设备故障率和设备维修策略
陆朝荣 施毅
（中国人民解放军空军后勤学院，徐州，221000）
摘要：论述了设备故障率曲线及特点，分析了几种设备维修模式和优缺点，提出对重点关键设备的维修应采用标准维修或状态维修的方式，而其它设备应根据设备故障信息统计的结果，采用相应的方式。
关键词：设备 故障率 维修 策略
随着科学技术的不断进步和现代化生产的飞速发展，机器设备作为决定产品生产的产量、质量和成本的重要因素，其作用越来越明显。设备在使用过程中，必然会产生不同程度的磨损、疲劳、变形或损伤，随着时间的延长，它们的技术状态会逐渐变差，使用性能下降。设备维修作为设备管理的重要环节，是延长设备寿命，保证生产正常运行，防止事故发生的重要保证。
1 设备的故障率曲线
1．1 设备故障率浴盆曲线及特点
通过对设备故障进行研究，发现大部分机械设备故障率曲线如图1所示。这种故障曲线常被叫做浴盆曲线。按照这种故障曲线，设备故障率随时间的变化大致分早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。
早期故障期对于机械产品又叫磨合期。在此期间，开始的故障率很高，但随时间的推移，故障率迅速下降。此期间发生的故障主要是设计、制造上的缺陷所致，或使用不当所造成的。进入偶发故障期，设备故障率大致处于稳定状态。在此期间，故障发生是随机的，其故障率最低，而且稳定，这是设备的正常工作期或最佳状态期。在此间发生的故障多因为设计、使用不当及维修不力产生的，可以通过提高设计质量、改进管理和维护保养使故障率降到最低。在设备使用后期，由于设备零部件的磨损、疲劳、老化、腐蚀等，故障率不断上升。因此认为如果在耗损故障期开始时进行大修，可经济而有效地降低故障率。
1.2 现代化设备的故障率曲线
随着科学技术的发展，大量新技术、新材料不断涌现，特别是电子技术、自动化技术的广泛应用，设备正朝着精确化、自动化方向发展。设备的结构、各工作单元的关系和环境变得越来越复杂，这给设备维修工作带来了新问题。
人们通过研究发现一些用现代技术装备的设备，故障规律与浴盆曲线相背离。经过近30多年的研究，设备的故障率除了浴盆曲线外，还有五种情况[1]，如图2所示。
曲线A显示了恒定的或者略增的故障率，有明显的磨损期。曲线B显示了缓慢增长的故障率，但没有明显的磨损期。曲线C显示了新设备从刚出厂的低故障率，急剧地增长到一个恒定的故障率。曲线D显示设备的故障为恒定值，出现的故障常常是偶然因素造成的。而曲线E显示设备开始有高的初期故障率，然后急剧下降到一个恒定的或者是增长极为缓慢的故障率。
通过对民用飞机的故障进行统计调查发现，4%的设备遵循典型的浴盆曲线，2%的设备遵循曲线A，5%的设备遵循曲线B，7%的设备遵循曲线C，14%的设备遵循曲线D，不少于68%的设备遵循曲线E。一般来说，在实际运行中，设备的故障率应该是图2所示的五种曲线中的一种或几种的合成(浴盆曲线可以看作曲线A、D和E的合成)，其故障率可能与民用飞机的故障率不完全相同。但是，设备故障率取决于设备的复杂性，设备越复杂，其故障曲线越是接近于曲线D和E。
2 机器设备的维修方式
2.1 设备维修的主要方式
（1）计划维修方式
计划维修作为一种预防性维修制度，我国从上世纪50年代以来，开始起在工业企业普遍推广使用，对保证设备处于良好状态取得了较好效果。
设备计划维修的方法有以下几种：(a)标准维修法即强制维修法。对于那些必须严格保证安全运转的设备常采用此法。这种方法对设备的维修日期、类别和内容，预先制定具体的计划。不管设备运转中的技术状态如何，都严格按照计划规定执行。(b)定期维修法。这种方法是根据设备的使用情况、参考有关检修周期，制定设备维修工作的计划日期和大致维修工作量。确切的工作安排，则是根据每次维修前的准备再作详细规定。(c)检查后维修法。此法事先只规定设备的检查计划，根据检查的结果和以前的维修资料，确定维修日期和内容。
计划维修方式一方面可以及时地恢复设备的工作能力，预防可能发生的事故；另一方面，可以事先安排好设备的使用和检修时间，准备好维修所需的人、财、物等；同时也可以缩短了维修时间，提高了维修质量。
（2）设备诊断技术与状态维修
与传统检查相对，设备诊断技术由依靠人员的感官判断，发展到大量采用先进的科学仪器、仪表；由人工测试，发展为在设备运转中由电子仪器显示；由高级技术工人承担，发展为由于采用既科学又方便的仪器、仪表，一般设备操作者也能承担；由在停机情况下检测，发展到不停机直接检测；检测的目的，由检测劳损(磨损、腐蚀等)、预防故障发展到预测设备的自然寿命。目前，该技术已发展为系统的设备维修管理方法，可以对整套设备的单个零件、主要部件进行监测，也可以对整套设备进行全面的监测。
设备状态监测维修是根据设备的日常监测、定期检查、状态监测和诊断提供的信息，经统计分析处理，来判断设备的劣化程度，并在故障发生之前有计划地进行适当的维修。设备状态维修被公认为设备维修方式中效率最高的一种方式。采用设备状态维修可以及时掌握故障隐患并及时消除，从而提高设备完好率和利用率，提高设备维修工作质量和节省各种费用，提高总体效益。
（3）事后维修法
在设备的维修工作中，还有一种方法叫做事后维修法，或叫故障维修法，也就是坏了再修，不坏不修的方法。这种方法只适用于数量多、一般的设备。
2.2 不同设备维修方式的对比分析
