浮动式预防性维护周期的研究

游近远，金阳光

浙江省中西医结合医院设备部 （浙江杭州 310003）

预防性维护是指以预防故障为目的，通过对设备的检查、检测，发现故障征兆，或为防止故障发生，使其保持规定功能状态，在故障发生之前所进行的各种维护活动[1]。预防性维护需人为规定维护周期，多数医院采用固定周期（生命支持类与急救类设备半年1次，其他高值类或大型设备1年1次），在实际执行中，常常出现同型号设备虽然以同样周期进行预防性维护，但是故障率截然不同的情况。这不但给临床使用带来困扰，也使医工部门工作人员对预防性维护工作产生疑问：依照同样规程管理的设备，为何产生如此不同的结果？

事实上，在相邻领域，随着现代化高精密、高自动化设备的应用，类似的问题已经被越来越多的人注意，并有研究者试图通过建立模型推导并优化预防性维护决策。陶辛阳等[2]提出一种基于健康指数的预防性维护与多目标生产调度联合模型，以健康指数逐渐衰退的单机设备为研究对象，引入役龄递减因子与故障递增因子，建立了设备的修复非新模型，实现了预防性维护的全局多目标决策优化。

在医疗设备管理领域，有研究者引入了基于风险分析[3-4]、层次分析[5]、模糊层次分析[6]等评估分析模型的预防性维护评价体系。但总体而言，以上方法均是基于评分表机制，即从不同方面对设备状况进行评估取得分值后，为其规划出一个维护周期，之后照章执行。此类方法与固定周期的预防性维护方法相比较为先进，但是过于依赖医学工程师的主观评分，且执行步骤较为烦琐，在设备总数繁多、情况繁杂、人力有限的医疗机构，无法及时、灵活地调节预防性维护周期，导致评价结果并不十分精准。因此，有必要探索一种新的预防性维护周期规划方法，通过分析影响设备维护需求的条件并归纳为数学模型，从而标定调节设备维护周期的参数，使之更适应现代化的管理模式[7-8]。本研究首先归纳了若干影响设备故障率的因素，并将影响因素与设备既往故障率量化换算为计算系数，从而实现将预防性维护周期规划公式化或依靠信息化管理系统实现半实时乃至实时的预防性维护周期规划。

1 影响设备故障率的因素分析

本文通过总结工作经验并查询文献，将影响设备故障率的因素归纳为设备使用年限、使用频率、大修/更换主要配件情况及人为因素四种。其中，人为因素属于设备使用培训的一部分，也是实际设备管理中的一个重要问题，长远来看可以将其纳入年度计划与预防性维护工作一起作为设备管理统筹的一部分，但毕竟不属于预防性维护工作内容，在此略过不论。使用年限对于设备故障率的影响在一台设备投入使用的前期并不明显，几年后逐渐发展为近似线性关系，使用愈久，部件老化愈严重，从而使得设备故障率愈高；但使用年限对于设备故障率的影响并非完全是线性的，还受到各种因素的干扰，比如更换设备主要配件可明显降低设备故障率。使用频率对于设备故障率的影响同样是近乎线性的，使用频率越高，设备的老化越快，故障越多；但我们在实际工作中发现，闲置过长时间的设备也会出现故障增多的情况，其原因包括长期缺电情况下蓄电模块功能丧失、半导体元件性能下降、电容电解液失效、印制电路板PCB 引脚积尘锈蚀等，可以通过科室设备使用率考核、设备购置论证等工作预防以上情况的发生，但对于一些确实需要购买以防患于未然，而非特殊情况无需使用的设备，需要加强预防性维护工作，以有效降低故障发生率。

简单来说，使用越久、越频繁、近期故障越多的设备，其维护周期应越短；相反，新购置、使用率低、机身新配件比例高的设备，其维护周期越长。但需要注意的是，设备使用率低于某阈值后，其维护周期反而应适当缩短。

2 调节预防性维护周期的参数试标定

通过分析影响设备故障率的因素，我们得到了关于预防性维护周期规划时应当考虑的几个量，其中有正相关的量，也有负相关的量，这为实现预防性维护周期的调节提供了依据，将这些相关量量化为相应的系数，即可有效调整设备预防性维护周期的长度。设备类别、使用年限、使用率、故障率等参数向周期计算系数的转化过程如下。

2.1 设备类别

常规的预防性维护周期包括半年、1年、2年等，故将基础周期标定为T0=0.5年=183 d，由此引入设备类别系数n，生命支持类、急救类设备的类别系数n1=1，高值类设备类别系数n2=2，无需进行预防性维护或暂时不纳入预防性维护范围的设备类别系数n0=0，nx×T0即为设备的预防性维护基础周期。

2.2 设备使用年限

2.3 设备使用率

2.4 设备故障率

设备预防性维护的目的是降低故障率，因此决定维护频次的过程也必须参考设备过往的故障率。我们必须明确，设备的使用过程本质上是一个混沌系统，故障率无法为0，只能尽量被降低，达到可以被接受的范围。为简化计算，我们初步认为每月1次故障是相对健康的设备状态，设设备的故障次数为P，6个月内每发生1次故障，则P的值+1，发现大修、更换重要零部件的情况再+1，由此初步标定设备故障率系数np=1+（P-6）/10 。

2.5 设备预防性维护周期

3 小结

本研究介绍了预防性维护工作中遇到的维护周期规划的问题，并由此产生思考，尝试通过建立数学模型的方式，将归纳出的制定预防性维护计划时应当考虑的参数转换为对应的系数，进而达到以公式计算设备预防性维护周期的目的。下一步，我们将通过研究证明系数标定的合理性，进而可借助计算机信息化系统的便利，半实时乃至全实时地实现设备预防性维护周期的调整。