基于可靠性的设备维修方法在企业中的应用

王 鑫

（甘肃省金昌市金川公司，甘肃金昌 737100）

0 引言

在新时期发展背景下，设备运行逐渐朝向自动化方向发展，而对于一些现代企业来说，其也正在逐渐提高自身对设备维修管理的重视程度，将安全可靠作为新型设备维修方法首要考虑因素，进而不但能对设备使用功能及故障诊断展开有效分析，还能基于故障类型及时提出针对性预防解决措施，优化维修方法，从而最大限度降低设备故障风险，实现设备运行的安全可靠效果，促使企业能够得到快速发展。

1 设备维修方法优化过程分析

设备维修方式优化的目的是基于某种资源制约的条件下，选择最佳的维修方案，使维修停工损失最小。因此，积极构建企业设备维修框架，借鉴以可靠性为中心的维修方法，组织企业设备管理及技术人员对设备及各个部件展开可靠性研究分析，明确不同部件的不同量化参数与设备维修二者存在的关系，构建具有针对性的设备维修数学模型，通过量化研究分析决策并优化设备维修就显得尤为重要。

企业构建设备维修方式优化框架主要目的，是组织和指导企业设备管理及技术人员展开基于设备维修优化的研究分析和形象描述，是一种直观的分析优化方式，主要包括决策节点、机会节点和价值节点等3种节点类型。决策节点主要是对决策人员展开决策行为活动自身状态的一种集中体现，包含部件维修、保障及安全可靠性等内容，重点阐述设备维修频率及类型。机会节点主要是对实际状态的一种描述，可通过随机变量来对其进行表示，其中又包含中继节点和主节点，中继节点就是对设备维修系统中各部件存在特性展开详细介绍，如故障位置、故障数目及总体维修时间等。主节点是对设备维修系统中经济损失情况、工作人员是否存在伤亡、周围环境污染及停工总次数进行表示。价值节点是指设备维修系统合理优化过程中使用到的综合效用函数。因此，设备管理或技术人员就以维修框架为基础，在直观分析的前提下，依据设备或部件特性量化参数与维修指标（经转化后的统一性指标）二者之间存在的函数关系，建设设备维修数学结构模型，计算最优综合效用函数值L。

2 维修优化数学模型

2.1 模型结构阐述

通常来说，企业将安全可靠及经济性作为设备使用和维修的首要考虑因素，因此为了尽可能达到这一管理目标，企业应该确立以设备维修停工损失为设备维修模式的核心参数，构建数学模型并计算最优综合效用函数值，指导设备维修模式的最终决策。将设备维修停工损失设为L，其中又包含环境污染LE、经济成本损失LF、生产损失LP、工作人员安全LS及维修养护费用LM等内容，具体表达公式为L=LS+LE+LP+LF+LMC1NS+C2AE+C3NF+C4HD+C5NS+C6HM，其中，A为环境污染面积，N为资产损失数，H为停工次数，在充分保证该公式准确性基础上对数学模型构建提供有效数据参考。CK表示设备维修优化特性中所产生的单位经济损失，如C1表示的是设备维修安全事故发生带来的经济损失，C2表示的是设备维修造成环境污染带来的经济损失，C3表示的是设备故障损坏带来的经济损失，C4表示的是因设备停工时间过长而带来的经济损失，C5表示的是设备停工一次而带来的资产成本损失，C6表示的则是设备维修优化产生的总成本费用。上述参数数据取值均由企业数据库中历史数据的统计或专家评估所得。

