基于RCM的煤矿机电设备维修管理系统的研究

孟秀峰

（山西能源学院,山西 晋中 030600)

1672-5050（2017)05-0004-04

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.10.002

2017-09-12

孟秀峰（1963-),男,山西太原人,博士,副教授,从事矿山压力检测的相关研究工作。

基于RCM的煤矿机电设备维修管理系统的研究

孟秀峰

（山西能源学院,山西 晋中 030600)

随着科学技术的不断发展,煤矿机电设备的应用越来越广泛,然而随之而来的维修问题也越来越多,传统的维修管理系统主要是以时间为基础,存在着很多的关键性问题,比如维修人员成本和临时性的维修频率过高,并且在维修过程中没有按照维修相关规定和要求,盲目地进行维修。针对这些问题,本文将现代的以可靠性为中心的维修（简称RCM)理论作为基础,对煤矿机电设备的维修方法进行了探讨。在RCM的基础上设计了一套煤矿机电设备维修管理系统。通过研究发现,在维修管理系统中科学应用RCM的方法及理论,能够对设备的期限进行合理安排,可以进一步降低维修成本,使煤矿机电设备的运行质量以及使用寿命得到提高和延长。

RCM;煤矿机电设备;维修管理系统;维修方法

科学技术的创新与进步为社会中各行各业提供了发展动力,而科学技术在煤矿机电设备中的运用使得煤矿机电设备的智能化和自动化等特点更加明显。在煤矿机电成套设备中,每个设备之间的联系越来越紧密,煤矿机电成套设备的安全运行离不开任何一个设备的正常运转,当其中一个设备产生故障时,很有可能导致整套煤矿机电设备停止运转,从而造成生产流程被终止,大大提升了维修成本,严重的情况还会导致人员伤亡的事故产生[1],给企业或单位造成了巨大经济损失。国内传统的维修管理模式主要是以时间为计划来对煤矿机电设备进行维修,然而这种维修模式存在着较多的问题。因此针对煤矿机电设备维修管理需要更加有效的理论和手段来支持。本文以RCM理论作为基础,剔除掉了传统维修管理模式中一些有问题的部分,对新的维修管理方法进行了探讨,使煤矿机电设备维修管理系统更具科学性和先进性。

1 分析RCM的理念和决策

在二十世纪六十年代左右,美国民航领域内提出了RCM理论,RCM在民航领域得到较好的运用,后来在军用设备和系统中也得到了运用,现如今RCM理论在各个行业都有涉及[2],下面对RCM的理论和决策进行分析。

1.1RCM理论

RCM理论经过五十多年的发展和完善,已经成为了一套独立的全新维修管理模式,在国际上,RCM理论在多个领域的设备维修管理中都有不同程度的涉及。作为一种在世界范围内得到认可的系统分析方法,RCM能够针对不同的设备特点来制定不同的维修计划和维修制度。在保证设备可靠性以及安全性的前提下,能够通过逻辑判断分析方法来选择合适的维修方式,最大限度提升对维修资源的利用。具体的过程是[3]:首先对组成整个系统的各个元件和这些元件发生故障后可能导致的问题进行了解;然后通过科学的逻辑判断方法来进行分析,针对每个元件产生的故障而导致的不同问题,制定出不同的、合适的维修计划和方法。最后以保证整个设备的安全性、可靠性作为维修的前提,对发生故障的设备进行故障数据信息的收集和整理,然后再进行建模以及分析评估,将最低限度的降低维修资源以及停机维修的损失减到最少作为主要目的,对维修方式和方法不断地进行优化和调整。

1.2RCM决策分析

RCM决策可以从三个方面进行,分别是维修方式的决策分析、维修间隔周期的分析以及维修策略的确定,下面对这三个方面内容详细进行介绍。

1.2.1维修方式决策

通过对设备维修的内容和时机进行控制的方式指的就是维修方式。它能够按照一定方法对设备进行分类并制定出设备的最初维修大纲,具体的维修方式可以分为三种类别,一是定期维修,二是看情况维修,三是事后维修[4]。下面将对三种维修方式分别进行维修对象、维修性质、维修判据、维修费用以及适用范围的介绍,如表1所示。

表1 三种维修方式比较

要结合设备的种类、设备产生故障的类型还有单位生产的需求差异来选择不同的维修方式,并且要综合考虑设备的经济性和可靠性等因素,同时也要按照设备部件可靠性的不同以及各部件危害程度的差异来选择合适的维修方式[5]。

1.2.2分析维修周期

在预防维修工作的评估分析中比较重要的一个因素就是设备的维修周期。一旦设备的维修具有较长的的维修周期,很容易导致不会有故障产生的设备却发生故障,从而导致企业产生本来不应该有的经济损失。而设备的维修周期过短的话,不但会影响设备的可靠性,并且还会增加设备维修的时间和费用。图1为设备维修周期对设备总体维修费用的影响。

图1 设备维修周期对设备总体维修费用的影响Fig.1 Effect of maintenance cycle on the overall maintenance cost of equipment

图1中,设备周期性维修的费用就是C1,而当设备发生故障后,由于停机产生的损失用C2表示,设备总体维修费用用C来表示。通过观察图一可以了解到,当设备的维修周期为T2时,设备的总体维修费用C是最少的,因此最佳的设备维修周期应该是T2。

在煤矿机电设备的预防维修过程中,设备无故障产生时修复零部件的费用用C1来表示,而设备有故障产生后的零部件修复费用用C2来表示,不管是以上哪种情况,C2始终都是大于C1的,因此,在任何一个时间段,设备在预防维修时需要花费的费用为:

C=N2C2+N1C1.

