的故障制成故障分析报告，对维修部人员进行现场面对面式培训，提高维修人员的现场故障诊断能力。
通过以上各项措施的落实，S 公司的设备状态初见成效。具体表现在以下几方面：
一、设备故障率稳步下降，从去年 8 月份的 3.2%下降至今年上半年的 1.9%.
二、设备的故障频次有大幅改善，部分设备的 MTBF 由 100 小时上升 200小时左右。
三、计划性保养准时率达 95%.
四、每月备件消耗费用由 2014 年的 180 万左右下降至 100 万以内。特别是战略备件和核心备件的消耗明显减少。
