如何对您的资产应用正确的维护策略

许多公司最近实施了旨在优化其工厂维护功能的可靠性计划。有些是成功的；然而，大多数人会承认他们没有意识到预期的好处。

有许多方法可以成功实施可靠性计划和维护策略。让我们讨论一个经过验证的模型，通过以故障消除为重点的维护任务优化来改进公司的基于可靠性的维护计划。

让我们首先假设我们正在处理一个已经实施了许多计划的大型工厂，因为他们试图转向基于可靠性的维护。使用计算机化维护管理系统 (CMMS) 来管理操作，建立了一个大型的基于检查的预防性维护 (PM) 程序，并制定了一个相对较大的预测性维护 (PdM) 程序来监控资产状况。

可靠性难题的许多部分都存在，但由于没有考虑单独系统的集成，因此没有实现提高成本和可靠性的结果，从而使每个系统都进行了次优化。

通常，上面列出的程序被组织视为“独立”程序。然而，如果齐心协力完善和整合所有已经到位的计划，我们通常会看到整体设备效率 (OEE) 提高，维护支出显着减少。

制定维护策略的起点

成功通常以公司底线的改善来衡量。为了实现任何项目的财务成功，必须了解项目解决的关键成本驱动因素。例如，工厂可以衡量工作类型（预防性、预测性、故障和修改）、劳动力和材料。

让我们假设我们正在查看一个工厂，其中大约 15% 的工作是预测性的，35% 是预防性的，25% 是意外故障，并且每个月大约有 15% 的 PM 拖欠。此外，组织可能在预防性和预测性维护活动之间存在严重重叠。重叠需要花钱，它的发生是有特定原因的。在制定维护策略之前了解原因很重要。

工厂可能会花费很多年时间来建立预防性维护计划，并且鼓励他们创建 PM，因为在实施 PM 过程时他们会因减少故障而获得奖励。随着时间的推移，这些 PM 系统将发展为包括对各种故障的检查。

可能会有与失败相关的负面体验，需要添加 PM。将设置频率并将 PM 应用于与故障设备相似的每台设备。失败的后果或性质通常被忽视，因为它们与与上级会面解释失败无关。

机器坏了，老板不高兴，PM让老板不高兴。随着时间的推移，PM 的数量会增加到许多尚未完成的程度；即使有广泛的 PM 计划，仍然存在无法消除的故障。

工厂将通过使用振动分析监控几件高度关键的设备（通常会取得一些成功）来开始 PdM 计划。当然，成功是一种积极的奖励，为了增加成功，该计划就会发展。

如果组织在整体上为 PdM 的实施提供大量支持，他们通常会将技术应用于其 50% 的已知资产并使用所有可用技术。为了确定要监控的资产数量，工厂应该确定它可以支持多少技术人员，然后购买执行工作所需的设备。

无论是 PM 还是 PdM 实施，都没有评估故障模式、故障影响或后果，以确定成本效益甚至维护任务的可行性，从而真正预测或消除故障。

例如，一家工厂可能会使用预测技术来监控轴承，但经常派一名机械师拆除资产并检查相同的轴承。这似乎是荒谬的。但是，这在工业中很常见。因此，在描述实施步骤之前，我们必须首先讨论维护策略方法论。

用于纠正这种低效率的原则是：

• 所有维护任务都必须针对特定的故障模式

• 用成本最低、效率最高的任务来维护资产

• 维护任务间隔将使得它在该资产的故障周期中的最佳点解决故障

• 失败的总成本必须超过维护资产的任务成本

• PM 最终应该是基于时间的翻新，而不是检查

• 无法维持因在能力之外操作资产而造成的故障。资产必须重新设计

为了说明这种方法，让我们快速看一下图 1 所示的 P-F 曲线。作者 John Moubray 在其著作《以可靠性为中心的维护 II》中使用 P-F 曲线来演示 PdM 任务的及时性和有效性。

