用层次分析提升润滑质量的一个实例

2020-01-01冯彦辉

润滑油 2019年6期

冯彦辉

(中国石化润滑油有限公司上海分公司，上海 200137)

0 引言

制造企业质量管理要抓住影响产品质量的关键因素，设置质量管理点或质量控制点。生产制造现场在一定时期、一定的条件下对需要重点控制的质量特性、关键部位、薄弱环节以及主要因素等采取特殊的管理措施和办法，实行强化管理，使企业生产处于良好的控制状态，保证规定的质量要求。

润滑是设备维护管理工作的重点，可以设置为质量管理点。作业区的设备润滑质量能保证设备的正常运行和生产任务的顺利完成，保证必须的设备完好率，确保设备安稳长满优运行。提高设备润滑质量，需要专业技术人员、质量管理人员和润滑解决方案提供方对生产整体做出系统分析，找出重点部位和薄弱环节并加以控制[1]。

设备润滑质量管理要围绕价值来思考工作方法，以效益为核心来指引工作方向，在保证机械设备安全、经济、环保、稳定运行的前提下，找到检修成本控制的平衡点，同时达到最佳的设备综合效率与最小的检修成本。

1 建立润滑质量的层次分析模型

1.1 建立层次结构

层次分析法(AHP)是一种定量与定性相结合的多目标决策分析法，将决策者的经验给予量化，这在目标结构复杂且缺乏必要数据的情况下较为实用[2]。这种方法的特点是在对复杂的决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上，利用较少的定量信息使决策的思维过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法。尤其适合于决策结果难以直接准确计量的场合。应用AHP解决实际问题，首先明确要分析决策的问题，并把它条理化、层次化，理出递阶层次结构。AHP要求的递阶层次结构一般由三个层次组成：目标层设定问题的预定目标，准则层设定影响目标实现的准则，措施层设定促使目标实现的措施。AHP算法的步骤是：(1)将每一层次的各要素相对于上一层次的各要素进行两两比较判断，得出相对重要程度的比较权重；(2)构造成对比较矩阵；(3)计算最大特征根以及相对应的特征向量，进行层次单排序；(4)得到各层要素相对于上一层某要素的重要性排序；(5)自上而下用上一层各要素的组合权重为权数，对本层次各要素的相对权重向量进行加权求和，进行层次总排序，得出各层次要素相对于系统总体目标的组合权重；(6)根据最终的权重大小进行方案排序。

将有关的各个因素按照不同属性自上而下地分解成三个层次，同一层的诸因素从属于上一层的因素或对上一层因素有影响，同时又支配下一层的因素或受到下一层因素的作用。最上层为目标层，中间是准则层，最下层为措施层。基于设备完好率的润滑质量层次分析，目标层为设备完好率最优A；准则层为润滑标准B1，润滑技术B2，设备管理B3,润滑制度B4；措施层为技术人员C1，质量管理C2，润滑方案C3。基于设备完好率的润滑质量层次分析图见图1。

图1 基于设备完好率的润滑质量层次分析

1.2 构造成对比较矩阵

从层次结构模型的第二层开始，对于从属于(或影响)上一层每个因素的同一层诸因素，用成对比较法和1～9比较尺度构造成对比较阵，直到最下层。层次结构反映了因素之间的关系，但准则层中的各准则在目标衡量中所占的比重并不一定相同，在决策者的心目中，它们各占有一定的比例。

在确定影响某因素的诸因子在该因素中所占的比重时，遇到的主要困难是这些比重常常不易定量化。当影响某因素的因子较多时，直接考虑各因子对该因素有多大程度的影响，常常会因考虑不周全、顾此失彼而使决策者提出与其实际认为的重要性程度不相一致的数据，甚至有可能提出一组隐含矛盾的数据。为此，采取对因子进行两两比较建立成对比较矩阵的办法。即每次取两个因子xi和xj，以aij表示xi和xj对因素的影响大小之比，全部比较结果用矩阵(aij)表示，称为判断矩阵。容易看出，若xi与xj对判断矩阵的影响之比为xi/xj，则xj与xi对因素判断矩阵的影响之比应为xj/xi。从心理学观点来看，分级太多会超越人们的判断能力，既增加了做判断的难度，又容易因此而提供虚假数据。Saaty等人还用实验方法比较了在各种不同标度下人们判断结果的正确性，实验结果也表明，采用1～9标度最为合适[3]。

构造判断矩阵的方法是：每一个具有向下隶属关系的元素(被称作准则)作为判断矩阵的第一个元素(位于左上角)，隶属于它的各个元素依次排列在其后的第一行和第一列。填写判断矩阵大多采取的方法是：向填写人(专家)反复询问，针对判断矩阵的准则，对其中两个元素进行两两比较哪个重要，重要多少，对重要性程度按1～9赋值。因此，经常采用如表1所示的重要性标度方法。

