第15章 设备维修管理
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TPM的基本思想
全效益，是指要求设备一生的寿命周期的费用最小、
输出最大。 设备寿命周期的输出 设备综合效率＝ 设备寿命周期的输入
全系统，从设备的设计、制造、使用、维修、改造到
更新的设备一生的管理。 全员参加，凡是和设备规划、设计、制造、使用、维 修有关的部门和人员都参加到设备管理行列中
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
15.5 设备维护业务外包
关于业务外包 业务外包是现代企业普遍采用的一种运作 策略。 业务外包（outsourcing）,是Outside Resource Using的意思，即利用外部资源的 意思。 一般认为，业务外包是以合约方式将原本 应由企业运作的业务，交由外面的服务商， 由他们完成，以维持企业的运营。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
EAM的管理思想
先进维修管理思想 成本控制思想 集成化管理思想 知识管理思想
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
EAM的功能构成
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
EAM的应用
实施EAM能达到以下目标： 降低设备故障率 缩短维修相应时间和维修工作时间 提高设备的可利用率和可靠性指标 延长设备寿命 控制维修费用，提高企业投资回报率 改善工人的安全保障 降低维修设备库存水平 提高采购效率，降低采购成本 更有效的配置生产设备、人员及其他维修资源
III I II 正常区
图15－2：设备故障曲线
(t )
0
劣化区 t
第一段为初期故障时期。这段时期的故障主要使由于设计上的原因， 安装不正确，操作上的不习惯，新装配零件没有跑合，质量不好等。 第二段为偶发故障期。设备处于正常运转阶段，故障率较低，一般由 于维护不好和操作失误引起的偶然故障。 第三段为磨损故障期。零件开始老化，故障率逐渐上升。
生产与运作管理 Production &Operation Management
The School of Management HUST
第十五章 设备维修管理
15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 设备管理概述 生产维修 基本维护决策 企业资产管理系统 设备维护业务外包
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
讨论总费用最低的零件更换年限问题。 假设：机器维护费用随着机器的使用年限而增加。 这里所讨论的模型既适用于连续工作的设备，也适 用于间歇工作的机器。 不妨假设，更换某个零件的费用是K，该零件在工 作年限为u时的运行费用是C（u），且C（u）的初 始值是au。边际更换费用随时间的推移而降低，边 际运行维护费用随时间推移而上升。总费用是零件 更换费用与维护费用之和，这里要找到总费用最低 的更换时间点。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
设备维修发展概况
事后修理 预防维修 生产维修 维修预防 设备综合管理 基于状态维修（Condition-based Maintenance）和智能维修（Intelligent Maintenance）等新方法。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
•
委托维修与自行维修
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
备用设备问题
某些情况下，一旦设备出现故障，就有可能造 成很大的损失。备用设备就是为了缓解这种情况 而出现的。然而，备用设备会占用大量的资金， 造成成本上升。设备管理就是的任务之一就是要 找到一个平衡点。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
比较而言，最佳的维修工人数为2人。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
预防性维修与事后修理
是采取预防性维修还是采取设备发生故障后再来抢修， 这也是一个设备维修的决策问题。通常，管理人员从 成本的角度衡量，寻求总成本最低的预防性维修水平， 避免造成过度维修。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
更换年限决策
维修人员的确定
假设一组设备的数量足够大，使得到达概率为常 数并且到达间隔时间与服务时间服从负指数分布 （到达率服从泊松分布）。设机器平均故障率 为每周0.8，一个维修工人一个星期能修好一台机 器（m＝1），如果增加工人（最多到4人），则 维修时间成比例地下降，超过4个维修工人时， 需要另外增加一个排队维修场地。若维修工人每 周工资为250元/人，一台机器停歇一周的费用是 750元，问在这种情况下应该招聘多少维修工人？
《生产与运作管理》陈荣秋来自百度文库马士华编著
设备维修体制
计划预修制