（1)

式（1)中:N1指的是在一段时间内预防维修的过程中没有发生故障时修复零部件的总次数,N2指的是在一段时间内预防维修的过程中有故障产生时修复零部件的总次数,在这段时间内零部件进行修复的总次数用N来表示:

标准段箱梁采用单箱单室截面，混凝土箱梁顶板宽为12.15 m，底板宽6.15 m，梁高2.0 m，悬臂3.0 m；主梁顶板厚22 cm，底板厚25 cm，跨中截面腹板厚30 cm，腹板厚度由跨中向支点渐变2次，分别为由30 cm渐变为56 cm，再由56 cm渐变为70 cm，为方便施工，腹板渐变采用台阶状渐变方式。

N=N1+N2.

（2)

如果煤矿机电设备在进行一次维修后到下次维修之间的平均时间（表示为MTBR)比设备运行时间的总和t要低得多,那么设备维修的总次数N还可以估算为:

（3)

1.3确定维修策略

为了能够快速组织和完成设备维修工作,制定出的一套维修指导体系,这个体系就是维修策略。整个维修指导体系流程要清晰,结构要严谨,目标要明确,要具有简便的评估系统并且能够带来较好的维修效果。

按照设备在故障产生以后造成的问题还有设备可靠性的差异来进行不同设备维修策略的选择。如果设备发生故障后会影响设备的安全使用那么必须要采取预防维修的方式,从而使设备产生故障的概率能够得到一定的控制,并使其最大程度得到降低,如若无法满足这些要求,那么就需要对设备设计方案进行重新调整和修改。对于预防维修类型的选择,第一时间应该对看情况维修方式进行充分考虑,然后才是对定期维修方式进行考虑;如果设备在故障产生后造成的问题是具有隐蔽性的,那么一开始就要选择对设备隐患进行监测的方式,然后根据设备故障造成的多方面影响,选择出最合适的维修方式。利用决策分析的方法能够对部分重要程度较高的设备维修项目中的设备可靠性以及设备产生故障后导致的问题,以及如何选择最合适的维修方法进行分析。

2 系统的设计

以煤矿的实际生产情况作为参考依据,文章中设计出来的设备维修管理系统主要采用的是B/S结构,在服务端安装的操作系统是Windows server 2003,用户端采用的浏览器是IE6.0以上版本,采用是MySQL数据库。此设备维修管理系统主要有下面几个模块组成,分别是系统登录和用户信息管理、设备和备件以及设备维修信息管理、统计报表和系统维护管理、制造商与供应商管理和信息查询,还有RCM分析。

1) 系统登陆。主要是用于用户登陆系统进行后续相关操作。

2) 用户信息管理。指的是登陆系统或者使用系统的人员信息进行管理。具体功能有增加和删除用户、按照用户需求修改用户的资料和密码。

4) 备件信息管理主要包含两个方面,一是对备件的计划管理,另一个是对备件基础信息的管理。其中备件的计划管理是通过设备的改造和检修来对项目计划进行编制,主要指的根据备件的需求来进行计划的安排,根据时间可以分为日计划、月计划以及年计划。

5) 统计报表的管理。对数据进行整理与分析之后然后对数据进行输出,在系统中显示出来的过程,指的就是统计报表的管理。利用统计报表管理系统能够按照用户的需求对数据进行重新编排与整理,对RCM的分析有很大的帮助。

6) 设备维修信息管理。包含了维修人员信息、设备维修计划、设备维修信息的管理。其中,对维修人员的姓名和年龄以及所负责的设备的管理指的就是维修人员信息的管理。

7) 信息查询管理。此功能模块主要是根据用户的不同需求,能够为用户搜索并显示需要的数据信息。

8) 系统维护。此模块主要是用来管理系统数据库,为了保证此系统能够持续的为用户提供服务,需要对系统进行定期的维护,包括在系统中输入设备维修的信息和更改或更新设备的信息。

9) 制造商与供应商的管理。制造商与供应商管理主要包括四个方面,分别是制造商和制造商供货的管理、供应商和供应商评估的管理、定期评估的管理和维护制造商和供应商相关信息的管理。