表1 判断矩阵重要性标度赋值

通过上海市润滑油品行业协会、中国机械维修协会设备工程分会、中国设备管理协会等单位组织油品专家、设备专家和管理专家进行调查研究和技术研讨，给出量化指标数值，数字越大，证明行要素比列要素越重要，最大为9，表示极端重要；最小为1，表示同等重要。倒数表明相对不重要程度，1/9最不重要。采用同一说明文字，注意使各位专家保持判断的一致性和连续性。对每一个数字采用三点估计法，即均值(或估计值)=(最大估计值+4×估计值的中间值+最小估计值)/6。对四个准则层相对于目标层的重要性，构建判断矩阵A-B，见表2。

表2 四个准则层相对于目标层的判断矩阵A-B

对三个措施层相对于四个准则层的重要性，分别构建判断矩阵B1-C，判断矩阵B2-C，判断矩阵B3-C，判断矩阵B4-C，见表3～表6。

表3 措施层相对于“润滑标准”准则的判断矩阵B1-C

表4 措施层相对于“润滑技术”准则的判断矩阵B2-C

表5 措施层相对于“设备管理”准则的判断矩阵B3-C

表6 措施层相对于“润滑制度”准则的判断矩阵B4-C

1.3 层次分析法的运算

对于每一个成对比较矩阵计算最大特征根及对应特征向量，利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率做一致性检验。若检验通过，特征向量(归一化后)即为权向量：若不通过，需重新构造成对比较矩阵。

计算最下层即措施层对目标层的组合权向量，并根据公式做组合一致性检验，若检验通过，则可按照组合权向量表示的结果进行决策，否则需要重新考虑模型或重新构造那些一致性比率较大的成对比较阵。

1.4 层次结构图的分析结果

经过层次单排序、层次总排序及其一致性检验，利用层次结构图绘出从目标层到方案层的计算结果，即层次总排序表，见表7。也可采用特征向量法和熵权法相结合来构成组合权重[4]。熵最先由申农引入信息论，目前已经在工程技术、社会经济等领域得到了非常广泛的应用。熵权法的基本思路是根据指标变异性的大小来确定客观权重。一般来说，若某个指标的信息熵指标权重确定方法之熵权法越小，表明指标值的变异程度越大，提供的信息量越多，在综合评价中所能起到的作用也越大，其权重也就越大。相反，某个指标的信息熵指标权重确定方法之熵权法越大，表明指标值的变异程度越小，提供的信息量也越少，在综合评价中所起到的作用也越小，其权重也就越小。

表7 基于设备完好率的润滑质量层次总排序

表7可以得出本次润滑质量方案设计的结论，专业技术人员对基于设备完好率的润滑质量贡献率应为21.1%，质量管理人员对基于设备完好率的润滑质量贡献率应为25.7%，润滑整体解决方案对基于设备完好率的润滑质量贡献率应为53.1%。在企业生产计划安排、设备维修保养、质量管理体系设计、采购润滑油品、采购润滑整体解决方案、润滑质量考核指标设计、企业设备管理考核等方面，都要依此比例作为基本指导方向。

2 润滑质量以设备完好率最优为基本目标

AHP法是一种系统性的分析方法，把研究对象作为一个系统，按照分解、比较判断、综合的思维方式进行决策，成为继机理分析、统计分析之后发展起来的系统分析的重要工具。系统的思想在于不割断各个因素对结果的影响，而层次分析法中每一层的权重设置最后都会直接或间接影响到结果，而且在每个层次中的每个因素对结果的影响程度都是量化的，非常清晰明确。这种方法尤其可用于对无结构特性的系统评价以及多目标、多准则、多时期等的系统评价。AHP法是一种简洁实用的决策方法，既不单纯追求高深数学，又不片面地注重行为、逻辑、推理，而是把定性方法与定量方法有机地结合起来，使复杂的系统分解，能将人们的思维过程数学化、系统化，便于人们接受，且能把多目标、多准则又难以全部量化处理的决策问题化为多层次单目标问题，通过两两比较确定同一层次元素相对上一层次元素的数量关系后，最后进行简单的数学运算。计算简便，并且所得结果简单明确，容易为决策者了解和掌握。AHP法所需定量数据信息较少，主要是从评价者对评价问题的本质、要素的理解出发，比一般的定量方法更讲求定性的分析和判断。由于层次分析法是一种模拟人们决策过程的思维方式的一种方法，层次分析法把判断各要素的相对重要性的步骤留给了大脑，只保留人脑对要素的印象，化为简单的权重进行计算。这种思想能处理许多用传统的最优化技术无法着手的实际问题。通过对复杂问题的分析，首先明确决策的目标，将该目标作为目标层(最高层)的元素，这个目标要求是唯一的，即目标层只有一个元素。