计划预修制是根据零件的一般磨损规律和设备故 障规律，有计划地进行维修，在故障发生之前修 复或更换已磨损或老化的零件。
日常维护 设备的维护 定期清洗换油 定期检查 计划预修制 小修 计划修理 中修 大修
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
15.4 企业资产管理系统
概念 一般认为，企业资产管理（Enterprise Asset Management，简称EAM）是在CMMS基础上发展 起来的，以现代化的计算机及网络通信技术为运 行平台，以企业有形资产（如生产设备、厂房设 施、交通工具、库存等）为管理对象，以降低总 体维修成本、提高维修效率和投资回报为目标， 融合先进设备管理思想，集企业各项设备管理功 能为一身，并能对企业各种维修资源进行有效协 调与控制的计算机管理系统。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
TPM的基本特征 以提高设备综合效率为目标 建立以设备一生为对象的生产维修总系统 设计设备的计划、使用、保养等所有 部门 从最高领导到第一线工人全体成员参加 加强生产维修保养思想教育，开展班组自 主活动，推广生产维修
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
首先，利用排队论的结果求出生产系统的平均故 障设备数量（正在修理的和等待修理的）：
0.8 LS 4 1 0.8
其次，计算使用不同数量维修工人的总成本，然后 进行比较。当使用一个维修工人时， 总成本为：1×250＋4×750＝3 250（元）。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
实现计划修理方法
由于设备的重要程度和结构的繁简程度不 同，以及对零件使用寿命的掌握程度不同， 因此，规定了三种不同的实现计划修理的 方法。
标准修理法，又叫强制修理法 定期修理法 检查后修理法
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
全面生产维修制（Total Production Maintenance，简称TPM）
正常磨损期
经跑合磨损后，设备各个部分进入了正常工作状 态。
急剧磨损期
零件是有一定寿命的。经过一段时间以后，正常 磨损关系破坏了，这时候的磨损速度非常块，短 时间内就可以使零件丧失应有的精度或强度。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
(t )
设备故障曲线
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
设备管理的影响
设备管理水平的高低直接影响企业的计划、交货 期、生产过程的均衡性等方面的工作； 设备管理水平的高低直接关系到企业产品的产量 和质量； 设备管理水平的高低直接影响着产品制造成本的 高低； 设备管理水平的高低关系到安全生产和环境保护； 设备管理水平的高低影响着企业生产资金的合理 使用。
A E (Ti ) MTBF E (Ti ) E ( Ri ) MTBF MTTR
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
机器零件的磨损规律
初期磨损期
零件的表面宏观几何和微观几何都要发生明显 变化，磨损速度很快。这一阶段对设备来说没有 什么危害，而是设备进入正常运转的必经阶段， 称“跑合”、“磨合”。
TPM的主要内容 日常检点 定期检查 计划修理 改善性维修 故障修理 维修记录分析 开展5S活动（整理（Seiri）、整顿（Seiton） 清洁（Seisoh）、清扫（Seiketsu）、教养 （Shitsuke））
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
15.3 基本维护决策
如果使用两个工人，由于提高了服务率， 每周可以修好两台设备，所以：
0.8 LS 0.6667 2 0.8
总成本为：2×250＋0.666 7×750＝1 000（元）。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
如果使用3个工人，维修能力为每周修好3台设备， 此时 0.8 LS 0.3636 3 0.8 总成本为：3×250＋0.363 6×750＝1 023（元）。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
为简化问题，假设： 机器连续运转； 不考虑停机修理时间； 机器上的每一个新零件具有相同的特征； 只考虑更换费用和运行维护费用； 目标是取得长期总费用最低； 维护一个零件运行费用是au，更换一个 零件的费用是K。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
15.2 生产维修
设备维修的理论有两种基本观点： 第一种观点建立在摩擦学基础之上，以研 究机械磨损规律的“设备修理周期结构” 理论。 第二种观点是建立在故障物理学基础之上， 以研究故障规律和设备可靠性的“故障分 析与状态管理”理论。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
维修术语
