基于WCM体系的设备维修管理

温承钦

（重庆公共运输职业学院，重庆 402247）

0 引言

随着中国重卡市场中工程车向大马力，高承载，高可靠性，轻量化发展，为满足市场需求，某公司全套引进了世界技术领先的FPT（Fiat Power Technologies，菲亚特动力科技）重卡驱动桥总成。该产品具有可靠性高，承载能力强，寿命长，型普齐全，同时零件精度高，结构加工难度大等特点，国内加工设备很难满足产品技术要求，为实现国产化后，产品、工艺和生产等方面能够同步欧洲，世界领先，实现产品设计目标，新建工厂时，该公司设备及工艺装备均按菲亚特技术标准进行设计并实施。面对如此高价值、高精度，柔性化的设备，用过去简单单一的设备维修模式已经行不通，结合公司实际，将菲亚特集团WCM（World Class Manufacturing，世界级制造）体系运用于工厂设备维修管理中，使设备性能，故障、成本实现理想状态。

1 设备维修类型

工厂设备工作的关键是在维修工作良好开展的情况下，有效发挥设备的价值，提高产量、维持设备性能，减少设备故障，提高设备可靠性及寿命，降低运营成本，提升工厂盈利能力。虽然设备是按可靠性设计的，但仍然会发生故障。设备由很多零部件组成的，往往一个部件发生故障，整台设备也会出现故障。从技术角度来说，消除这些故障是可能的，但还需要考虑到消除故障的经济性。按一定可靠性进行设计的机械设备零部件故障呈现一定的规律性，如图1所示。基于此，实施设备维修采取图2所示的模式。

图1 设备零部件磨损断裂与时间曲线

图2 设备维修类型

1.1 故障维修（BDM）

故障维修（Breakdown Maintenance，BDM）也叫事后维修，是在发生突发故障的情况下，才对机械设备进行维修，在机械设备零部件的预防性维修成本低于停机期间造成的损失的情况下，可以选择这类维修，但要考虑安全方面的因素。故障维修老化与时间关系如图3所示。

图3 故障维修老化与时间曲线

事后维修模式的优点：①实施得当，则成本较低；②无需制定计划，只需要备件的可用性；③对维修中的诊断和更换能力要求低；④能将零部件使用价值发挥到极致。

事后维修模式的缺点：①不能提前发现故障（尤其涉及到安全方面的风险）；②生产损失无法控制；③需要大量的专业维修人员，人工成本高。

1.2 定期维修（PM）

定期维修（Periodic Maintenance，PM）：按照时间或者使用情况制定维修循环周期，对机械设备进行定期维修的方法，用于预防故障的发生和生产期间的停机。在估算总成本低于故障成本的情况下，可以采用定期维修。这类维修通常根据工作间歇（例如停机就餐时间、生产休息时间等）进行安排实施，以便尽可能缩短因设备故障引起生产停机的总次数。定期维修老化与时间关系如图4所示。

根据零部件基本状态的老化，难以预测更换频率，所以这类维修不是最初的最佳控制手段。但是一旦恢复到基本状态后，这种方法能够很好地利用预防性维修。

图4 定期维修老化与时间曲线

定期维修的优点：①减少突发故障；②更有效率地使用维修人员；③计划内的维修活动（如劳动力和材料均可实现计划）。

定期维修的缺点：①无法充分利用部件的使用寿命，干预活动还会催生“萌芽状态”的故障；②维修是强制性的，有时完全没有必要，存在浪费；

适用情况：主要适用于磨损导致的老化。定期维修适用于安全巡检范围内的设备，如起重机、卷扬机，以及压力、接地、火警系统的安全阀等。也包括设备部件的更换，如过滤器、刷子、皮带、润滑剂和各种有可能磨损的部件。定期维修对维修人员的技能要求不高。

1.3 按状态实施的维修（Condition Based Maintenance，CBM）

按状态实施的维修遵循的逻辑：零部件的故障不会突然爆发，而是提前显现先兆。如果有某种体系能够控制这类先兆，就能在故障发生之前，为各个零部件维修预留时间，根据的是机械设备的实际使用寿命而不是统计数据，制定维修方面的行动计划。对各种活动做得越是细致、时间安排得越合理，系统的可用性就会越高。状态维修老化与时间关系如图5所示。

