租赁设备的预防性维修综述

刘莹　金玉兰

摘要：共享经济的发展，使得租赁行业的需求不断提高。随着产品以及设备复杂程度的提高，设备的预防性维修要求不断提高。文章主要对2006～2018年间的关于预防性维修问题的文献进行了归纳。首先对维修基础知识作了介绍，然后列举了常见的租赁设备的维修策略，为今后学者在租赁设备的维修问题方面提供参考。

关键词：租赁设备；预防性维修；文献综述

一、引言

20世纪60年代至今，设备的预防性维修研究已有多年的历史。截至2017年6月份，统计得出全球工程机械租赁总营业额可达到400亿美元，在工程机械业务中占据1/4的份额。在国外发达国家中，工程机械租赁成为企业应用工程机械的主流，并以租赁销售的方式推出，占据了市场的65%，在工程设备销售领域中有大半壁江山。目前国内工程机械租赁市场产生的营业额为150亿～200亿左右，所占有的比例是工程机械使用量的10%，但是国内工程机械设备租赁的市场是很广阔的，在国家城市基础建设逐步进行过程中，蕴含着巨大潜力。

二、维修基础知识

（一）按照设备维修时间分类

通常，出租方和承租方在签订合同时，都需进行维修方式的决策。维修包括采取预防性的（计划的）和非计划性的活动使系统保持在或恢复到一个可接受的运行状态。按照维修时间的不同可以分成两类，事后维修（Corrective maintenance，简称CM）和预防性维修（Preventive maintenance，简称PM）。

1. 事后维修

事后维修是指当设备发生故障后，对设备进行维修，使其故障率恢复到故障前的工作状态的一种方式。

2. 预防性维修

20世纪20年代，美国首先提出预防性维修的概念，在之后的30年里，预防性维修日渐完善，形成一定的体制。预防性维修是在设备仍能工作的情况下，采取的使设备保持特定状态的所有活动，是防止设备故障发生的有效手段。Tsai等将PM工作分为保养，维修和更换。预防性维修可以提前发现和排除设备故障隐患，减少设备随机故障发生的次数，降低出租方事后维修的费用，还能避免承租方的生产计划被打乱，对双方都有益处。

（二）按照设备维修效果分类

多年来，众多学者提出了数以千计的租赁设备的维修策略模型，根据这些维修模型的维修效果，Pham和Wang将维修分为三种不同的维修状态，分别是最小维修，完美维修以及非完美维修。

1. 最小维修

最小维修（Minimal repair）即是指“恢复如旧”，维修活动之后，设备的故障率恢复到设备发生故障前的一瞬间。最小维修并不会对设备的故障率产生影响。

2. 完美维修

完美维修（Perfect Maintenance）是指在维修活动进行之后，设备的故障率同新设备一样，“恢复如新”。最普遍的完全维修方式是对故障设备进行更换，即用新的产品替换发生故障的产品。但是在实际中由于设备本身具有逐渐衰退的特征，设备很难在维修之后恢复如新，因此与实际情况有很大差异。历年来，在这方面的研究也比较少。

3. 非完美维修

非完美维修（Imperfect Maintenance，以下简称“IM”）是指维修后使设备的故障率较发生故障前低，但是并没有恢复如新的一种维修策略，非完美维修的效果介于完美维修和最小维修之间。为此，学者在这方面做了很多研究。J. Schutz等将IM与危险率函数中的改进因素相结合进行建模。Corset等提出了基于贝叶斯分析的ARA非完美修复模型。Jiawen Hu等建立了一种基于短期生产计划的动态成本有效的PM管理策略。Ben等则提出了（p，q）模型。

三、设备维修策略

（一）从周期性角度来看

从设备维修的周期性来看，可以将PM策略分为等周期预防性维修，顺序预防性维修，以及变周期预防性维修。

1. 等周期预防性维修策略

等周期预防性维修策略不考虑设备的故障历史，每经过一段固定的时间T（T为常量）就对设备进行一次预防性维修。等周期的预防性维修维修时间间隔固定，在实际生活中更容易实现。很多学者针对不同的研究对象提出了不同的维修策略，如表所示。

2. 顺序预防性维修

顺序预防性维修策略的维修时间间隔是不固定的。通常认为PM间隔的递减序列将设备的可靠性保持在预定水平以上。然而，PM间隔的持续变化不仅可能给出租人的PM活动的调度管理带来麻烦，而且可能破坏承租人的正常生产节奏。在这方面，不同学者研究出了很多的成果，李林等采用冲击模型对租赁设备实施故障建模得到最小期望总成本率。Schutz，J等将定期和顺序的预防性维修策略相结合，通过计算预防性维修间隔的最佳数量和这些不同间隔的持续时间来确定最大利润。

3. 变周期预防性维修

变周期预防性维修（Sequential Maintenance）指的是根据设备运行状态，当某个参数到达临界点时对其进行预防性维修，参数可以是设备故障率、故障次数、虚拟年龄等，因此该种维修又被成为状态维修（ Condition Based Maintenance，简称“CBM”）。Nakagawa在1986年首次对周期性PM与变周期PM进行了归纳，在租赁设备的预防性维修方面做出了很大的贡献。在实际的生產活动中，由于机器设备运行使用时间及设备寿命的不同，其故障率在各个时期也不相同。

五、总结与研究展望

租赁设备的预防性维修已有多年的研究历程，前人取得了众多优秀成果。随着共享经济的发展，设备租赁问题成为热点话题。租赁设备成为很多企业的首选，因此，本文通过对以往文献的整理，为今后的学者提供研究参考。

参考文献：

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（作者單位：上海工程技术大学管理学院）