平均故障期(mean time between failure, MTBF)， 是指两次故障之间的期望时间，其大小等于1/ 其中 为故障率。 平均维修时间（mean time to repair，MTTR）， 是指修理时间R的期望值。 可用性（availability），是指机器运行时间的 平均值：
每一周的更换费用＝k 每一周的维护总费用 0 C (u )du 0 audu at 2 / 2 设单位时间总费用为G (t )，更换周期为t , 则G (t )可由下式给出
t t
1 at K at G (t ) ( K ) t 2 t 2 由于G(t)=K/t 3 0, G (t )是变量t的凹函数，如图14－5所示。 目标是求出总费用最低的更换周期T *,由于G (t )是凹函数，其 最优解满足： G(t)=K a 0, 解得T * 2 t 2 2K a
15.1 设备管理概述
英国标准3811号给“维修”下的定义是： “各中技术行动与相关的管理行动相配合， 其目的是使一个物件保持在或者恢复达到 能履行它所规定功能的状态。” 设备维修管理：指依据企业的生产经营目 标，通过一系列的技术、经济和组织措施， 对设备寿命周期内的所有设备物质运动形 态和价值运动形态进行的综合管理工作。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
推动企业开展业务外包原因：
企业自身资源约束 竞争环境的变化 新的管理思想的推动
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
设备维护业务外包管理的内容
设备维护业务外包战略分析 设备维护业务外包决策分析 设备维护承包商的评估与选择 外包业务执行过程的管理 设备维护外包终止
集中维修
• 集中维修指把所有维修力量集中起来组成专门的设备维修部门，
负责整个企业的设备维修工作。 • 优点：有利于提高维修技术水平，集中力量完成复杂、技术难度 大的维修任务。 • 缺点：易出现生产与维修的脱节，不能及时处理故障。
分散维修
分散维修就是由企业的各个下层部门分别设立维修小组，每一个 小组负责本部门的设备维修工作。 • 优点：把各部门的生产与维修统一起来，维修时间灵活 • 缺点：分散了维修力量，难以处理技术难度大的维修任务。
设备综合工程学特点
把设备的最经济寿命费用作为其研究目的 把与设备有关的工程技术、财务、管理等 方面结合起来进行综合性管理 研究提高设备的可靠性、维修性设计，提 高设计的质量和效率 把设备的一生，即整个寿命周期作为管理 和研究的对象 强调设备的设计、使用和费用的信息反馈
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
全效益，是指要求设备一生的寿命周期的费用最小、
输出最大。 设备寿命周期的输出 设备综合效率＝ 设备寿命周期的输入
全系统，从设备的设计、制造、使用、维修、改造到
更新的设备一生的管理。 全员参加，凡是和设备规划、设计、制造、使用、维 修有关的部门和人员都参加到设备管理行列中
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
15.5 设备维护业务外包
关于业务外包 业务外包是现代企业普遍采用的一种运作 策略。 业务外包（outsourcing）,是Outside Resource Using的意思，即利用外部资源的 意思。 一般认为，业务外包是以合约方式将原本 应由企业运作的业务，交由外面的服务商， 由他们完成，以维持企业的运营。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
EAM的管理思想
先进维修管理思想 成本控制思想 集成化管理思想 知识管理思想
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
EAM的功能构成
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
EAM的应用
实施EAM能达到以下目标： 降低设备故障率 缩短维修相应时间和维修工作时间 提高设备的可利用率和可靠性指标 延长设备寿命 控制维修费用，提高企业投资回报率 改善工人的安全保障 降低维修设备库存水平 提高采购效率，降低采购成本 更有效的配置生产设备、人员及其他维修资源
III I II 正常区
图15－2：设备故障曲线
(t )
0
劣化区 t
第一段为初期故障时期。这段时期的故障主要使由于设计上的原因， 安装不正确，操作上的不习惯，新装配零件没有跑合，质量不好等。 第二段为偶发故障期。设备处于正常运转阶段，故障率较低，一般由 于维护不好和操作失误引起的偶然故障。 第三段为磨损故障期。零件开始老化，故障率逐渐上升。
生产与运作管理 Production &Operation Management
The School of Management HUST
第十五章 设备维修管理
15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 设备管理概述 生产维修 基本维护决策 企业资产管理系统 设备维护业务外包
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
