TCO ：设备资产管理在新形势下的新思维

特邀撰稿人：SKF集团旋转设备性能专家团队 董良博士

在通讯和交通技术进步的推动下，精神和物质产品的流动冲破区域和国界的束缚，扩展到了地球上每个角落。交通的进步促进了人员和物质产品的全球化，而以互联网为代表的通讯技术的进步则促进了信息和知识产品的全球化。因此，世界进入了全球化的时代。

世界正在从工业社会进入到知识社会（也称后工业社会）。美国哈佛大学教授、著名的社会学家和未来学家丹尼尔·贝尔在他的《后工业社会的来临》（1997:9）一书中说：“如果工业社会以机器技术为基础，后工业社会则是由知识技术形成的。如果资本与劳动是工业社会的主要结构特征，那么信息和知识则是后工业社会的主要结构特征。” 知识社会的特征是社会以知识经济为主体，强调借由知识的不断创新、累积和应用，引导产业从产品生产经济转向服务经济，从而促进组织和社会的成长与发展。而眼下知识社会最热门的现象就是大数据、云存储、云计算、信息化、数字化、网络化、智能化等。为了顺应和引领时代的发展，各国政府相继提出了未来的发展战略：例如德国的工业4.0，美国的工业互联网+，以及中国制造2025。

改革开放40年给中国带来了翻天覆地的变化。笔者恰好是恢复高考后的第一批大学生，1978年初入学，经历了本科、硕士、留校当老师、出国留学、读博和工作、回国工作和生活，亲身经历了中国这40年的高速发展、国力的提升、以及人民生活的改善，与西方发达国家生活水平差距的不断缩小。中国正在利用后发优势，弯道超车，通过中国制造2025战略规划的实施以及数字化和智能化的推进，把中国制造业做大做强。

当下全球化和知识社会的新形势对中国工业市场产生了巨大的影响。典型的现象是产品丰富、反应迅速、产能过剩和价格透明，进而客户对制造商/供货商的要求越来越苛刻。这对传统的关注产品和销售的企业经营模式提出了巨大的挑战。企业都在思考和探索新的经营战略和业务模式来应对市场的变化和满足客户的需求。

TCO与设备资产管理

企业的使命是为股东、员工和社会提供价值，而企业存在和发展的基础是利润。如何在新形势下增加利润是企业决策者以及所有员工都在思考的问题。企业投资购买、运营和维护生产线装置和设备，以期生产出符合质量要求的产品并销售得到收入并实现盈利。图1示意了企业设备资产管理和企业财务策略及企业目标之间的关系（威尔曼 2015《对标最佳实践：维护维修、可靠性和资产管理》）。可以看出企业增加利润源于两个方面，即增加收入和减少费用。增加收入源于增加设备可用度和产能，而减少费用则要减少运维成本和投资的资金成本。这就是管理企业全部设备资产、一类设备或一台设备的原则。

提升利润和股东价值导致公司采用绩效指标如资产回报率（Return on Assets - ROA）。用最简单的术语来说，这个指标是利润除以提供利润的资产的投资，这是公司和股东都关注的。

与设备资产管理相关的另一个词是总拥有成本，英文是Total Cost of Ownership,简称TCO。图2示例了TCO由3部分构成，即拥有成本、故障成本和合规成本。表1解释了图1中TCO的成本元素。

TCO的成本元素在企业里通常是由不同的职能部门管理的，可能涉及生产、质量、维修、采购、财务、库存和安全环保等。每个部门都有自己的评价和考核的绩效指标以及管理方法，例如采购的低价中标、维护维修的年度费用、库存的资金占用和周转率、生产的停机时间、产品的不合格率等等。而TCO则是从财务的角度（成本）用一个指标把和设备相关的投入和产出的损失归纳在一起。

有2种方式计算TCO，即一定时间段和全寿命周期。设备/部件寿命长短不同，几个月到几十年不等。如果是全寿命周期TCO，那就是全寿命周期费用LCC（Life Cycle Cost）。准确的TCO/LCC数据可能要等太多年，这或许是LCC没有得到广泛应用的原因，而企业财务通常以月、季和年为单位，相应的TCO则需要将设备投资成本则算到相应的时间单位。