沿曲线放置的点代表从缺陷检测点 P 到功能故障点 F 的时间段 (PF)。逻辑告诉我们，警告期越长，就越容易支持必要的计划和调度工作一个高效的、基于可靠性的维护组织。

通过研究这条曲线，我们可以很容易地看到，与 PM 任务相比，PdM 任务能够以更长的 P-F 间隔识别故障产生条件。此外，PdM 任务可能更适合识别故障模式。

对执行工作所需的劳动力的进一步分析表明，从财务角度来看，PdM 任务平均是用于检测相同故障模式的 PM 任务成本的四分之一。此外，PM 被证明会引入原本不会发生的故障。这种早期的失败通常被称为婴儿死亡率。

另一个通常也是最大的财务影响是生产停机时间。 PdM 任务通常在设备运行时执行，并且 PdM 技术确定的纠正工作与其他高价值纠正任务同时安排。 PM 检查通常需要关闭设备。

图 1：PF 曲线，来自 John Moubray 的书“Reliability Centered Maintenance II” ”

如您所见，最经济的决定，也是最具技术意义的决定，是按照适用的顺序使用以下资源来维护资产：

• 过程监控
• PdM 技术
• 基于时间/仪表的定向任务 (PM)

根据故障调整维护任务

故障可分为以下三类。在分配维护任务时，了解这些类别至关重要。

• 诱导
• 间歇性
• 磨损

诱发故障 是外力导致失效模式的结果。例如，工厂可能会以这样一种方式运行生产过程，即资产过早地被迫进入潜在故障状态，或者设备列上的软脚状况导致联轴器不对中，最终导致内侧轴承故障。

虽然过程和 PdM 监控可能有助于检测这些潜在故障（从而消除计划外停机），但重要的是要了解必须识别诱发故障并执行分析以确定根本原因。只有这样，我们才会主动采取行动并过渡到基于可靠性的维护组织。

间歇性故障 随时可能发生。有些人实际上可能会使用“随机”一词；然而，这意味着无法确定平均故障间隔时间 (MTBF)。这些与诱发故障不同，因为它们通常发生在 P-F 曲线上足够远的地方，可以有效地计划和安排维修。如果可能，工厂可以通过过程和 PdM 监控最好地检测这些故障模式。

许多工厂还发现 PM 在确定诱发故障或间歇性故障中的故障发生时无效，因此浪费了资金。很多时候，工厂可能会选择增加 PM 频率，或者更糟的是，编写和安排新程序以尝试减轻这些故障。这就是最终导致无效、昂贵和失控的维护计划的原因。

磨损失败 具有已知的 MTBF，并且它们会在组件的使用寿命结束时发生。这些类型的故障模式通常可以通过过程和 PdM 监控来检测。然而，基于时间的翻新通常被证明是最有效的维护策略。

PM 的定义

PM，根据定义，是一种修复/更换活动，它将把资产的功能或使用寿命恢复到其原始状态。其他类型的 PM 是故障查找或条件评估任务。当故障的后果或与故障相关的风险可以容忍时，工厂将部署故障查找任务；这些任务也有助于发现隐藏的故障。故障查找的一种方法是在某个频率上试运行备用工厂设备，以确保它在闲置时没有发生故障。

执行状态评估任务以确定组件的故障率。当组织选择执行条件评估任务时，理解条件评估用于尝试确定 MTBF。正确应用，本质上应该是定量的。换句话说，进行精确测量并将其与定义何时需要更换的既定标准进行比较。工厂建立量化措施的主要原因有两个。

• 工艺技能差异最小化。

• 磨损率趋势。在可能的情况下，应定义警告或警报级别（黄色情况）和严重或行动级别（红色情况）。

实施维护策略

通过对工厂中每种设备类型的故障模式和影响分析 (FMEA)，可以深入了解每台设备的潜在故障。 FMEA 模板可以在类/子类/限定符级别（即泵/离心机/耦合或泵/离心机/皮带驱动）开发。通过开发模板可以节省大量时间。对于每种设备类型，工厂应该能够回答七个基本的 RCM 问题。

