２０１７年第１卷第２期 中国高新科技 ＶＯ Ｌ．１ ＮＯ．２ ２Ｏ１７ （总第２期） Ｃｈｉｎａ Ｈｉｇｈ—ｔｅｃｈ （Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙ ＮＯ．２） 基于劣化度划分的设备维修类型决策研究 王华东 （上海中航商用航空发动机制造有限责任公司，上海２０１３０６） 摘要：文章分析了设备的点检状态，引入了劣化度这个重要概念，分析了设备劣化与设备维修的关系，把 设备的各个部位的运行状态予以量化，从中找出决策依据，进一步划分小修、大修和项修，从而对基于劣 化度划分的设备维修类型决策进行了研究。 关键词：设备管理；针对性维修管理；劣化度划分；设备维修类型 文献标识码：Ａ 中图分类号：ＴＨ１７ 文章编号：２０９６－４１３７（２０１７）０２－０１７－０４ １３０１：１０．１ ３５３５／ｊ．ｃｎｋｉ．１０－１５０７／ｎ．２０１７．０２．０５ １概述 值，如温度、压力、运行间隔、振动和油液质量 伴随设备制造生产效率以及成本的持续提升， 等，并判断它们是否超过了一定的技术标准，但在 维修设备费用占据企业成本的比例不断攀升，该状 设备比较复杂、监测参数值比较多的情况下，无法 况之下，新型维修管理理论知识更加丰富多样。虽 直接判断是否需要维修以及采取哪种维修类型，这 然各类新知识、维修理论研究的重点不一，然而却 就需要按照一定的原则（如设备的技术状态）进行决 包含一些相同之处，例如就各类设备以及各自呈现 策，一般在实际工作中，这种决策通常是依靠人的经 的状态综合应用先进的维修管理技术，特别是现代 验来完成的，由于设备技术状态是一个很模糊的概 化检测应用技术，综合经济性采用的针对性设备维 念，判断时往往因人而异，有很大的随机性，为了使 修技术等。新时期，设备维修针对性管理维护便是 决策科学化，需要将经验判断提高一步。这里沿用近 众多新型理论之中的代表性内容，该理论依据设备 年来维修理论工作者提出的“劣化”的概念。 综合控制原理并基于可靠安全的思想进行维修管 设备劣化主要指基于腐蚀以及磨损等因素导致 理，能够从设备系统、机械部件现实状况入手，在 的损耗，或是基于外力冲击或是疲劳等因素导致设 实施设备点检管理的同时，依照设备具体的属性、 备出现损坏。另外，在灰尘的影响下或是原材料附 功能、特征、应用条件等，有目标地应用针对性、 着等现象也会导致设备出现误损。出现裂化现象将 非同类的维修管理方法，也就是状态维修管理，并 影响设备系统整体性能，进而令设备最终无法应 用、各项功能失效，因此应有效对设备裂化现象进 定期制定维修管理计划、采用有效的事后防控方式 行防控处理。当然，设备裂化问题无从避免，需要 进行维修。同时还要对进行状态维修的各个系统设 通过有效的研究与分析对裂化现象进行量化处理， 备采用以针对项修为核心的大修以及项修，与 便可明确设备系统到底呈现出怎样的技术状态，也 之对应的组织管理、经济管理以及技术管理制度也 就是说裂化可以作为制定设备维修管理决策的重要 应做出合理调整，渐渐构成全新的管理维修系统， 信息，通过维修管理可有效补偿裂化问题，可通过 达到设备在应用寿命周期之中各项成本经费最为合 裂化程度反映出设备系统所处的具体技术状态。 理、最为经济，取得最高综合效益的良好目标。 具体来说，我们可通过裂化度反映设备裂化的 等级，如果设备系统裂化至点检测量数据达到或靠 ２基于劣化度划分的设备维修类型决策 近极限标准，则说明设备系统此部位呈现出极差的 在进行状态监测维修方式时，合适的检测与诊 技术状态，那么此刻其裂化度已达到或靠近临界上 断仪器可以得到某部位或整机性能的一些参数实测 限标准ｌ。