装备能力保障指数赋能制造服务业高质量发展

王继宏，杨明波，田路兵，官 棠

（1.中国机电一体化技术应用协会，北京 100120；2.淄博索雷工业设备维护技术有限公司，山东淄博 256414；3.上海士翌测试技术有限公司，上海 201204）

0 引言

伴随制造业数字化、网络化、智能化的进程加速，尤其是工业互联网的创新发展，制造业生产方式和业务形态正在发生根本性变革，制造系统及装备的可靠、稳定和高效运行成为夯实融合发展的重要支撑。进一步推动制造服务业、装备服务型制造等现代服务业供给质量和供给效率改革，是推动绿色低碳转型与制造业高质量发展的重要举措。

长期以来，衡量制造系统在装备建设与运维能力方面缺乏科学统一的衡量指标，致使智能制造的可靠性和维修性能力参差不齐，工业互联网应用场景单一，制造服务业高质量发展与创新受阻。

1 装备能力保障指数的基本指标

1.1 MTBF 与MTTR

衡量制造系统及装备指标中MTTR（Mean Time To Repair，平均故障修复时间）和MTBF（Mean Time Between Failure，平均故障间隔时间）是两组有代表的指标，其中：MTBF 指可修复装备两次相邻故障之间的平均时间。MTBF 是衡量装备的可靠性指标，单位为“分钟”。它反映了装备在设计制造和使用维修与维护的时间质量，是体现规定时间内保持功能的一种能力。

MTTR 指观测时间内装备发生单次或多次停机故障到故障隔离排除恢复功能的平均时间。MTTR 是衡量装备的维修性指标，单位为“分钟”。它包含了故障发现、报告、响应及获得图纸、资料和工具的管理延误时间，获得备件的供应延误时间，以及包含拆卸接近故障件、诊断、修复或更换、验证和校准的维修时间，是体现制造企业内部维修与管理和外部维修服务水平的综合能力。

1.2 装备可用度（A）

从以上两组指标分别来看，MTBF 越大越好，MTTR 越小越好。整体来看：大和小的数值需要在合理的数值范围。单靠这两个指标，综合评估装备能力仍有不足，为此，必须引进另外一组指标：装备可用度。装备可用度（Availability）是度量系统制造系统性能好坏的关键指标，装备可用度是指在任意时间内，制造系统处于正常状态的概率。

从式（1）可以得出：①可用度是小于1 的数值，这就能实现对同类装备、不同的产线、不同的生产车间以及不同的工厂和车间对装备能力进行横向比较；②可用度是一组时间维度的动态综合值，在不同的时间维度，在开展月度、季度和年度比较时，要想让可用度数值更高，须加强对装备采取主动性的预防性和预测性维修，以获得更高的可靠性（MTBF 向上）；并强调事后维修的组织应急能力，以获得更快的维修性（MTTR 向下）；③一些特殊领域，如电力能源、石油化工以及智能制造升级的流水线作业线和部分的机加工离散作业线，为确保更高的系统可靠性，制造系统中往往采取冗余设计与在线备用装备，以保证系统的高可靠性和安全性。此时，系统可用度计算时，应剔除不影响系统停机的故障记录，单机可用度计算保持不变。

2 装备能力保障指数应用于设备管理创新

“重维修、轻维护，重技术、轻管理，重局部、轻系统”是制造企业设备管理与维修长期存在的弊病，缺乏科学有效的指标体系，装备能力保障指数系列指标应用于设备管理创新，将从以下3 个方面提高制造企业装备保障水平。

2.1 建立系统的设备管理与维修能力优化系统

设备管理与维修的主要工作围绕4 项指标，遵循聚焦目标、预测为主、预防为辅、流程建设，重点在于保障体系和能力的建立与健全（表1）。在此基础之上，重心应侧重在技术改造与优化，以提升制造系统和装备的高效、绿色的与经济运行。

表1 设备管理与维修4 项指标与管理要点

针对频发性故障，耗费性故障和长停机故障，实施动态的改善，开展技术改造、供应链优化及标准化预防，以及针对效率、质量提升的技术改造、更新，是提升智能制造与装备能力保障的有效措施（图1）。

图1 故障根因识别与优化技改

2.2 建立全员参与的设备管理考评模型

强化生产部门设备管理的主观能动性，是许多制造企业开展设备自主维护的痛点。需要协同的两个部门，最好的办法是挂靠同一项指标，装备能力保障指数将有效解决这一组矛盾，包括：①可用度（A）目标与部门考核挂钩，产线之间、部门之间的设备维护能力做到可衡量、可对比，强化主体责任，形成“比学赶超”的标杆竞比氛围；②MTBF↑，减少和杜绝错误操作设备引发的故障，是生产部门保障可靠性的首要任务，制定可视化的操作基准，训练员工按流程操作是有效的手段。另外清扫和点检区域内的装置，及时报告设备故障隐患，早期发现并报告的班组诊断能力是全员设备管理的重要保障要素；③MRBF↓，停产停机故障发生后，生产部门第一时间的故障报告，并参与到事后维修通道中来，高效协助完成维修辅助到验收关闭，是提高维修性、缩短停机时间的关键（图2）。