讨论总费用最低的零件更换年限问题。 假设：机器维护费用随着机器的使用年限而增加。 这里所讨论的模型既适用于连续工作的设备，也适 用于间歇工作的机器。 不妨假设，更换某个零件的费用是K，该零件在工 作年限为u时的运行费用是C（u），且C（u）的初 始值是au。边际更换费用随时间的推移而降低，边 际运行维护费用随时间推移而上升。总费用是零件 更换费用与维护费用之和，这里要找到总费用最低 的更换时间点。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
设备维修发展概况
事后修理 预防维修 生产维修 维修预防 设备综合管理 基于状态维修（Condition-based Maintenance）和智能维修（Intelligent Maintenance）等新方法。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
•
委托维修与自行维修
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
备用设备问题
某些情况下，一旦设备出现故障，就有可能造 成很大的损失。备用设备就是为了缓解这种情况 而出现的。然而，备用设备会占用大量的资金， 造成成本上升。设备管理就是的任务之一就是要 找到一个平衡点。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
比较而言，最佳的维修工人数为2人。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
预防性维修与事后修理
是采取预防性维修还是采取设备发生故障后再来抢修， 这也是一个设备维修的决策问题。通常，管理人员从 成本的角度衡量，寻求总成本最低的预防性维修水平， 避免造成过度维修。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
更换年限决策
维修人员的确定
假设一组设备的数量足够大，使得到达概率为常 数并且到达间隔时间与服务时间服从负指数分布 （到达率服从泊松分布）。设机器平均故障率 为每周0.8，一个维修工人一个星期能修好一台机 器（m＝1），如果增加工人（最多到4人），则 维修时间成比例地下降，超过4个维修工人时， 需要另外增加一个排队维修场地。若维修工人每 周工资为250元/人，一台机器停歇一周的费用是 750元，问在这种情况下应该招聘多少维修工人？
《生产与运作管理》陈荣秋来自百度文库马士华编著
设备维修体制
计划预修制
计划预修制是根据零件的一般磨损规律和设备故 障规律，有计划地进行维修，在故障发生之前修 复或更换已磨损或老化的零件。
日常维护 设备的维护 定期清洗换油 定期检查 计划预修制 小修 计划修理 中修 大修
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
15.4 企业资产管理系统
概念 一般认为，企业资产管理（Enterprise Asset Management，简称EAM）是在CMMS基础上发展 起来的，以现代化的计算机及网络通信技术为运 行平台，以企业有形资产（如生产设备、厂房设 施、交通工具、库存等）为管理对象，以降低总 体维修成本、提高维修效率和投资回报为目标， 融合先进设备管理思想，集企业各项设备管理功 能为一身，并能对企业各种维修资源进行有效协 调与控制的计算机管理系统。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
TPM的基本特征 以提高设备综合效率为目标 建立以设备一生为对象的生产维修总系统 设计设备的计划、使用、保养等所有 部门 从最高领导到第一线工人全体成员参加 加强生产维修保养思想教育，开展班组自 主活动，推广生产维修
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
首先，利用排队论的结果求出生产系统的平均故 障设备数量（正在修理的和等待修理的）：
0.8 LS 4 1 0.8
其次，计算使用不同数量维修工人的总成本，然后 进行比较。当使用一个维修工人时， 总成本为：1×250＋4×750＝3 250（元）。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
实现计划修理方法
由于设备的重要程度和结构的繁简程度不 同，以及对零件使用寿命的掌握程度不同， 因此，规定了三种不同的实现计划修理的 方法。
标准修理法，又叫强制修理法 定期修理法 检查后修理法
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
全面生产维修制（Total Production Maintenance，简称TPM）
正常磨损期
经跑合磨损后，设备各个部分进入了正常工作状 态。
急剧磨损期
零件是有一定寿命的。经过一段时间以后，正常 磨损关系破坏了，这时候的磨损速度非常块，短 时间内就可以使零件丧失应有的精度或强度。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
(t )
设备故障曲线
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
设备管理的影响
