姚杰

　　摘　要：本文分析了多種維修策略的應(yīng)用發(fā)展及其特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)代設(shè)備故障率曲線的特點(diǎn)，指出了現(xiàn)代鋁加工設(shè)備以狀態(tài)維修為主，多種維修策略相結(jié)合的設(shè)備維修管理，將成為現(xiàn)代鋁加工設(shè)備維修策略的主要發(fā)展方向。

　　關(guān)鍵詞：鋁加工設(shè)備；維修；策略；故障率曲線

　　鋁加工設(shè)備是決定鋁加工產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量和成本的重要因素。鋁加工設(shè)備在使用過(guò)程中，零部件會(huì)產(chǎn)生不同程度的磨損、疲勞、腐蝕、變形，老化等問(wèn)題，使設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)會(huì)逐漸變差，使用性能下降。設(shè)備維修作為設(shè)備管理的重要環(huán)節(jié)，是延長(zhǎng)設(shè)備壽命，保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，防止事故發(fā)生的重要保證。

　　1、維修策略分析

　　維修策略的發(fā)展與工裝技術(shù)的發(fā)展相比具有一定的滯后性，導(dǎo)致設(shè)備使用維護(hù)成本大幅升高，可用性急劇下降。隨著現(xiàn)代裝備設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的發(fā)展，鋁加設(shè)備由過(guò)去單純的機(jī)械結(jié)構(gòu)逐步向機(jī)、電、液一體化，自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，使鋁加工設(shè)備性能不斷改進(jìn)和提高，同時(shí)鋁加工設(shè)備的維修策略也在不斷進(jìn)步，從Z初根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行維修，到現(xiàn)在的基于系統(tǒng)的維修思想。

　　1.1、事后維修

　　20世紀(jì)初期，設(shè)備維修一般是在發(fā)生故障后或者性能滿足不了使用要求后才進(jìn)行修理，即事后維修，也稱(chēng)作故障維修。維修內(nèi)容包括故障定位、隔離、分解、更換、調(diào)校、檢驗(yàn)以及修復(fù)損壞件等。這一時(shí)期的設(shè)備維修特點(diǎn)是“不壞不修，壞了再修”。事后維修的優(yōu)點(diǎn)是充分利用了零部件的使用壽命。但事后維修是非計(jì)劃性維修，缺乏靈活性和主動(dòng)性，浪費(fèi)了較多的剩余修理。當(dāng)停機(jī)損失較小，只需要調(diào)整或更換易損件即可排除故障時(shí)，采用事后維修比較經(jīng)濟(jì)。

　　1.2、計(jì)劃維修

　　20世紀(jì)50年代，隨著人們對(duì)機(jī)械設(shè)備的磨損機(jī)理認(rèn)識(shí)的深入，為使每個(gè)零部件都達(dá)到使用安全、可靠，就必須在故障發(fā)生前進(jìn)行維修，從而形成了以預(yù)防為主的維修理念。其實(shí)質(zhì)是通過(guò)采取各種預(yù)防性措施，將故障消滅在萌芽狀態(tài)，改變了事后維修缺乏計(jì)劃性的被動(dòng)局面。計(jì)劃性維修也是現(xiàn)在普遍采用的一種維修策略。