润滑技术的研究和应用方案包含技术性与经济性两个方面的完美结合，体现在润滑生产、应用系统，包括产品寿命、设计、销售、应用和服务等各个方面[5]。不仅包括满足润滑设计的主要要求，而且包括对实际应用要求的主要功能管理，如轴承、密封、管理和检测等等。润滑技术服务提供可靠的润滑技术、润滑产品、润滑设备、检测设备，还能提供政府项目合作、咨询、论证、合同节能以及系统的润滑管理培训、技术咨询和现场管理方案等。先进润滑技术带来的不仅仅是直接节能，而且可以实现每道工序、工业环节及各产业链重复循环节能增效，改变机械设计、制造和应用及管理理念，改变石油炼制、冶金、机械制造、运输等基础产业结构，改变经济增长方式，甚至改变人们的生产生活方式。润滑技术服务通过应用先进润滑技术，显著提高机械设备的极压抗磨性能，减少摩擦磨损，减少动力损失，延长润滑介质寿命，降低恶性机械事故发生概率，延长设备寿命，减少能耗，提高能效，减少排放，实现巨大的经济效益。

3 保障设备完好率的四个衡量准则

为了实现设备完好率最优化，可以从润滑质量标准、合理润滑技术、设备润滑管理、润滑管理制度四方面进行综合衡量。

3.1 润滑质量标准

润滑质量标准中，润滑技术标准规定单机的润滑部位、润滑点数、润滑材料、润滑方式、加油周期和清洁周期等。润滑管理标准则规定各类单机使用、维护和管理人员的润滑工作职责、权利以及具体的润滑工作注意事项等。设备使用、保养与维修标准，包括设备利用指标、设备保养规程、设备检查规程、设备维修规程等。

积极实施油液检测技术，为制定合理润滑方案提供科学根据[6]。先进油品监测仪器可以解决润滑油中磨粒的监测，并能根据油品物理和化学测试确定润滑油组分和性能的变化。油液检测技术能够为企业制定合理的换油周期并为换油指标提供科学依据，及时发现设备用油的恶化程度和污染原因，从而检测诊断设备主要摩擦副的磨损失效情况，为企业制定合理润滑方案提供科学根据。

设备润滑的检测是设备润滑管理一个不可缺少的环节。由于受到内外界因素变化的影响，设备润滑油会逐渐发生物理和化学反应而变质，生成有害物质，从而劣化设备技术状态，缩短设备使用寿命，甚至发生设备事故。润滑油变质的原因很多，而氧化、水分增加及杂质混入是较为重要的因素。为保证设备的正常运行，必须加强与规范对设备润滑的检测。如能同步使用目测诊断或油质快速分析仪等多种方法，同时进行设备润滑状态监测,才能确保设备可靠润滑。

3.2 合理润滑技术

合理润滑技术是企业降低维护成本，提高设备利用率和安全系数，实现节能减排的重要手段。制订先进的、合理的润滑油标准，培养专业的润滑人才，将机械、润滑、密封三要素进行系统的合理运用是我国润滑业界亟待解决的问题。

采用先进润滑技术产品的重大意义在于，可实现每个工序环节、工业环节及各产业链的重复节能增效[7]。先进润滑技术产品能够满足强冲击、重负荷和高速度等苛刻条件下的润滑需要，为机械和载运等装备向低能耗、高可靠性和长寿命方向发展提供强有力的技术保障。据测算，在目前的能源和资源消耗水平下，在全国范围内推广先进润滑技术及产品，不仅可以增加国民生产总值，而且可以降低各工业环节的单位能耗，产生巨大的“润滑经济”效应，合理润滑技术将是促进国民经济长期稳定增长的重要战略和技术手段。

3.3 设备润滑管理

设备润滑管理既要给设备提供正确润滑、减少和消除设备磨损、延长设备使用寿命，保证设备正常运转、防止发生设备故障和降低设备性能，又要减少摩擦阻力、降低动能消耗，合理润滑，节约用油，避免浪费，还要提高设备的生产效率和提高产品加工精度，保证企业获得良好的经济效益。

预先养护是通过对导致设备损坏的根源性油品参数进行检测并控制，延迟失效发生，把故障的苗头消灭在萌芽阶段，最大限度地减少停机维修带来的损失。通过实施油品状态监测和污染控制技术，不断消除被动维修，不断优化定期维修的周期，最终完成企业维修策略的战略转变。

3.4 润滑管理制度

为使设备润滑管理工作有章可循，企业应建立健全各项设备润滑管理制度，包括润滑材料供应的管理制度、润滑站管理制度、设备清洗换油制度、废油回收及再生管理制度。设备在生产期间，应规范和认真执行设备润滑管理制度。