图5 状态维修老化与时间曲线

按状态实施维修时，需要完成某些测量工作以便了解部件的老化程度；例如间隙过小的摩擦导致的温度过高，轴承磨损导致的振动或异声。通常将机械设备能够提供的信号分为5个类别：①噪声和振动；②热量；③冷却液和润滑油的流动和消耗；④能量消耗；⑤影响生产（尚未影响质量）。

操作人员每天都在机械设备上工作，因而可以察觉出噪声、振动、温度等的变化。根据现象深入分析以便了解根本原因。

在单次检修的成本（Ci）小于预防性活动PM的成本（Cp），而预防性活动TBM的成本又小于BM（Cg）的情况下，可以采用按状态实施维修。

状态维修的优点：①尽可能提高设备的可用性，延长部件的使用寿命；②某些采用5种感觉的检查非常简单，不需要相应的工作经验；③可以在故障发生并严重损失造成之前停止设备的运行；④可以制定维修计划、组织维修人员；⑤可以迅速提供备件。

状态维修的缺点：①振动分析，温度记录和油料分析需要专用的工具和技能；②需要精心地挑选方法；③需要对设备观察一段时间，才能确定趋势、了解设备的情况；④需要机械设备及其故障方面的专业知识。

1.4 纠正性维修（Corrective Maintenance，CM）

纠正性维修能够提高机械设备的可维修性和可靠性，改良机械设备。这种维修适用于较为严重的问题、一再反复出现的问题，或者设计上的缺陷。是维修活动中频繁使用、用于改良机械设备的常用维修方法。正确使用这种维修方法，需要在改进之前计算B/C比。纠正性维修老化与时间关系如图6所示。

图6 纠正性维修老化与时间曲线

纠正性维修的优点：①可以用经济性好的方式改良设备的功能；②可以从根本上解决某些问题。

纠正性维修的缺点：①有可能误判问题的实际原因；②有些优化可能成本过高，需要延长停机时间；③可能无法明确衡量预期结果；④变更有可能导致意想不到的问题；⑤解决某一方面的问题已经非常困难，还可能引发其他问题。

1.5 随机性的维修

这种维修不属于某种类型，但往往是故障维修和计划内维修（PM）的组成部分。由于不可能随时进入设备、实施维修及改进活动，这种维修往往涉及设备的可使用性问题。是否实施维修与稳定状态和安全风险无关，可以在第一次停机期间计划维修活动（不包括星期六）。因此，需要准备维修所需的设备、工具和备件，在第一次停机期间进入机械设备

2 维修对部件使用寿命的影响

维修对部件使用寿命的影响如图7所示。

图7 维修对部件使用寿命的影响

3 如何选择成本低效果好的维修方法

选择成本低效果好的维修方法，需要了解各种维修方法和各类维修的差异，以便根据组织结构方面的关系，结合各种方法和类型，匹配设备重要关键程度，零部件潜在失效模式，制定出相应的标准化文件。维修类型的选择见图8。

在设备不重要而人力充足的情况下，例如装配生产线，最佳的组合是自主维修，故障维修和少数几次计划内维修、纠正性维修或者预防性维修。

图8 维修类型的选择

对于重要设备，例如机加工区的设备，最佳组合是不附带任何故障维修的自主维修，外加大量的预防性维修、定期维修和状态维修。维修方式选择曲线见图9。

4 结论

公司开始推广WCM体系时难度较大，员工负荷明显增加，有些对维修经验依赖非常大，制定相应标准，识别相应零部件及故障非常困难，而且初期需要设备厂家的设计，制造，维修人员大量参与，但这是一项长期动态更新的基础工作。通过WCM体系在设备维修的运用，经过3 a的运行实践，设备故障率下降39%，总成本（人工，备件占用及使用，停机等）下降59%，同时对维修人员的经验技能依赖程度明显下降，平均故障修复时间大幅下降，设备性能未出现下降，促进了工厂盈利能力的提高。

图9 维修方式选择曲线

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