• 它的作用是什么？
• 有哪些功能故障？
• 故障模式有哪些？
• 这些失败的影响是什么？
• 有什么后果？
• 如何减轻失败的影响？
• 如果找不到合适的任务怎么办？

回答问题 6 时，请考虑使用三种资源（流程监控、PdM 监控和 PM，按顺序）的逻辑路径，如前所述。

完成 FMEA 后，它们可以应用于资产级别。这种更细化的审查与重要性排名标准相关联，以确定失败的后果是否足以执行任务。这真的是一条经济决策规则，“失败的成本是否大于缓解的成本？”这一点非常重要，因为这些计划的目标是在保持高资产利用率的同时降低维护成本。

现在，工厂可以定义和传达工艺参数，并重建和实施 PdM 路线。例如，工厂可能采用：慢速和高速振动监测、电气和机械热成像、电机电路分析、油液分析和无损检测厚度测试。然后可以从系统中删除涵盖相同故障模式的现有 PM 任务，这些模式现在正由 PdM 任务定义。

维护策略示例

如果工厂确定 PM 是减轻故障的最有效方法，则会更换磨损的组件。例如，如果螺旋输送机因解决吊架轴承问题的 PM 关闭，则将更换轴承而不是检查以确定是否需要更换。

通常采用这种方法是因为关闭生产线的成本和拆卸设备进行检查所需的人工成本高于几个吊架轴承的成本。维修完成后，可以“在工作台上”检查拆下的轴承，以帮助进一步确定 MTBF，从而在必要时“调整”任务频率。这消除了几乎所有条件评估类型的任务。

PM 频率由工单历史和工艺知识决定。如果对 MTBF 有疑问，任何给定的工厂都会选择更长的持续时间来设置 PM 频率。他们为什么要选择更长的故障率持续时间？

有人可能认为这会导致一些故障，但可以这样想：如果每个 PM 都被保守地输入并在短而安全的间隔内执行，则需要很长时间才能知道我们是否正确调整了 PM 系统的大小。如果每个 PM 设置在一个间隔，据我们所知是真正的间隔，则会犯一些错误，但这会相对较快。

对于某些植物来说，这可能是一个巨大的飞跃。然而，为了在大多数可靠性工作中取得长足进步，这将被证明是正确的方法。如果错过了某些频率，他们将能够暂时接受失败并随着时间的推移而改进。成功将取决于频率是否设置得当，以及意外失败是否不会增加。

结果

这种方法通常会导致以下结果：

• 在初始阶段，维护成本会下降，并将继续下降。

• 与项目前的水平相比，维护人员总数将显着减少，并将继续减少。这通常是通过消除承包商来实现的。

• 显着的项目投资回报（即前三个月的绩效回报了项目总成本的一半以上）。

• 大规模停产将有可能实现新的资本设备的安装，同时设施的 OEE 不会下降。

• 由于 PM，设备停止服务的频率要低得多。

• 预测技术人员的数量增加，状态监控资产的百分比也在增加。由于状态监测覆盖的深度，持续监测确保了电厂的可靠性不会因为项目而受到影响。

许多工厂和管理人员确定了声称可以解决设施可靠性问题的工具和系统。这些工具和系统是独立实施的，只是增加了成本而不增加工厂可靠性的模块。当将最具成本效益的方法应用于工厂资产时，才能实现真正的可靠性，从而以最小的业务总成本最大化维护工作。

“武力经济”是一个军事术语，用来描述只使用必要的武力来击败敌人的技术。在可靠性领域，敌人是停机时间、人工、返工和材料成本。为了在全球范围内竞争，我们必须使用“力量经济”原则来确保我们的工厂以最低的总成本以最高的产量可靠地运行。工厂和设备的综合维护和可靠性策略是实现这一目标的关键部分。

蒂莫西·怀特 (Timothy White) 在田纳西州纳什维尔的 Noria Corporation 会议上发表了这篇文章。有关 Noria 会议和教育活动的更多信息，请访问 Conference.reliableplant.com。