图2 装备停机时间分析

2.3 促进设备管理优化与模式创新

绝大多数的制造企业，总是将维修部门下放生产车间和集中到维修部门之间反复变更，抑或考虑维修整体的外包等方式来解决日益严峻的设备维修保障能力弱化的现状。根本原因是维修人员责任、意识和能力培育的内部组织管理出了问题，装备能力保障指数应用于设备管理组织优化与模式创新（图3），主要体现在：①成立项目矩阵式维修责任承包机制。将维修承包小组与制造车间/产线单元挂靠所在部门的可用度（A）目标，与生产部门共同构建设备维护利益共同体，维修人员仍属维修部门管理；②探索设备维修管理内部总承包模式。由可用度（A）、MTTR、MTBF 构成的装备能力保障指数指标族，结合全面生产维护管理与智能运维数字技术，由维修部门内部承包制造企业的维修、维护和技改业务，或剥离成为服务制造企业的装备服务企业。这样就对内增强装备保障能力，培养了维修工程师的发展能力和职业通道；对外则形成了现代服务业总承包模式创新范式，从需求侧推动现代服务业高质量发展。

图3 设备管理创新与模式优化

3 装备能力保障指数应用于服务型制造供应链创新

传统的维修服务供应链形成负循环，通常是：备件和服务供给影响MTTR，维修效率和及时性难以得到满足；制造企业设备管理与维修质量影响MTBF，备件和服务的计划性缺乏，供给效率和质量得不到优化和提升（图4）。

图4 设备管理创新与维修服务供应链优化

构建于制造企业内部创新的设备管理优化基础上，借助装备能力保障指数指标族、维修服务赋能维修服务供应链形成正循环，包括：①依托工业园区，建立维修、技改和再制造服务中心，承担重要的装备维修、技术改造创新与再制造修复服务，以辅助制造企业提升装备的可靠性、稳定性和制造效率（先进性）；②发展关键通用备件的联储联备计划，通过与正品制造厂家联合，采取备件前置的托管寄售模式，对诸如轴承、润滑油品以及行业通用的关键备件进行联合储备，构建“所见即所得”的快速供应与品质保障，满足企业制造系统与装备稳定性和可靠性的主要需求；③借助新一代信息技术，搭建MRO 工业品供应链，装备服务型制造对接平台，以及灵运活用工服务平台，形成产品链、服务链和人才链，以此推动装备服务型制造高质量发展。

4 装备能力保障指数应用于制造服务业高质量发展

制造服务业是面向制造业的生产性服务业，是现代服务业的重要组成部分。相对于消费领域的创新，制造企业一开始就对制造服务采购的质量特性有严苛的要求（图5）。

图5 制造服务质量特性

一般来说，对质量特性要求不高的产品和服务，即购买前与购买后均不需要对产品质量进行验证，即信任特性。多体现于日常办公用品、少量的工业品牌产品与服务，制造领域常见的产业互联网赛道均属于此类。而绝大多数的制造服务，属于购买前不能验证，购买后能够验证的产品和服务形态，即经验特性，这也就解释了制造领域的互联网为什么难以突破的根本原因。

融合5G＋工业互联网技术，通过智能运维工业APP，有效采集装备能力保障指数指标族，通过大数据＋人工智能，可有效评估绝大多数制造服务相关产品及服务的质量特性，如：MTBF 代表时间质量，MTTR 代表时间效率，可用度代表综合能力，实现在购买前与购买后都能验证质量，即探索特性。

结合区块链与现代金融技术，依托装备服务能力保障指数建立制造服务可信资源池，有利于打开制造服务产业互联网通道，这包括：①供应链一次金融。主要满足智能维保、MRO 工业品存量需求，通过金融机构对制造企业授信，确保制造服务企业稳定周期回款，是解决目前制造系统的安全、稳定、可靠和经济运行的必要保障；②抵押融资二次金融。结合工业互联网、智能制造系统相关数据模型验证，对关键装备及产线作为抵押物，发展面向制造服务业态的专项融资金融。即，制造企业享受零利息分期付款购买制造服务资源池服务，从而解决制造企业在转型升级和高质量发展过程中融资难问题；③保险、融资租赁三次金融。重点解决制造服务业与先进制造业融合过程中，涉及交易安全、风险防范和规模扩张中的难题。需要阐明的是，发展一次金融、二次金融和三次金融顺序不可变，这也符合适应制造企业尤其是中小企业发展规律。

5 结束语

装备能力保障指数是促进制造企业设备管理与维修模式创新的重要抓手，是构建先进制造业与现代服务融合发展的重要数据支撑。围绕制造企业装备维修维护的共性需求为切入点，以工业园区和县域经济为突破点，通过装备能力保障指数与现代服务业产业结构优化相融合，有利于深化制造领域现代服务业供给质量与效率改革，是推动经济高质量发展的必然趋势和有效路径。