　　實(shí)踐證明大部分機(jī)械設(shè)備的故障發(fā)生率遵循浴盆曲線規(guī)律（見(jiàn)圖1）。早期故障期又稱(chēng)為磨合期，在磨合期設(shè)備運(yùn)行故障率很高，但隨時(shí)間的推移，故障率迅速下降。此期間發(fā)生故障的特點(diǎn)，主要是設(shè)計(jì)、制造的缺陷或使用不當(dāng)，人機(jī)磨合太差造成；進(jìn)入偶發(fā)故障期，設(shè)備故障率基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)，故障發(fā)生具有隨機(jī)性、故障率低、且穩(wěn)定的特點(diǎn)，這是設(shè)備運(yùn)行的Z佳狀態(tài)期。在此間發(fā)生的故障多因使用不當(dāng)或維修不力，可以通過(guò)加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，提高維修質(zhì)量、改進(jìn)設(shè)備使用管理，使故障率降到Z低；在設(shè)備使用后期，由于設(shè)備零部件的磨損、疲勞、腐蝕、變形等因素的影響，使故障率不斷上升。如果能在損耗故障期開(kāi)始時(shí)進(jìn)行大修，可經(jīng)濟(jì)而有效地降低故障率。計(jì)劃性維修是按預(yù)定的進(jìn)度計(jì)劃實(shí)施的預(yù)防性維修，可以事先安排好設(shè)備的使用和維修時(shí)間，準(zhǔn)備好維修所需的人、財(cái)、物等，便于管理者對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃流程管控，降低了偶發(fā)性設(shè)備故障對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的影響，與事后維修相比有明顯的優(yōu)勢(shì)。在進(jìn)行計(jì)劃性維修時(shí)，必須準(zhǔn)確地找到故障轉(zhuǎn)折點(diǎn)（M），而鋁加工設(shè)備的故障與使用環(huán)境、人機(jī)磨合程度、維護(hù)保養(yǎng)質(zhì)量、來(lái)料等因素密切相關(guān)，難以科學(xué)合理地確定設(shè)備的故障周期，因此其理論故障周期與實(shí)際技術(shù)狀況差距較大，從而不可避免地會(huì)造成維修過(guò)剩或維修不足，使維修的經(jīng)濟(jì)性和可靠性降低。隨著現(xiàn)代鋁加工設(shè)備技術(shù)發(fā)展，尤其是自動(dòng)化技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備深度融合后，其局限性也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。

　　1.3、以可靠性為中心的維修

　　20世紀(jì)60年代，以可靠性為中心的維修思想產(chǎn)生于航空領(lǐng)域。隨著航空裝備使用規(guī)模和范圍越來(lái)越大，維修費(fèi)用急劇上升，而航空裝備的可用率卻不斷下降，發(fā)展科學(xué)維修成為迫切的內(nèi)在需要，表現(xiàn)的問(wèn)題主要有：故障不再是簡(jiǎn)單的時(shí)間函數(shù)；早檢查，多檢查未必就能預(yù)防所有故障；故障未必都危及飛行安全等。人們逐漸認(rèn)識(shí)到維修的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)應(yīng)該是可靠性而不是故障。60年代初，美國(guó)民航界運(yùn)用現(xiàn)代科技，對(duì)航空維修的基本規(guī)律進(jìn)行深入研究，得出了兩個(gè)重要的結(jié)論，即：對(duì)于復(fù)雜的飛機(jī)系統(tǒng)，除非具有某種支配性故障模式，否則定時(shí)翻修無(wú)助于提高其可靠性；對(duì)于許多項(xiàng)目，沒(méi)有一種預(yù)防性維修方式是十分有效的。在其后近十年的維修改革探索中，逐漸形成了一種普遍使用的新的維修理論——以可靠性為中心的維修。

　　以可靠性為中心的維修是從技藝發(fā)展成為科學(xué)的重要標(biāo)志。在對(duì)設(shè)備特性，運(yùn)行功能，故障模式，故障后果科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用可靠性理論、邏輯決斷、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、等新理論，新技術(shù)，新方法確定維修的必要性、可行性、和有效性。Z終制定出實(shí)用的、合理的維修大綱，科學(xué)指導(dǎo)實(shí)踐。以可靠性為中心的維修其優(yōu)越性、對(duì)設(shè)備的保障能力是毋庸置疑，其應(yīng)用主要針對(duì)民航、戰(zhàn)斗機(jī)、核潛艇等領(lǐng)域。它真正實(shí)現(xiàn)了根據(jù)設(shè)備發(fā)生故障的規(guī)律來(lái)確定檢修內(nèi)容，避免了過(guò)度維修或維修不足，提高了設(shè)備的可靠性。