计划维修方式认为设备故障率遵循浴盆曲线。要有效地实行预防性维修，必须科学制定维修计划。如果计划制订不合理，这种方法常常会造成很大的浪费。在进行预防性维修时，必须准确地找到拐点，这样才可避免过剩维修或维修范围的扩大，获得最佳的效益。但是设备的寿命周期与设备的使用环境、人员素质、维护保养等因素密切相关，科学合理地确定设备的寿命有一定难度，因此设备很难真正有效地实施计划维修。
传统的观念认为，设备故障的发生、发展与使用时间有直接关系，定时的计划拆修普遍使用。根据现代设备故障率曲线可知，设备故障的发生有的与设备使用时间有关，有的则与设备使用时间无关，要根据实际情况而定。同时，许多设备的故障有一定的潜伏期，可以通过现代设备诊断技术检测到，可以进行安全经济的决策维修，而预防性维修不能提高设备的可靠度。
设备状态维修作为一种新型的维修方式，其应用范围越来越广，越来越受到人们的重视。但是设备维修工作中还不可能完全采用这种技术。这是因为：(1) 随着科学技术水平的发展，目前已经有很多设备可以用设备诊断技术进行维修，但作为一种新技术，它本身还处于不断发展和完善之中，并不是所有的机器设备都可以用设备诊断技术进行维修。（2）从经济上考虑，如果所有的设备都采用状态维修方式，需要一笔很大的经济投入。这些诊断设备只在企业内部使用的话，使用率低，部分维修资源平时可能闲置，这样使得维修成本大大提高，对企业来说经济上是不合适的。
3 机器设备维修策略的选择
任何单位都有数量不等、型号不一的设备。有些设备复杂，有些设备简单。对大中型企业来说则设备数量大、品种多。随着企业生产技术水平的进步，所拥有的设备的种类越来越多、技术性越来越来越强。不同的设备使用的环境不同、故障率曲线不一样。如何选择设备维修策略，进行设备维修？
（1）根据设备的重要性，采取相应的维修策略。
一般来说，企业规模越大，设备数量越多。大、中型企业所拥有设备数量非常多。不同设备在企业生产运行过程中所起的作用是不一样的，所采用的维修方式也不一样。在制定机器设备维修策略时，首先应对设备重要程度进行分类。分类的方法很多，其中ABC分类法就是一种常用的、较好的方法。在一个单位中，A类设备数量少，所起的作用大，大约占总数的10%左右。这类设备流程工艺复杂，是企业生产过程中的关键设备。一旦这些设备发生故障，会造成重大的经济损失，对企业产生重大影响，因此要求这类设备在运行过程中，具有非常高的可靠性。这类设备应是设备维修工作的重点对象。对这些关键设备，应从维修的经济性出发选择合适维修方式。这类设备最好采用状态维修方式，变计划维修为针对性维修，实施状态维修，这样可以使维修工作量和维修费用大幅度降低，实现少投入多产出的效果。如果没有相应的诊断设备，或状态维修方式费用太高，技术经济分析的结果不合适，企业无法承受，则应采取标准维修法，也可以采用定期修理法。
（2）根据设备故障信息的统计结果，选择合适的维修方式[2]
在对企业的B类和C类设备进行维修时，应根据设备故障信息，选择合适的维修方式。对这些设备来说，故障信息是决定设备维修方式的基础。通过对故障信息的分析，可以判断设备故障的类型，从而选择维修方式。设备故障信息主要包括设备的故障次数（停机频率）和故障后果（停机时间长短、经济损失等）这两方面的统计资料。
收集一年来（或半年、季、月）设备的停机频率（次数）和停机时间的统计资料。绘制设备停机时间和停机频率排列图表，各单位设备很多，只需列出占总数80％以上的停机时间最长及停机次数最多的设备即可。对停机时间长、频率高的设备，采用计划维修，彻底消除故障。对停机频率低，但一旦停机需要延续较长的停机时间的设备，应对造成故障停机的过程和原因进行分析，并进行状态监测，进行状态维修。对停机频率高，停机时间短的设备采取的维修策略是提高操作人员的技能水平，一般维修由他们完成即可。对停机时间短，频率低的设备采取的方式是不坏不修。
石化工业拥有大量机器设备，是安全生产的基础。对它们的运行质量要求很高，每年用于维修费用支出也很大。和一般的机器设备维修策略比较，既有其共性，也有它的特殊性，本文提出的原理和观点，同样也基本适合于石化工业，当然需根据本行业的特点，进一步深化细化，才能制定出一套符合石化工业的机器维修策略。
参 考 文 献
1 (英)J·莫雷.以可靠性为中心的维修.北京：机械工业出版社，1995
2 李监汀.决策拟定网格法. 设备维修与管理，2003，（2）
Malfunction Rate of Equipments and the Maintaining Tactics
Lu Chaorong， Shi Yi
(Logistic Institute of Air Force，PLA, Xuzhou， 221000)
Abstract
This paper introduced the malfunction rate curve of equipments and its characteristics, analyzed several maintenance modes and their strong and weak points. It was proposed that to the maintenance of key equipments, standard or state mode should be adopted, while to other equipments, corresponding modes should be adopted according to the statistical results of malfunction information.
