自动生产线设备维修管理研究

王 英 周军旗 郭兴海 刘 馨

（1.东北农业大学 哈尔滨 2.一汽哈尔滨轻型汽车有限公司 哈尔滨）

一、前言

自动生产线是把工件传送系统和控制系统结合在一起，将一组自动机床和相关辅助设备，按照工艺顺序连接起来，自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统。自动生产线具有高效率、低成本、稳定、产品质量较高、生产周期短，生产均衡等优点，给企业创造了显著的经济效益和良好的社会效益。然而在生产线设备的管理、维护和修理过程中，都面临着一种共同的困境：即生产线故障停机损失和维修、维护费用长期居高不下，成为企业沉重负担。据统计，机械制造企业生产线的维修与维护费用占到产品制造成本的15%～30%。同时，生产线故障停机率高达14.8%，给企业带来了很大的经济损失以及延期交货产生的信誉损失。因此，对企业生产线设备维修存在的问题进行分析，提出相应的解决方法，从而更好地指导企业实践，帮助企业减少停机损失、降低维修成本，是有待深入研究的课题。

针对生产线设备维修管理的问题，国内外已经有了一定的研究，并提出一些管理思想，建立了优化模型：如基于生产线的协同维修思想，已得到了企业界和学术界的广泛认同。该思想的核心是“对生产线故障隐患集中式批量处理，减少分散维修的停机时间”；美国的典型流程式自动化生产线设备的维修组织以及维修方式和方法；针对大型、先进、复杂进口生产线设备开动率低、故障频繁的问题，提出针对设备的实际状态采取环节维修方式；针对电站设备的关联维修任务协同优化问题，以总维修费用最小为优化目标，建立了风险优化决策模型；通过建立合理的组织结构和配备先进的检测工具，以及通过信息网络手段将预防维修与事后维修进行有机结合，实现设备维修的科学管理，提高故障排除效率；应用时间延迟维修理论，以单位时间内总的停机时间期望值最小为优化目标，建立的定量化的生产线同步维修模型，及进行的实例研究，但该模型需要利用完整的故障记录数据，因此限制了该模型的应用。

二、自动生产线设备故障的特点

集机、电、液、气为一体的自动生产线设备与普通设备相比，其故障呈现出不同的特点，主要表现在以下方面：

（1）突发性。由于自动化生产规模大，设备技术含量高，使用的机械零部件数量多、关联性强，零件集成化程度高，因此，相对于一般的机械设备，其发生故障的概率较大，且不易诊断。

（2）随机性。高度智能化的自动生产线故障的发生有很强的随机性，这些随机性故障不可能通过细密的定期维修得以解决，频繁的维修不但不能改善设备的可靠性，反而容易诱发更多的次生故障。

（3）复杂性。由于自动生产线是集成化的生产系统，所以故障部位也错综复杂。故障部位可能来自于机械部分，也可能来自于电气、液压或气动部分，还可能来自于计算机控制部分；故障的原因可能是硬件故障，也可能是软件故障，还可能是人为引起的故障。

（4）危害性。主要表现在故障停机损失严重，伴随着一系列环境和安全问题。由于生产线结构比较复杂，各设备以及零部件关联较为密切，往往某处微小故障就可能引发连锁反应，导致整条生产线乃至有关的环境遭受灾难性的毁坏。

三、自动生产线设备维修管理存在的问题分析

（1）企业设备维修管理机构设置有待改善，维修工作效率低。企业一般会设置专门的维修部门，而一些故障的发生往往会超出维修部门的能力范围，需要多个部门的协作处理，而各部门之间关系错综复杂，相互推诿的现象时有发生，造成不必要的停机等待。例如，在某企业3月份的总装线停线记录中，总停机时间是4818 min，其中设备维修时间为797 min，其余均为停机等待时间。许多中小企业为追求利润，只注重产销环节，忽视企业设备管理工作，对设备的特点、故障史、诊断和维修经验未形成系统的资料，只存在部分维修技术人员头脑中，随着人员的流动，新的维修人员又需要从头积累，导致设备维修管理一直处于较低水平。

（2）维修方式单一。企业普遍采用定期维修，然而自动生产线涉及的设备种类多、数量大，并且设备的集成化程度高，故障随机性强，定期维修方式导致维修不足和维修过剩问题更为突出。因此，一些企业积极采取状态维修，状态维修虽然能够有效地减少维修活动中的不确定性，但如果对全部设备采取状态维修，就会造成人力、物力的大量浪费，增加维修成本。

（3）备件库存资金比例高，储备品种不合理，库存管理混乱。自动生产线所用零部件规格型号多，常备的零部件数量较大，放置混乱，既增加了维修成本，也导致在生产线出现意外故障时无法及时取得相应零件。个别配件是进口的，通用性不强，定制周期长，临时紧急采购无法及时解决问题。