设备管理水平的高低直接影响企业的计划、交货 期、生产过程的均衡性等方面的工作； 设备管理水平的高低直接关系到企业产品的产量 和质量； 设备管理水平的高低直接影响着产品制造成本的 高低； 设备管理水平的高低关系到安全生产和环境保护； 设备管理水平的高低影响着企业生产资金的合理 使用。
A E (Ti ) MTBF E (Ti ) E ( Ri ) MTBF MTTR
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
机器零件的磨损规律
初期磨损期
零件的表面宏观几何和微观几何都要发生明显 变化，磨损速度很快。这一阶段对设备来说没有 什么危害，而是设备进入正常运转的必经阶段， 称“跑合”、“磨合”。
TPM的主要内容 日常检点 定期检查 计划修理 改善性维修 故障修理 维修记录分析 开展5S活动（整理（Seiri）、整顿（Seiton） 清洁（Seisoh）、清扫（Seiketsu）、教养 （Shitsuke））
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
15.3 基本维护决策
如果使用两个工人，由于提高了服务率， 每周可以修好两台设备，所以：
0.8 LS 0.6667 2 0.8
总成本为：2×250＋0.666 7×750＝1 000（元）。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
如果使用3个工人，维修能力为每周修好3台设备， 此时 0.8 LS 0.3636 3 0.8 总成本为：3×250＋0.363 6×750＝1 023（元）。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
为简化问题，假设： 机器连续运转； 不考虑停机修理时间； 机器上的每一个新零件具有相同的特征； 只考虑更换费用和运行维护费用； 目标是取得长期总费用最低； 维护一个零件运行费用是au，更换一个 零件的费用是K。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
15.2 生产维修
设备维修的理论有两种基本观点： 第一种观点建立在摩擦学基础之上，以研 究机械磨损规律的“设备修理周期结构” 理论。 第二种观点是建立在故障物理学基础之上， 以研究故障规律和设备可靠性的“故障分 析与状态管理”理论。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
维修术语
平均故障期(mean time between failure, MTBF)， 是指两次故障之间的期望时间，其大小等于1/ 其中 为故障率。 平均维修时间（mean time to repair，MTTR）， 是指修理时间R的期望值。 可用性（availability），是指机器运行时间的 平均值：
每一周的更换费用＝k 每一周的维护总费用 0 C (u )du 0 audu at 2 / 2 设单位时间总费用为G (t )，更换周期为t , 则G (t )可由下式给出
t t
1 at K at G (t ) ( K ) t 2 t 2 由于G(t)=K/t 3 0, G (t )是变量t的凹函数，如图14－5所示。 目标是求出总费用最低的更换周期T *,由于G (t )是凹函数，其 最优解满足： G(t)=K a 0, 解得T * 2 t 2 2K a
15.1 设备管理概述
英国标准3811号给“维修”下的定义是： “各中技术行动与相关的管理行动相配合， 其目的是使一个物件保持在或者恢复达到 能履行它所规定功能的状态。” 设备维修管理：指依据企业的生产经营目 标，通过一系列的技术、经济和组织措施， 对设备寿命周期内的所有设备物质运动形 态和价值运动形态进行的综合管理工作。
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
推动企业开展业务外包原因：
企业自身资源约束 竞争环境的变化 新的管理思想的推动
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
设备维护业务外包管理的内容
设备维护业务外包战略分析 设备维护业务外包决策分析 设备维护承包商的评估与选择 外包业务执行过程的管理 设备维护外包终止
集中维修
• 集中维修指把所有维修力量集中起来组成专门的设备维修部门，
负责整个企业的设备维修工作。 • 优点：有利于提高维修技术水平，集中力量完成复杂、技术难度 大的维修任务。 • 缺点：易出现生产与维修的脱节，不能及时处理故障。
分散维修
分散维修就是由企业的各个下层部门分别设立维修小组，每一个 小组负责本部门的设备维修工作。 • 优点：把各部门的生产与维修统一起来，维修时间灵活 • 缺点：分散了维修力量，难以处理技术难度大的维修任务。
设备综合工程学特点
把设备的最经济寿命费用作为其研究目的 把与设备有关的工程技术、财务、管理等 方面结合起来进行综合性管理 研究提高设备的可靠性、维修性设计，提 高设计的质量和效率 把设备的一生，即整个寿命周期作为管理 和研究的对象 强调设备的设计、使用和费用的信息反馈
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著