　　1.4、狀態(tài)維修

　　近年來(lái)隨著傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)以及故障診斷技術(shù)的不斷進(jìn)步人們又提出了狀態(tài)維修理念。狀態(tài)維修是基于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行的，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)有兩種方法：一種是依靠五官檢測(cè)，即眼看、耳聽(tīng)、手摸、鼻聞、問(wèn)使用者的方法；另一種是用科學(xué)儀器對(duì)設(shè)備和產(chǎn)品狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。前者簡(jiǎn)單、快捷、直觀，對(duì)裝備和產(chǎn)品的檢測(cè)診斷停留在定性階段；而后者較前者更客觀、準(zhǔn)確，對(duì)設(shè)備和產(chǎn)品的狀態(tài)檢測(cè)診斷上升到定量階段，對(duì)裝備和產(chǎn)品維修更具有指導(dǎo)意義。利用狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)獲取反映設(shè)備狀態(tài)的有關(guān)信息，利用信號(hào)分析、故障診斷、可靠性評(píng)估、壽命預(yù)測(cè)等技術(shù)，判斷設(shè)備的狀態(tài)，識(shí)別故障的早期征兆，對(duì)故障情況以及故障發(fā)展趨勢(shì)做出分析和預(yù)測(cè)，根據(jù)設(shè)備狀態(tài)診斷和預(yù)知的結(jié)果采取Z佳的維修策略。據(jù)權(quán)威雜志統(tǒng)計(jì)表明：實(shí)施基于狀態(tài)維修后設(shè)備故障率下降63%-84%，設(shè)備維修用工下降26%-30%，物料下降22%-31%，計(jì)劃停機(jī)率降低2.5%-3.7%。

　　狀態(tài)維修是相對(duì)于事后維修和計(jì)劃性維修而提出的，區(qū)別于傳統(tǒng)的計(jì)劃性維修關(guān)鍵在于：在制定維修計(jì)劃時(shí)，考慮到設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際狀態(tài)及設(shè)備個(gè)體之間由于制造過(guò)程、工作環(huán)境、備件來(lái)源、維修保養(yǎng)質(zhì)量等原因所造成的差異，盡可能地使每個(gè)設(shè)備在故障發(fā)生之前進(jìn)行維修，這樣既保證設(shè)備安全、可靠地運(yùn)行，避免或減少故障發(fā)生次數(shù)，又可充分利用設(shè)備零部件的有效使用壽命，解決維修不足或維修過(guò)剩問(wèn)題，減少停機(jī)損失，降低運(yùn)營(yíng)成本。

　　2、現(xiàn)代鋁加工設(shè)備的故障率特點(diǎn)及維修策略選擇

　　縱觀我國(guó)鋁加工業(yè)的發(fā)展史，我們不難發(fā)現(xiàn)，我國(guó)鋁加工業(yè)正在經(jīng)歷由粗加工到精深加工轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變必然促使其工裝設(shè)備加速更新?lián)Q代，向大型化、整體化、精密化、緊湊化、自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。我國(guó)現(xiàn)在擁有全球數(shù)量的鑄軋機(jī)、熱軋機(jī)、冷軋機(jī)、鋁箔軋機(jī)、擠壓機(jī)等鋁加工裝備，各種鋁加工材的產(chǎn)能約占到了全球一半左右的水平，而鋁材市場(chǎng)也發(fā)生了由供不應(yīng)求到供過(guò)于求的大轉(zhuǎn)變，激烈的鋁加工產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，其實(shí)質(zhì)就是質(zhì)量與成本的競(jìng)爭(zhēng)，一個(gè)合理維修策略將能有效的降低設(shè)備的維修使用成本，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量。

　　2.1現(xiàn)代化鋁加工設(shè)備故障率特點(diǎn)

　　隨著鋁加工裝技術(shù)的快速發(fā)展，其維修理念也在不斷的更新完善之中，研究發(fā)現(xiàn)除了大多數(shù)機(jī)械設(shè)備故障率特點(diǎn)遵循浴盆曲線外，現(xiàn)代化鋁加工設(shè)備的故障率還有以下五種故障率曲線特點(diǎn)（見(jiàn)圖2）。曲線A顯示了略增的故障率，有明顯的磨損期。曲線B顯示了緩慢增長(zhǎng)的故障率，但沒(méi)有明顯的磨損期。曲線C顯示了新設(shè)備從剛出廠的低故障率，急劇地增長(zhǎng)到一個(gè)恒定的故障率。曲線D顯示設(shè)備的故障為恒定值，出現(xiàn)的故障常常是偶然因素造成的。而曲線E顯示設(shè)備開(kāi)始有高的初期故障率，然后急劇下降到一個(gè)恒定的或者是增長(zhǎng)極為緩慢的故障率。