如果点检得到数值近似优秀，那么裂化 收稿日期：２０１ ７－０６—０５ 作者简介：王华东（１ ９８卜），男，上海人，上海中航商用航空发动机制造有限责任公司设备主管，工程师，研究方 向：设备管理。 ・１７・ 程度可用下限数值０表示，也就是说裂化程度表示 范围量在０～１之间。 根据不同情况，设备劣化度可用不同方式来表 示，有以下三种情况： 第一，倘若点检过程中可以定量反映系统设备 某一部位技术状态测量实值，那么此部位裂化程度 用Ｋ表示，公式如下： ｆ， 丫 ｍ一， 式中：ｍ代表设备系统部位技术参数达到的极 限标准；，代表此设备系统部位技术参数达到良好 状态的标准；ｓ代表设备系统部位实时技术参数数 值； 代表常数。 ｍ、，数值来源于设备系统点检具体标准，也 可依照产品设计应用说明书明确，ｓ数值依照点检 记录进行确定。 第二，倘若一些项目或是分系统无法明确可以定 量出设备裂化的状况或是在技术因素以及经济因素的 影响下较难完成定量测试，则需要点检员工或是专业 技术人员针对设备呈现的各类状况做细致观察，评判 具体的裂化程度，利用评分模式表述出来。该过程需 要技术员工、点检员工以及具体的应用设备方配合完 成，并通过加权平均计算方式对评分进行综合处理， 进而获取到系统部位具体裂化程度值： 尼：！ 兰 ！± ±！ ２ （２） （ ＋Ｐ２＋Ｐ３） 式中： 、Ｙ、ｚ分别表示技术员、点检员和设备 操作者对劣化程度的打分，取０～ｌ；Ｐ。、Ｐ Ｐ 为它们 的权数。 第三，一些难以检查的部位，其故障发生又是 渐发性（如磨损）的，或者说故障统计特性具有明 显的周期性，则可认为该部位的劣化程度与使用台 时成一定关系，可按设备实际使用台时来估计其劣 化度： ＝ ㈩ 式中：ｆ为该部位的使用台时； 为该部位的 使用寿命。 ３维修项目的模糊评判 由于设备是由许多功能单元所组成的，一个项 目是否需要修理，主要取决于该项目内各部位的综 合劣化度。 ３．１ 项目状态的因素集 项目状态的因素集是： Ｕ＝｛ ， ：，… ｝ 式中：“ 表示各项目中参与评判的各部位（如 ・１８・ 齿轮、轴承等）。 选取的重要度可根据故障模式、影响及危 害性分析法ＦＭＥＣＡ（Ｆａｉｌｕｒｅ Ｍｏｄｅ Ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ Ｃｒｉｔｉｃａｌｌｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ）来确定。 ３．２项目状态的评语集 如对项目的评价分别用“状态良好”、“状态 较差”来表示（实际操作中对项目的评价也可以不 止两种情况，如后面的案例分析），得到综合评价 的评语集是： ｛ｖ ，ｖ ）＝（状态良好，状态较差） 各因素在评语集上按评价目标建立一个模糊子 集Ｒｉ： Ｒｉ＝（ 。，ｋｉ ） 状态的“好”与“差”是对立事件，若表示状 态较差的程度用其劣化度 ，则表示状态好的程度 就是１一 ，所以上式变为Ｒｉ＝（１－Ｋｉ，Ｋｉ）。 每个模糊子集对应一个单因素的评语结果，用 这组模糊子集组成一个己压０ 的模糊矩阵： 『１一 Ｋ１］ ：ｌ 卜 ｚ ｊｌ （４） ３．３因素权重集 一般来说各部位的重要程度是不一样的，为了 ～Ｌ＿ 能正确反映各部位的重要程度，对各个部位赋予相 应的权数。由各权数所组成的集合，即权重集： Ｐ＝（Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐ ） 各权重应满足以下条件： Ｐｆ＝１，Ｐｆ≥０，（ｆ＝１，２，．．．