2.2 模型优化分析

根据相关调查数据显示，通常设备运行期间故障出频率与其自身结构分布有着密切联系，并且不同故障类型其相应参数表达形式也是存在明显区别，其中最为常见的便是离散故障分布、连续分布等，离散故障分布又包含泊松分布和二项分布，而连续分布则包含正态分布、威布尔分布、指数分布等类型，基于目前情况来看，指数分布和威布尔分布应用较为广泛，导致这种现象出现的根本原因在于指数分布具有一定无记忆性特点；而威布尔分布则因具有形状参数m，因而在数据模型构建上极具弹性优势。同时设备是否具有较长使用寿命不单单容易受到设计固有可靠性因素影响，还与使用操作期间的维修工作有着密切联系，因此这就需要相关工作人员能够及时掌握设备故障规律，针对设备运行中所包含不同部件的自身可靠性和设备维修工作存在关系展开针对性研究探讨，从而为数学模型优化提供切实可行参考依据。但如果设备在实际运行期间出现故障现象，相关技术人员便要立即采取以下维修策略：基于L公式数值背景下，如果是设备运行时间超出具体维修期限，工作人员可对其进行一些简单维修操作步骤，但如果是重大故障问题则要尽可能将其维修步骤简化，忽略实际设备维修时间，帮助其有效恢复设备运行实际性能，从而便于推动企业设备逐渐朝向安全可靠的可持续发展方向过渡。

3 案例分析

3.1 实际案例

在此以某选矿厂精扫选系统PLC型程控加药机为例展开简要概述分析，该系统主要由给药箱、输液泵、电磁控制阀、液位恒压器、PLC主控系统、工业控制计算机等部件组合而成，具体运行步骤：药箱中的混合药剂通过输液泵、电磁控制阀输送到浮选机，发生一系列化学反应，控制精矿产率及品位。

设备运行期间发生了药剂输送量不足或中断等问题，分析原因：一是电磁控制阀控制系统信号参数失真，电磁控制阀开启不完全；二是电磁控制阀机械故障不能开启。面对此种情况应在预防性维修的基础上及时调整设备维修方式，采取针对性维修措施：①重新结合工艺状况，修订计算机电磁阀控制参数，确保电磁控制阀开启度；②排除电磁控制阀机械故障，使系统恢复正常运行。

3.2 维修优化决策

以PLC型程控加药机过程控制系统中的电磁控制阀为例，展开维修优化分析。该阀一旦其出现问题，不但会影响精矿产率及品位，还会造成生产和维修的巨大经济损失。假如过程控制阀出现故障原因主要在于机械设备磨损严重，那么则可基于威布尔分布原理着手，并在使用过程中对其采取简单预防性维修方式（MA1），在预防维修周期内发生故障时进行最小维修（MA2），同时假设小修时间相对于运行时间很小，可忽略不计。由此可建立维修优化分析框架（图1），其中x1是控制阀故障数，x2是维修时间，y1表示停工次数，y2为设备损坏数，y3是人员伤亡数，y4是停工小时数，y5是维修小时数。

图1 设备维修模式优化框架

基于上述维修优化分析框架可针对预防性维修活动展开量化分析，考虑本案例中设备故障以生产停工损失和维修损失为主。数学模型优化为结合案例实际情况设置数学模型结构参数值：①设备运行时间t处于[0，600]，继而可将运行时间设置为t=600 h；②呈现威布尔故障分布形式；③因受到预防性维修影响导致其无法正常运行，因而可将因停工造成损失设定为1000；④因设备停工而带来的除生产维修之外费用设定为300；最终将相关所得数据全部带入到公式中去计算，得到维修停工损失函数最小值，即与之对应的预防性维修周期数和间隔期，进而极大提升设备维修活动针对性，为企业设备管理实现维修决策提供依据。

4 结束语

基于设备运行角度来说，频繁维修次数并不是一定能保证设备安全可靠性，相反还会大大增加设备维修成本费用，致使设备使用寿命大幅度降低。相关工作人员应积极制定针对性维修方案，将不必要存在的维修步骤彻底取消，基于可靠性前提下合理引进先进决策分析技术手段，进而便于构建完善设备维修优化分析框架，并配置相应数学规划模型，最大限度提高设备应用性能基础上促使其能够安全可靠运行。

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