机械设备管理策略研究

孔德瑞

（庆安集团有限公司，陕西西安 710018）

0 引言

机械设备作为制造企业在生产运行过程中的重要资源，是企业进行生产活动的物质基础，对企业的生产效率以及成本起到了决定性的作用。随着科学技术不断的进步，机械设备的自动化程度和设备的价值越来越高，航空产品的精度和附加值高，对设备管理提出了更高的要求。为了降低设备故障频次，提高设备整体运行效率，庆安集团有限公司对设备管理策略进行了进一步的探索，在设备管理和维修方面做了一些改善。

1 设备管理现状及原因分析

1.1 设备管理现状

车间目前共有数控设备100 多台，承担集团公司所有民机、转包和部分军品零件的加工。这些设备使用年限都已超过10 年，设备逐渐开始从耦合故障期向耗损故障期跨越，故障频次逐年增加（图1）。

图1 设备故障次数对比分析

从图1 中可以看出，公司2020 年设备的故障次数比2019年增加了39 次，增幅10.4%。另外，2020 年设备故障停机的总时间5575 h，故障平均维修时间13.5 h，设备单次维修时间长。

1.2 原因分析

设备故障数据统计分析如图2 所示。从数据统计来看，配件老化和性能不良是故障的主要原因，这也说明随着年限的增加，设备进入了耗损故障期（图3）。

图2 设备故障统计分析

图3 设备故障浴盆曲线

从停机时间的维度统计分析，设备维修时间中备件等待时间较长，占停机时间的比例为68%，是设备维修时间长的关键因素，可见公司设备备件库存设置存在很大的缺陷。

2 设备管理改进策略分析

针对设备配件老化、故障频发等导致的设备故障频次增加以及设备备件等待时间长等问题，公司制定了以下改进策略。

2.1 加强设备TPM 制度建设

TPM（Total Productive Maintenance，全员生产维护）作为当前世界主流和常用的设备保养、维修管理体系之一，在设备保养和预防维修方面能发挥很大的作用。虽然公司已经深入开展设备TPM 有很多年，但是从基层操作工的认知和设备故障的数据来分析，该管理体系还是没有做到全员参与。操作工对TPM 的认知还存在很大的盲区，思想上没有得到转变，总是认为零故障永远不可能实现，公司开展TPM 不现实。

鉴于这种情况，公司加强了对基层操作人员的培训，课程内容包括TPM 的定义、目的、管理方案等内容，同时将培训内容上传到公司OA 平台，方便职工随时学习，并将学习情况作为考核指标之一，确保TPM 管理渗透到每一位职工。除此之外，还将TPM 融入公司精益管理板块，制定相应的设备精益管理课题并定期跟进。该策略的目的在于降低设备故障的频次，通过加强设备管理的顶层设计和文化建设，减少因为设备精益管理不到位导致的设备故障，为设备效率的提升奠定结实的基础。

2.2 建立设备维修档案

虽然数控设备数量多，但是有部分设备为同一型号或是同一制造商，在设备性能、备件以及故障点上会存在一些相关性。同时，这类设备样本数据也比较大，做一些设备故障数据的统计分析很有意义。根据这个实际情况，公司建立了设备维修档案，详细记录设备故障部位、更换配件的厂家、型号等信息（图4）。

图4 设备故障统计表

从图4 中数据可知，该类设备尾座容易发生故障，备件更换频次较高，在建立该类备件安全库存的时候可以参考故障频次数据；该类设备的散热器容易报警，可作为常规保养重点检查项目，可做到预防维修。该策略的目的在于通过故障数据的分析，帮助公司在设备管理及维修方面做有针对性的设备管理和保养，从而降低设备故障的概率和备件等待的时间。

2.3 完善备件库存策略

备件库存是为了应对不确定性，但备件库存不是越高越好，公司要在库存和成本之间做一个合理的平衡。备件库存控制一般要以最低的成本和最高的周转次数保证不缺货。设备备件属于典型的“长尾”（需求很低且供应的不确定性很高）需求，因为需求很低、需求的连续性差，所以“长尾”需求不符合正态分布。一般来讲，离散分布的少量数据在不符合正态分布的情况下，符合泊松分布，因此设备备件这种“长尾”需求可以按照泊松分布进行库存策略制定。以某备件为例进行分析（图5）。

图5 某备件需求分析

从数据分析可知，该备件每月的需求时有时无，平均需求为3 个，公司原先也是按照该数据进行备库存，加上公司对有货率没有明确的量化指标要求，这就导致一年中有5 个月库存不能满足现场需求，造成设备维修等待备件的现象，在意识到这个问题后，公司按照泊松分布对安全库存进行重新设置，计算方法见式（1）。

其中P 表示公司期望要达到的服务水平（有货率），λ 为需求的平均值，k 为库存设置量。具体可在EXCEL 表格里面套用函数POISSON（x，mean，cumulative）进行计算。

关于有货率P的要求，公司将备件按照设备类别等级、备件金额大小以及使用频次高低进行分类管理。设备等级分为重要设备（A 类）、主要设备（B 类）和一般设备（C 类）3 个类别；配件金额根据实际需求划定大小，例如5000元以上的配件定义为大金额，50 元以下的配件定义为小金额；使用频次可根据月统计，如果每月有需求计为1，没有为0。上述3 个指标具体的等级划分通过相关会议并结合历史数据进行决策，定义完成后开始设置备件库存策略，如图6 所示。

对于A 类重要设备，因为停机损失比较大，一般要求库存的服务水平高于95%，对于B 类和C 类设备，为将库存金额控制在合理的水位，通过平衡服务水平变化导致的库存增长金额和停机损失后，可适当降低服务水平的值。库存水位的设置均可按照泊松分布计算式进行。按照如上原则，最后构建出备件库存“三位一体”的管理策略（图6 阴影部分）。

图6 备件库存设置

该策略的目的在于量化管理备件库存，从历史数据出发，由判断结束，在满足既定服务水平的要求下，减少由于库存设置不合理带来的库存呆滞风险。从而提高公司设备管理的能力和水平。

3 总结

公司经过对设备TPM 管理的宣导和强化，在设备精益管理的牵引下，2021 年设备故障次数较2020 年降低16.9%，改善效果非常明显，如图7 所示。通过结合设备维修档案数据和备件库存策略，设备备件短缺现象有了很大的改善，平均维修时间降低到7.3 h。

图7 设备故障次数对比

由于对设备备件库存水位的量化管理，备件库存呆滞现象也有明显改善，总体上备件库存金额有所降低。总体来讲，上述策略对设备利用效率的提高和企业设备管理成本的降低起到了很好的作用。另外，随着军工行业集中采购的推行，公司面临的竞争愈加激烈，为了进一步提高公司在行业中的竞争力，集中核心资源做好战略聚焦。公司也在积极探索设备管理外包的策略，希望能够进一步降低设备管理成本，提高设备的利用效率。