图2把故障成本和OEE联系在一起。OEE（Overall Equipment Efficiency）设备综合效率是评价设备效率的综合指标。OEE是设备开机率、生产效率（生产时间/开机时间）以及产品合格率三者的乘积。而设备故障可能直接影响到设备开机率和产品合格率，进而减少OEE、产量、收入和利润。通常，故障成本是TCO的主要部分。

图1 企业资产管理和企业目标及财务策略的关系

图2 TCO的成本元素

总体说来，和财务、生产、质量、营销、人力资源等管理相比，企业设备资产管理是最不成熟的。按照设备维护维修成熟度递进等级，救火式、预防性、预测性和主动可靠性，大多数企业介于救火式或预防性维修阶段。成熟的管理是有规范化的标准体系，但大多数企业、甚至一些产品一流的企业都没有，或很不完善。但这恰恰是企业可以挖掘的利润空间，因为销售收入只有一小部分是利润，而节省下来的是净利润。另一方面，销售价格是市场决定的，无法控制，而设备管理的成本是企业可以控制的。

举一个实际例子来说明。一家经营和设备管理都做得很好的造纸企业，需要避免纸机生产线上一台ABB交流电机(1380千瓦)的非计划停机，因为一次非计划停机可能造成超过20个小时的生产损失。查看故障和工单历史发现，该设备非计划停机的主要原因是轴承失效，该电机2005年5月开始服役，第一次轴承故障出现在2011年11月，轴承寿命为6.5年。此后，尽管选择同样型号的SKF轴承，用同样的润滑脂，不论是自己还是外委更换，轴承寿命都只有2～3年！为什么轴承寿命会有2～3倍的差异，为什么ABB电机原始安装的轴承寿命更长呢？而且一个普遍的现象是原厂装配的部件的寿命通常比后来更换的相同备件的寿命要长很多。

表1 TCO成本元素的说明

图3 轴承失效的主要原因

图4 轴承全寿命阶段及SKF的能力

我们知道，轴承的全寿命周期管理包含选型、安装（密封、润滑、调试）、状态监测/故障诊断/有效剩余寿命预测、维护（再润滑、点检）、再修复、报废等阶段。

有统计表明，轴承失效的主要原因是润滑、安装、污染和疲劳（图3）。请注意，只有疲劳失效是轴承达到了设计寿命，其它原因都将造成轴承使用寿命缩短。而疲劳失效的轴承只有9%，91%的轴承是因其他问题缩短了寿命。

轴承是旋转设备的心脏。轴承故障不只是电机的主要原因，而且是其它旋转设备例如齿轮箱、联轴器、泵、风机、压缩机等通用和专用设备停机和影响正常生产的主要原因之一。

旋转设备可靠运转是制造型企业，尤其是连续生产线型制造企业生产和盈利的基础，也是这类企业设备资产管理工作的关注点之一。一条生产线的正常运转，需要每台设备上的每个部件都正常工作。故障的原因通常是某一个（或几个）部件失效了，而很少有设备、系统或生产线发生故障停机而没有任何部件失效的情形。从这个意义上说，设备资产管理的基础和抓手是零部件管理。更进一步说，是零部件/备件的寿命管理。因为，如果所有部件，尤其是关键部件都能够实现其设计的寿命，那么在两次计划性的停产检修期间就不应该发生零部件失效需要停机更换的情形。这将直接影响到TCO所有成本元素：

（1）减少、甚至避免设备（计划和非计划性）停机对OEE和生产的影响。

（2）减少备件的消耗以及相应的材料、人工等消耗，即降低维修费用。

（3）现场维修工时减少有助于减少安全/健康事故的数量（统计指标：总事故量/百万工时。环境不变的条件下，工时减少，事故量也减少）。

（4）备件消耗减少所以可以减少备件的库存量。

所以，延长关键零部件/备件的寿命是降低设备TCO在操作层面的抓手。因此，是改善企业设备资产管理的着力点。

设备资产管理的新思维

在新形势下，企业应该如何管理好设备资产，既能够保障产品质量和增加产量(OEE)，同时又能降低运维成本和资金成本（备件库存和新投资）？笔者认为，新形势下企业内部设备资产管理的新思维是：