， ） Ｐ 可由各因素对设备维修性能的影响、维修费 用、故障的危害和该因素所造成的设备停机损失等 方面综合考虑来确定。 ３．４项目劣化度的综合评判 由模糊数学综合评价方法可知： 当 ≥ｏ，（ｆ＝ｌ…２．．， ），具有归一性时，这时模糊算 子可蜕变为一般的实数加法，即： ＝∑Ｐｉ・（卜Ｋ ）， ＝∑Ｐ ・ （６） 是对项目较差（即应该要修理了）的度量， 为了各部位的劣化度表示方法相统一，把 用 来表示： Ｋｘｍ＝ Ｐ ￣Ｋｉ （７） 项目劣化程度（Ｋｘ ）为评判项目管理状态的重 要标准，可依照实践工作经验明确项目临界值 ，下。 如果 位于 下与 ｔ之间，则表明项目状态并不稳 卜卜 Ｋ 定，其安全稳定性不高，需要点检员工以及具体操 作人员做好进一步监测管理以及定期观察。如果 与Ｋ－ｖ相近，那么需要将此项目作为维修计划内容并 选择合适的时间完成项目修理，确保其功能达到正 常标准。 项目之中不同部位其裂化程度并不同步，无法 在同一时间到达极限量，因此代表项目同步维修极 限量的 数值范围是 下≤ｌ。事实上 同项目具体 的复杂性以及工作状况环境密切关联。通常来说， 如果设备系统结构以及环境状况、条件较为复杂， 或是各个部位应用寿命呈现出明显的差别则应取小 标准数值。如果各类项目维修极限量不一致，则应 从是否维修的视角来说，裂化度一致的项目并不代 表其维修程度一致，需要对照参考 数值，判断具 体的裂化程度。可应用相对裂化度 行分析，即 ，式中 项目项修界限，初始值可取０．７。 ３．５整机劣化度的综合评判 依照上述方法，类推可得设备整机的劣化度 ： ＝∑ ・ｑ， 式中：ｇ，设备各项目的权数（应进行归一化处 理）；整机相对劣化度 ＝ ； 整机修理界限 值，初始值可取０．８。 “ 在定量分析的基础上，按照上述维修综合评判 模型公式和计算步骤，有重点地进行重要设备或总 成装置的点检信息数据计算。因维修决策需处理的 信息和计算量大，应采用计算机辅助决策，其维修 类型决策框图如图ｌ所示： 图１决策框图 ４案例分析 表１是对笔者所在公司的一套设备维修进行研究。 解决步骤如下： 第一，确定因素集。由于整机的状态由各总成 来决定，而总成的状态由所组成的零部件来决定。 因此，相应的两极因素集分别为： ＝｛Ｕ （总成１），Ｕ （总成２），…Ｕ （总成 ｉ），Ｕ （总成ｎ）】，有￡＾＝｛ （发动机）， （变 矩器），…甜 （转向系统）】 第二，确定备择集。我们这里多引入一点评判 标准，对项目的评价分别为“技术状态良好”、 “技术状态较好”、“技术状态一般”、“技术状 态差”这四种状况，并分别用 、 好、 般、 来表示，即综合评判的备择集为： ｛ 、 好、 ） 第三，确定模糊评价矩阵。即建立因素集 备择集啪关系矩阵 。 表１点检标准 具体来说，就是根据零部件的劣化度求相应总 成对各种状态的隶属度，然后以总成的技术状态为 依据求整机对各状态的隶属度。在这里，隶属度采 用岭形分布。如某部位对应各状态的隶属度为： ， （厶）：｛１ 一 ｓｉｎ０，［ （‘一。３５）／。３０１ ＇。５≤‘ ．２ 厶≤。５ （８） ｆ ｎ 五≤Ｏ２ ｌｌｓｉｎ ［ｔ ｔ（Ｌ，－Ｏ．３ ７５ ） ／Ｏ．２ ５］，Ｏ．２ ＜ Ｌ，￣＜ ０．４（ 一） ５ （９） １ｉｉ 【（‘。，。：ｓ】，。‘。，ｍ ｃ ＝｛Ｊ －Ｉ ＋一 －ｌｓ。ｉｎ ［ ｘｑ （ Ｌ。－一０。．５７ 。５） ／，０。．２：５ｏ。 ］ ９≤厶 ０。．４５ ＜ Ｌ ＜￣。０． ７ 。 ｆ ０， 厶≤０・７ （‘）＝｛ ＋ ｓｉｎ［ （‘－０．８）／０．２］，０．７＜‘≤０．９ （１１） ｌ １ ，０．９≤‘ 由此得到总或 度评价了的模糊矩阵，如下： ・１９・ （１２） Ｒ 一 第四，赋权向量。权向量Ａ反映每一零部件的状 态对总成的劣化，或者各总成的技术状态对整机的 劣化产生的影响程度，它表示为： Ｌ Ｌ Ｌ Ａ＝（Ａ１，Ａ２，…Ａ ，Ａ ） ～以 Ａ ＝（ｑｌ，ａｉ２，．．．ａｉｊ，…，ａ ） 以变矩器为例，变矩器轴承振动值３．０００， 变矩器压力值２．２０，变矩器温度值８７℃，假设 Ａ＝（０ １８６，０ １３６，０．１５８，０ １１３，０ １１３，０．１７，０．２４），Ａ ：（０ ３３，０．４７，０．２０）， 然后求出劣化度为： ／ ＝【（３一１）／（６—１）ｒ＝０ １６０ ２：０１８４ ＝０ ４９０ 建立评判模糊矩阵： １ ｌ ｆ（ ）Ｌ２：（ ‘ Ｌ２２） ，＝般（Ｌ２２） ： （上２ ）：ｌ【ｌ０： ０ｌ ０ ｏ ｌ ｌ （￡２ ） ¨（ ）ｒ （Ｌ！ ） （Ｌ２ ）Ｊ ｋｏ ００３ ０．９３８ ０．０６２ ０ ３ 对总成进行评判得： Ｊ １ Ｏ Ｏ Ｏ ｆ Ｂ２＝Ａ２Ｒ２＝［０ ３３ ０ ４７ ０．２０］ｌ １ ０ ０ ０ ｌ ０．００３ ０．９３８ ０．０６２ ０ Ｊ ＝（０．８０１ ０ １８８ ０ ０１２ ０） 同理可得出其他的Ｂ （略） ，最后对整机一级 进行评判： Ｂ＝ＡＲ＝（Ｏ．８４２ ０．１２１ ０．１１ ７ ０．０２８） 数集Ｂ表示整机的技术状态 对状态评语 “好”、“较好”、“一般”、“差”的隶属度 ｂ 、ｂ墩自ｆ、ｂ， ｂ 肇，这为从技术上对设备进行维 修决策提供了依据。 维修级别决策按以下的逻辑判断法来进行。大 修决策：当６ 堆为最大，且ｂ， ＋６ 艘≥Ｋ ，则应安排 大修。项修决策：若整机大修决策否定后，某总成 ｉｆ，ｊｂ 牛为最大，且６ ＋６ 艘≥ ，则该总成应进行项 修。大修和项修的修理范围可由部件劣化度大小来 决定，并注意做同期化处理。 若项修条件不成立，则有三种情况：第一种可 能是仅ｂ 或者仅ｂ 苹＋６ 般≥Ｋ ，则应对劣化度的 变化作预测，并据此做好计划，与此同Ｈ，￣｝ｊｌｌ强监 ・２０・ 测和准备项修；第二种是ｂ川为最大，并ｂ ＿＋６ ≥ ，则表明其技术状况良好，不需项修，可继续 运行；第三种情况是处于中问状况，可继续运行， 但对劣化度超过 的相应部位进行零修，并加强检 查和预报。 在求得上述结果后，应用逻辑判断法并对照所选 值，可以知道该叉车目前不需要安排大修，对变 矩器而言，同样得出不需要项修，且其他零部件的 劣化度不高，可继续使用，其他总成可同理分析。 所取的阀值Ｋ ，Ｋ ，Ｋ３，可在实践中不断修正，以 更符合实际情况。计算机辅助决策系统的程序框 图，如图２所示： 图２决策程序图 ５结语 案例分析表明，虽然目前很多企业对设备管理 重视力度不够，但是只要企业意以到这点或说加大 这方面的资金投入，将会使企业极大的减少资金投 入，同时也使企业不光从技术层面角度去看待设 备，还能从经济的眼光看待企业的长远发展。 参考文献 ［１］ 严志军，严立，朱新河．逻辑决策法与模糊综合评 判在机械设备维修类型决策中的应用…．中国设备 管理，２０００，（７）． ［２］ 何庆．设备点检维修制技术及应用［Ｍ］．北京：机械 工业出版社，２００９． ［３］ 赵维印．日本全员生产维修概况及在中国的应用 ［Ｊ】．工程机械与维修，２００２，（６）． （责任编辑：秦逊玉）
