合理化您的可靠性投资

失败的真正代价是什么？不幸的是，直到故障发生后我们才知道——可靠性就是避免故障。所以，这是我们的窘境：一个非事件值多少钱？制造可靠性工程界充满了高素质和训练有素的人，他们习惯于用参数化和确定性的术语来定义他们的世界。

为了适应在当前条件下预测未来的过程，然后证明改变的合理性，以创造一个新的、更有利可图的未来，制造可靠性专业人员必须适应以概率和非参数术语定义他们的世界的过程。

我们知道两件事 - 每个制造过程都会失败，并且失败会对组织产生一些影响。同样，有两件事我们不知道：流程何时会失败以及对组织的影响的严重性。

根据我的经验，可靠性专家在定义故障的影响时往往倾向于两个极端之一。一方面，保守的可靠性工程师只声称零件的避免成本，假设人工成本是沉没的；没有停机成本，因为我们不能假设工厂的生产能力会被卖光；我们不能承担任何基于风险的成本，例如人身伤害、环境影响等。在另一个极端，过度热心的可靠性工程师声称如果他们没有检测到潜在的轴承故障并安排维修，泵将失败，造成售罄的生产完全损失并导致火灾，将工厂炸毁，杀死所有人，创造了一个主要的环境废物区并导致地球停止绕其轴旋转！我开玩笑，但关键是事实介于两者之间。

图 1. 失败的真实成本只有在事后才能确定。出于规划目的，必须使用概率方法。

从本质上讲，可靠性类似于风险管理。风险经理以概率的、非参数的方式看待世界，因为这是尝试预测未来的唯一合理方式。借用风险管理 101 中的一章和与该主题相关的几个相关标准，我创建了一个模型来向您说明如何估算制造过程功能故障的成本。此模型如图 1 所示。以下是创建和使用风险调整故障成本模型的分步说明。

图 2. 部署监控、规划和可靠性改进后估计的年度故障成本

1) 创建基于故障严重性的成本估算： 如图 1 所示，每个功能故障都有相关的成本。这些可能包括零件、人工、停机时间、基于风险的成本等。关键是创建基于故障严重性的成本模型。高严重性事件可能会导致您产生大量停机成本和/或附带成本，而中等和轻微事件对组织的影响较小。在我的示例模型中，高严重性故障每个事件的成本为 15,000 美元，中等严重性故障的成本为 4,500 美元，而低严重性故障的成本为 2,200 美元。这并不是说每个被判断为中等影响的事件都将花费 4,500 美元（请记住，我们有非参数思维上限）；这是该故障严重性类别中的加权平均值。

我选择了三个严重性分类，这是我与客户合作的典型方法。您可以根据需要创建任意数量的类别。但是，每个附加类别的有用性边际回报递减。另外，我建议您抵制基于劳动力成本已沉没的逻辑来打折劳动力成本的诱惑。事实是，劳动力是可变成本。如果制造过程变得更加自动化和可靠，我们只需更少的人来操作和维护它们。

2) 创建概率加权因子： 在我的示例中，我假设 10% 的故障事件为高严重性，20% 为中等严重性，70% 为低严重性。将每个严重性类别的总故障成本与其相关的可能性估计相乘，然后将乘积相加以生成故障事件的加权平均总成本。在我的示例中，高严重性事件为加权平均值贡献 1,500 美元，而中度和低严重性事件分别贡献 900 美元和 1,540 美元，每个事件总计 3,940 美元。这是否表明我们的下一次失败将花费 3,940 美元？当然不是。同样，我们正在考虑概率和非参数。

3) 估计每年的事件数量： 在金融界，成本收益分析基于年度成本和收益。因此，我们需要估计一年中可能会发生多少此类故障事件。在我的例子中，我们预计每年有两个事件。因此，我们估计此功能故障模式的平均年故障成本为 7,880 美元。您采取的任何缓解措施都会影响严重性分布和/或减少每年的故障事件数量（增加平均故障间隔时间 [MTBF] 或平均故障时间 [MTTF]）。

4) 改变似然分布： 总的来说，规划工具倾向于修改似然分布。例如，保护性监测、检查和预测性监测可帮助我们在初期阶段发现问题，然后才有机会升级到严重或灾难性的程度。同样，有效的计划、调度和工作管理流程确保检测到的问题得到处理。这些措施不会影响基本故障率，但确实会影响似然分布，降低高严重性事件的可能性，同时增加低严重性事件的可能性。

在我们的示例中，如果我们提高检测和管理故障的能力，我们估计高严重性事件的可能性从 10% 减少到 2%，中等严重性事件的可能性从 20% 减少到 5 %，而发生低严重性事件的可能性从 70% 增加到 93%。重新分配严重性可能性将每个事件的估计加权平均成本从 3,940 美元降低到 2,796 美元（图 2）。

5) 改变失败率： 另一方面，主动措施会影响制造过程的可靠性，从而降低故障率。主动状态控制和监测以改善润滑、污染控制、平衡和对准，以及由记录在案的标准操作程序 (SOP) 和标准维护程序 (SMP) 指导的精确操作和维护操作，可降低故障发生率。在我们的示例中，我们估计可以将每年两次故障减少到一次。假设我们通过提高检测和管理问题的能力并结合我们的可靠性改进计划来降低每个事件的成本，我们预计每年的故障成本将从 7,880 美元减少到 2,796 美元（图 1 和图 2）。

因此，在我们的示例中，对于指定的功能故障模式，提高我们检测和管理故障的能力会产生每年 1,144 美元的净收益。结合我们的可靠性改进计划，净收益为 5,084 美元。只要进行更改所需的可靠性投资为组织带来了适当的回报率，这些举措就应该是可行的。

在本专栏中，我们采用了风险管理模型来帮助我们量化功能故障模式的成本。在未来的问题中，我们将深入研究不确定性下的决策领域，讨论在可用经验数据很少的情况下进行估计的模型，然后我们将把它们放在一起，向您展示如何进行成本效益分析并提出您的建议可靠性改进项目的形式将使您的支持率显着提高。