专职润滑管理人员根据油质状态监测换油的科学方法，组织润滑业务学习，普及润滑知识，总结并积极推广先进的科学技术。根据设备各部件的润滑要求，确定油品的使用、配制或代用，解决润滑技术问题。熟悉设备的润滑状况和所需润滑油的油质、油量的要求，对于失效的润滑油做好废油的回收再利用工作。坚持对设备进行巡视检查和油液监测工作，仔细查看润滑点的各个注油器或油泵的工作情况，发现问题，立即解决，及时排除润滑故障，改善密封状况，消除润滑系统的跑、冒、滴、漏现象。

设备操作人员在设备开车前，仔细检查设备的供油情况，发现故障，立即报告有关管理人员，由维修人员进行检修。在检修工作未完成之前，不得启动设备。按照设备润滑示意图，根据润滑“定人、定时、定质、定量、定点”的“五定”原则，对各个润滑部位进行润滑。定期清洗设备油毡、油线、油孔、油标、滤油器等。维护好设备的润滑装置，如油杯、油嘴等。

4 实现设备完好率最优目标的具体措施

实现设备完好率最优化的目标，具体措施方面，需要生产企业运营的专业技术人员进行设备的综合运用计划、合理使用机械设备，也需要质量管理人员以质量管理体系标准和设备管理标准为基础，建立既保证产品质量又保障设备质量的方法，更需要润滑油公司提供润滑剂的选择、监测、优化、更换的综合润滑解决方案[8]。专业技术人员、质量管理人员、润滑油公司三方面的通力合作，才能从根本上保证实现设备完好率最优化。

4.1 专业技术人员保持设备的良好润滑状态

设备维修方法和润滑方法是否正确，对摩擦副磨损状况影响极为重要，维修过程是否洁净、揩布是否清洁等都会影响磨损过程。在维修中，应认真做好配件和润滑油的更换工作，更换配件时擦拭揩布一定要清洁，重要部位的揩布应先清洗后使用，避免尘埃污染配件，新更换的配件其润滑部位要彻底清洁，安装部位也要彻底清洁。对于齿轮箱更换齿轮，应磨合后重新清理并更换润滑油后再投入正常运行。更换轴承时若是密封轴承，其轴承已加入了润滑脂，不必再加入润滑脂，安装时保护密封盖，注意不要损坏，以免润滑脂溢出和尘埃入侵；且在安装时不得采用热装，以防止润滑油脂熔化溢出。同时更换轴承时要注意清洁工作，润滑油脂中的尘埃、杂质或水分对轴承的磨损较大，当杂质的含量增加至0.5%时磨损可增加5～10倍。润滑脂的加入量要适当，一般为轴承空腔的1/2 ～ 1/3。

以空压机润滑技术管理为例,从正确选油用油开始,进行在线设备用油检验监测,时时修订润滑卡片，在线空压机设备取样分析,实施监督检查“六步走”管理，能够更好地保持设备良好润滑状态。

4.2 质量管理人员运用质量管理方法保障设备完好

质量管理人员提出润滑服务质量的要求，润滑服务最表层的内涵应包括服务的安全性、适用性、有效性和经济性等一般要求。实行润滑服务承诺制是一种有效的方法[9]。

(1)制订高标准,如无条件的满意度保证、针对运送时间的单项服务、提供商标准保证等，使顾客所期待的与实际得到的服务都能保持一致。(2)不惜付出相当的赔偿代价，可以吸引心存不满的顾客主动前来抱怨、有效地挽回失望的顾客，刺激企业记取失败的教训。(3)特别情况特别处理,较高层次的主管出面处理，可采取适当措施，更可以实际了解顾客的不满。(4)提供简洁的保证，必须言简意赅，让顾客一看便知。简化顾客申诉的程序,尽量减少申诉过程的不便，才不致既流失顾客，又失去从申诉中学习改善的机会。

4.3 定制润滑服务质量的解决方案

为充分发挥机械设备的效能，提高设备的使用可靠性，润滑技术主要在设备润滑管理的基础上，借助设备管理计算机系统实现单机管理，推行“按技术状态用油”，为每一台设备“量身定做”润滑方案，使设备润滑状态最优化；正确使用好润滑油及添加剂，对机械进行不解体维修保养，减少“跑、冒、滴、漏、渗”现象，降低设备维修费用。

设备润滑机理革命带来了用油高性能化。当今机械设备发展的趋势，正向着质量轻、体积小、负荷大、效益高、长寿命发展。润滑油必须更新换代，来适应设备向高参数发展，首先油中加了高效添加剂，形成了吸附膜层,有比流体润滑膜更为稳定和可靠的润滑作用。润滑油公司的综合润滑服务方案，要从合理润滑全过程出发，包括正确选油、规范用油、合理加油、监测油品、发现不合格油品、下达整改技术通知单、更换不合格油品、回收废油。