　　以云鋁冷軋機(jī)為例，它由高低壓液壓系統(tǒng)、軋制油系統(tǒng)、熱邊噴系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、軋機(jī)主傳動(dòng)、軋制輔助傳動(dòng)、油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)、油霧回收系統(tǒng)、火災(zāi)防止報(bào)警系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、備卷站、托盤(pán)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、自動(dòng)換輥裝置、套筒處理系統(tǒng)、軋機(jī)機(jī)架及輥系、軋機(jī)出入口自動(dòng)裝卸卷小車(chē)、激光測(cè)速系統(tǒng)、X射線測(cè)厚系統(tǒng)、板型系統(tǒng)、一級(jí)功能控制系統(tǒng)、二級(jí)模型系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。通過(guò)對(duì)冷軋機(jī)的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，31.3%的設(shè)備遵循典型的浴盆曲線，2%的設(shè)備遵循曲線A，5.5%的設(shè)備遵循曲線B，10%的設(shè)備遵循曲線C，4%的設(shè)備遵循曲線D，不少于47.2%的設(shè)備遵循曲線E。

　　2.2現(xiàn)代鋁加工設(shè)備的維修策略選擇

　　維修策略的選擇原則上是用Z小的維修資源消耗取得Z佳的維修效果。通過(guò)上面五種曲線的特點(diǎn)可以看出，單一的維修策略難以覆蓋所有零部件的故障特點(diǎn)，針對(duì)不同設(shè)備的重要程度及使用情況，從設(shè)備的可靠性、維修性和經(jīng)濟(jì)性，結(jié)合設(shè)備類(lèi)型和故障模式的不同，綜合考慮各種因素，采取不同的維修策略，做出合理的維修決策。對(duì)故障遵循浴盆曲線發(fā)展、演變、有規(guī)律的故障特點(diǎn)，采用計(jì)劃維修；對(duì)故障有發(fā)展期，并且可以進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，維修成本高的重要設(shè)備采用狀態(tài)維修；對(duì)可靠性和安全性要求高、但不容易監(jiān)測(cè)的設(shè)備采用以可靠性為中心的維修；而對(duì)故障危害性較小、故障隨機(jī)性很大的設(shè)備實(shí)施事后維修，并在維修過(guò)程中針對(duì)具體情況進(jìn)行改善維修，以提高設(shè)備的可靠性、有效性。

　　以X射線測(cè)厚系統(tǒng)為例，在分析研究其結(jié)構(gòu)及故障模式的基礎(chǔ)上，以一些典型的零部件為例，進(jìn)行維修策略的分析與選擇。例如電離室、X射線源、高壓?jiǎn)卧男阅芰踊^(guò)程，可以通過(guò)電流、電壓監(jiān)測(cè)進(jìn)行狀態(tài)維修，避免造成批量的厚度不合格品。測(cè)量窗口、絕緣硅膠、空氣濾清器等隨著使用時(shí)間的增加，會(huì)積累污染物使鋁帶材測(cè)量的準(zhǔn)確性、重復(fù)性降低，并有一定的規(guī)律，因此可采用計(jì)劃維修法。快門(mén)機(jī)構(gòu)、位置開(kāi)關(guān)、狀態(tài)指示燈等發(fā)生故障具有很大隨機(jī)性，且不對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響，危害性較小可以采用事后維修法。通過(guò)分析，做出改型測(cè)厚儀零部件維修策略選擇，如表1所列。

　　3、結(jié)論

　　通過(guò)論述現(xiàn)代鋁加工設(shè)備各種維修策略的優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，提出了根據(jù)設(shè)備類(lèi)型及故障特點(diǎn)的不同，合理選擇科學(xué)的維修策略的方法，以提高鋁加工設(shè)備維修的效率、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。維修策略是一門(mén)綜合的學(xué)問(wèn)，以狀態(tài)維修為主，綜合運(yùn)用多種維修策略能夠克服單一維修策略的不足，將各種維修策略的優(yōu)勢(shì)結(jié)合，是現(xiàn)代鋁加工設(shè)備維修發(fā)展的趨勢(shì)。

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