（4）设备维修管理人才缺乏。由于维修工作条件恶劣，人员培训不到位，工资待遇低，激励制度不健全等一系列问题，设备维修管理人员的工作积极性受到影响，思想不稳定，人员流动性大，特别是中高级机械技师和富有经验的操作、维修人员极其缺乏，维修人才大量流失，致使设备始终处在低水平的管理和维护上运行。

四、提高自动生产线维修管理水平的策略探究

1.建立有效的设备维修管理联合决策机构

作为设备维修管理部门，最大职责就是保证设备的正常和高效运转。为此，设备维修管理部门需要对设备的选型、采购、维护、修理、更新等进行全程管理，制定科学的管理制度和检修、改造计划，并把设备的各类信息，如设备的基础数据、故障及检修记录等输入到企业的设备维修管理数据库，以便掌握设备的整体运行状态。

设备维修管理联合决策机构应由公司总经理任命负责人，即应急组长，建议由分管生产的副总经理担任。给予应急组长相当的权力，使之能越过各部门主管组织紧急抢修和维护，能调动各部门的人力和财力共同应对停机故障和生产安全问题。例如，出现突发故障时，由维修部门对突发故障的性质、设备状况、生产形势、备件准备、财力等情况进行综合研究，故障一旦超过职能范围，即上报应急组长，及时调动各个部门应对停机故障，做出符合实际的最佳决策，从而有效降低停机时间，增强公司应急能力，提高公司综合竞争力。设备维修管理联合决策机构运行模式如图1所示。

图1 联合决策机构设置图

2.根据设备重要程度和故障模式采取多元化维修方式

根据生产线上设备重要程度的不同，从可靠性、生产性、经济性、维修性、可监测性5个方面考虑，将生产线上的设备分为3个级别，即次要设备、重要设备和关键设备。

（1）次要设备。主要是指一些可靠性高，不易损坏或者是损坏之后不影响产品的质量，不会造成生产线的停机，并能很快修复的设备。这类设备采用事后维修的方式，即坏即修。

（2）重要设备。这类设备主要是指可靠性较高，修复较容易，发生故障后会对产品质量带来影响，造成生产线停机的设备。对于重要设备，如果其故障具有规律性，可以采用定期维修方式；如果故障随机性强，且故障特征可监测，则可实施状态维修。

（3）关键设备。这类设备是指一旦发生故障就会造成较长时间的停机，同时会造成环境、安全等问题，产生很严重的后果。这类设备需要进行状态监测，实施状态维修，即根据每台设备的实际运行状态，借助于先进的状态监测、故障诊断技术以及可靠性评估技术等来确定是否维修以及维修时机。

通过对设备进行分类，可确定设备的重要程度、关键部位和薄弱环节，可以有针对性地选择状态维修、定期维修、故障维修、改善维修等不同的维修方式，实施多元化的维修策略，以充分发挥各种维修方式的优势，降低维修成本。设备的分类以及维修方式的选择如图2所示。

图2 设备分类与维修方式选择

3.加强备件库存管理

根据备件库存管理存在的问题，提出解决的方法是：设置两级备件库。一级为全厂中心备件库，储备各车间的专用、贵重精密备件；另一级是车间备件库，储备车间设备的专用备件、易损件及经过修复后还能使用的备件，由维修组长进行管理。同时，运用ABC分类法对备件库存进行管理。A类备件一旦发生损坏会对生产产生较大的危害，一般无通用性，技术含量较高，消耗很低，采购周期长，在管理方式上，为了压缩库存，订货时可采用定期订货方式，订货量由预测决定；B类备件是一般部件，又称计划部件，在管理方式上应严格按定额进行计划采购，严格控制库存，采取定期订货与定量订货相结合的订货方式。适用“准时生产供应”管理模式；C类备件一般都属通用件，其技术含量较低、消耗多、周转快、采购容易。对于企业来说，在确定一个合理的最低储备量以满足生产需要外，还应与零件供应商建立零库存管理模式，以降低库存成本。

4.加强维修管理人员培训

维修管理是否成功关键在于人员素质，因此，企业要加强对设备管理人员的培训。结合有关协会、培训机构和各大专院校的相关专业力量组织学习，开办各种形式的学习班，举办设备维修管理知识竞赛等，提高设备操作人员和管理人员的技术、管理水平。与此同时，应提高设备管理人员的待遇，不断关注他们的需求，对优秀的设备管理人员应给予一定的经济和荣誉奖励，从而调动维修人员工作的主动性和积极性，以提升企业设备运行与维修管理的整体水平。

五、结论

智能化、自动化的生产线是机械制造工业未来的方向，也是衡量一个国家工业现代化水平的重要标志。自动生产线的维修管理水平直接关系到企业经济效益的高低。在详细分析自动生产线设备维修管理存在问题的基础上，给出了提高自动生产线设备维修管理水平的方法和策略，以指导企业设备维修管理实践，提高生产线设备利用率，减少设备故障停机时间和停机损失，增加企业的经济效益和社会效益，增强企业的竞争力。