10) RCM分析。RCM分析指的是通过设备中存在的数据信息,对设备零部件的最合适维修方式和维修周期进行分析。

3 分析系统

以RCM理论作为基础的煤矿机电设备维修管理模式,指的是在煤矿设备的维修管理中科学地应用RCM理论,按照RCM的具体步骤进行实施,对煤矿设备的维修管理进行研究分析。下面以MG500/1130-WD 采煤机中的牵引电机YBQYS-55作为研究分析的对象,把此牵引电机分割成多个子系统,然后再将子系统分割成多个零部件。接下来对牵引机一年时间段内的维修情况进行整理和分析。然后通过RCM理论牵引电机中每个零部件的有效信息进行分析,以实现对此牵引电机的维修管理模式的探究。

通过收集和整理采煤机的实际运行情况数据并加以研究分析,可以了解到采煤机产生故障的主要形式有下面几种:电动机噪声异常或者有过大的振动产生、牵引电机无法正常启动、电动机冒烟、电动机的轴承过热或者电动机温度过高。接着统计分析关键设备产生故障的位置以及故障的形式,然后对各关键零部件产生故障的频率进行计算,再研究分析此牵引电机的故障类型以及造成的问题之后,就能够开始分析设备故障会导致的危害了。通过对牵引电机各零部件进行相关计算和分析,计算的零部件按照各零部件的危害程度不同分为机座、换向级、主磁级、补偿绕组、绕组、铁芯、转轴、控制元件、接线腔、电刷装置、换向器、轴承、水道、润滑脂、前端盖以及后端盖。依据计算出来的零部件重要程度和危害度以及故障频率,并通过煤矿机电设备的维修策略,能够对每个零部件的维修方式进行确定,具体如表2所示。

表2 牵引电机设备故障信息维修数据

零部件故障频率重要程度危害程度维修方式主磁级00167C04566e-3事后维修补偿绕组00589A1597e-3事后维修绕组00630B1370e-3看情况维修铁芯00346C04785e-3事后维修转轴00640B1198e-3定期维修控制元件00630B08562e-3定期维修接线腔01176A1598e-3看情况维修电刷装置00336C04566e-3事后维修换向器00168D02854e-3事后维修轴承01555A2112e-3看情况维修水道00210D02854e-3事后维修润滑脂02269A3082e-3看情况维修后端盖00211D02865e-3事后维修前端盖00249C03453e-3事后维修

注:A等级是最高等级,其次是B等级,然后是C等级,最低等级是D等级

在与采煤机牵引电机以400 h作为周期来对定检信息进行比较后,了解到与传统的维修方法相比,通过RCM为基础的维修管理系统分析后需要的维修时间要比前者少5 d,维修人员也比前者减少了2人,有效降低了人力资源的使用,节省了维修成本,并且使维修的可靠性得到了提升。

4 结束语

传统的煤矿机电设备维修方式由于维修人员成本过高、临时性的维修频率较高以及维修过于盲目等问题,对煤矿机电设备的维修工作造成了较大的影响。文章针对煤矿机电设备当前的实际维修管理现状,对以可靠性作为中心的RCM理论为基础维修管理方式进行了研究分析,将RCM理论应用到煤矿机电设备的的维修管理系统中,对以RCM理论为基础的煤矿机电设备维修管理系统进行了设计。通过对设计的系统进行研究表明,以RCM理论为基础的维修管理系统有效地解决了过去的维修频率高以及在产生故障后再进行维修的模式所带来的问题,使煤矿机电设备的维修费用得到有效降低,充分提升了煤矿机电设备维修管理的科学性、技术性和专业性,在未来的煤矿机电设备维修管理中有着非常重要的应用价值。

[1] 叶铁丽,林金忠.煤矿机电设备维修管理模式初探[J].中国煤炭,2009（9):13-15, 50.

[2] 程中华,贾希胜.以可靠性为中心的维修（RCM)发展动态[J].军械工程学院学报,2002,14（3):29-32.

[3] 王亚坚.故障诊断技术在预防维修中的应用 [J].设备管理与维修,2007（10):42-43.

[4] 王勇,许飞云,贾民平.基于RCM的数控机床维修管理研究[J].机械制造与自动化,2007,36（1):91-94.

[5] 张树良,张俊敏,傅贵,等.构建煤矿自主安全管理体系的研究和实践 [J].煤矿安全,2011,42（3):149-152.

MaintenanceManagementSystemofElectromechanicalEquipmentinCoalMineBasedonRCM

MENGXiufeng

（ShanxiInstituteofEnergy,Jinzhong030600,China)

With the development of scientific technology, electromechanical equipment is increasingly widely used. However, there are more maintenance problems. Traditional maintenance management system is based on time with critical problems, including high cost of maintenance personnel and high frequency of temporary maintenance. In addition, the maintenance was carried out in a blind manner without following the relevant provisions. Based on the reliability-centered maintenance theory （RCM), the paper discusses some maintenance methods and proposes a new maintenance management system. The results show that RCM method could plan the equipment lifetime better and further reduce the maintenance cost in order to improve the operating quality and increase the service life of the electromechanical equipment in coal mines.

RCM; electromechanical equipment in coal mine; maintenance management system; maintenance methods

TD607

A

（编辑:杨 鹏)