（1）目标 —— 增加企业盈利能力：重视设备资产管理对企业净利润的贡献：①节省的就是利润；②而且是由企业控制的；③有非常大的改善空间。

（2）战略 —— 采用TCO指标评价和考核企业设备资产管理。

（3）着力点：设备的全寿命周期管理。

（4）抓手：延长关键零部件（备件）的使用寿命。

（5）措施：

①丰富和应用设备/备件使用阶段的技术和知识；②设备健康管理：状态监测、故障诊断、有效剩余寿命预测；③大数据、数字化、智能化、机器学习。

制造型企业服务化的新思维

前面探讨了企业在新形势下从改善设备资产管理的角度增加企业利润和提升竞争力的新思维，那么SKF这样的工业零部件制造型企业该怎样转变经营战略和业务模式来适应市场的变化和满足客户的新需求呢？

知识社会的特征是社会以知识经济为主体，强调通过知识的应用和创新，逐步实现产业从产品生产经济转向服务经济，目标在于帮助客户实现产品自身的价值。企业设备资产管理的使命在于保证设备可靠和低成本运行，目标在于实现资产回报率的最大化和TCO最低。而现实距离目标有着非常大的差距，例如绝大多数轴承都是短寿的，即由于安装不善、密封或润滑不良等原因夭折了。而关键零部件失效是设备故障进而影响产品质量和产量的最重要原因。

图4的上部分示意了轴承全寿命的主要阶段和主要工作，每个阶段的每项工作的质量都直接影响着轴承的寿命。而大多数企业只有安装和补充润滑，这可能是绝大多数轴承短寿的主要原因。要真正实现轴承设计的寿命，就需要在每一阶段运用正确的产品、技术和服务做好每一项工作。而核心是知识和知识应用，例如轴承安装、密封和润滑、健康管理和再制造。SKF在110多年的历程中，沉淀、积累和固化了轴承设计、制造和使用以及全寿命周期管理领域的技术和知识。这些恰恰是现今客户改善企业设备资产管理所迫切需要的！

需要特别指出的是在知识社会及数字化和智能化大潮中，设备健康管理，尤其是轴承的智能化状态监测、故障诊断和有效剩余寿命的预测对于企业设备资产管理的重要性和价值。不言而喻，随时掌握设备尤其是关键设备的健康状态对于避免非计划停机、优化生产和维护维修的计划以及资源的调度是非常重要的。因此，越来越多的企业投资上线了一些设备状态监测系统，但面临的一个共同难题是缺陷的发现率和故障判断的准确率不高，也就意味着投资回报率不高。但是，采用大数据、数字化和机器学习探索智能化的设备状态监测和故障诊断正在兴起并在引发这个领域的革命！它的成功和应用将不断提升缺陷的发现率和故障诊断的准确率，而其自动化和自学习的能力将极大地提升设备健康管理的效率和效益。谁能率先突破，谁将占领这个领域的巨大商机！

为了在全球化和知识社会的新形势下适应市场的变化和满足客户的需求，SKF提出了旋转设备性能REP(Rotating Equipment Performance)的新经营战略和业务模式。这实际上就是新形势下新思维和新举措的体现。

（1）使命：让世界可靠运转。

（2）愿景：成为轴承业务无可争议的领导者。

（3）目标：通过REP降低用户的TCO。

（4）战略：通过REP业务模式扩展产品制造到产品使用的价值链。

①着力点：提升旋转设备的性能；②抓手：延长关键轴承的使用寿命。

（5）核心能力：

①轴承及旋转设备使用阶段的产品、技术和知识；②设备健康管理：状态监测、故障诊断；③创新：大数据、数字化、智能化、机器学习。

我们用案例来展示一下制造业企业服务化为客户企业带来的经济效益。

案例：SKF帮助国内一家钢厂实现企业设备资产全寿命周期管理，内容包括改进设计、安装、润滑、密封、信息化、状态监测、人员培训等。以2010年为例，年度TCO降低1174万，其中避免产量损失271万，维护维修费421万，大修费482万。设备故障率3年内从 2.04% 降低到 0.08%，见图 5。

我们正处在全球化和知识社会的新形势下，为了应对新形势下市场的变化和不断满足客户的需求，SKF提出旋转设备性能REP的新思维和新战略。旨在落地产品的全寿命周期管理、延长从产品制造到产品使用的价值链和推进制造企业服务化的进程。通过整合SKF在110多年积累和固化的轴承和旋转设备全寿命周期管理方面的产品、技术、知识和服务，提供客户化的解决方案，帮助客户不断降低企业设备资产相关的TCO，增加利润和竞争力。着力点在于改善旋转设备的性能，而抓手是延长轴承的使用寿命。