编者按：设备可靠性是设备整个寿命周期中的技术管理的重要内容，国外对其的研究已有几十年的历史，而我国的企业设备可靠性研究才刚刚起步，许多企业的设备管理者对此的理解仍不清晰。有鉴于此，本刊特邀文思特（北京）管理咨询有限公司总经理江丽华，就企业关注的设备可靠性问题加以详细的解答。

本刊记者  吴建卿

 

江丽华，清华大学机械制造专业硕士，文思特（北京）管理咨询有限公司总经理、高级讲师、总咨询师。

 

江丽华：根据国际标准的定义，可靠性是指产品、设备在特定的时间、特定的使用条件下，完成特定功能的能力。它的终极目的是用最合理、经济的手段达到设备利用率的最大化。由于现代社会对设备的普遍使用，设备可靠性研究是一项极具经济价值和社会效益的一项工作。

对于设备而言，可靠性是一项非常重要的质量指数，是设备整个寿命周期中的技术管理的重要内容，设备的技术管理也应当围绕设备全寿命周期的可靠性管理来开展。

 

江丽华：设备可靠性的高低取决于多种因素，在设计与制造阶段，设备可靠性与设备的设计质量、制造质量、元器件及材料质量、安装调试水平等有密切关系，但在使用过程中，可靠性与使用者的技能、工作态度、设备使用环境、使用过程中的工艺参数、预防性维护、设备点检定修等因素有关。

从设备的全寿命周期来看，设备可靠性的管理应落实在设备的设计、生产、安装与验收、使用的各个阶段。在每个不同阶段，设备可靠性的工作重点也有所不同：在设计阶段，其主要工作是充分考虑设备的使用环境与使用条件，展开设备的潜在失效模式与影响分析、可靠性与可维修性设计、可靠性预计与分配、可靠性实验等；在生产、安装、调试与验收阶段，可靠性的管理工作主要体现严格的质量控制上；在使用阶段，应重点关注实际失效模式与数据的收集、基于实际的失效数据开展设备预防性维护，并在对失效后果及影响分析的基础上，系统地开展设备的点检与定修工作，在明确典型失效模式的基础上开展全方位的设备可维护性指标的提升上。

 

江丽华：设备可靠性的衡量指标通常分为可修设备和不可修设备两类，可修复设备的可靠性指标有平均故障间隔时间(MTBF)、平均故障率(λ)、平均修复时间(MTTR)、可用度(A)等，不可修复设备的可靠性指标则包括平均寿命(MTTF)、更换故障件时间、可用度等。这些指标之间有密切的关系，对于使用者来说，最关心的是可用度这一指标，而可用度与平均故障间隔时间、平均修复与更换时间等相关，因此企业要想提高设备的可用度，就必须了解相关的参数、指标。

比如，连续运转的生产线要求产品在10台不同的机器上加工，当1台机器出现故障时，整个生产线就要停下来，要等到故障修复后才能重新工作。生产线的平均修复时间是12h，包括等待备件和维修人员的时间、故障定位和修理时间。如果设备管理人员已经知道设备的平均故障间隔时间为75.9h，但经计算该生产线的可用度为0.86，不能满足生产线可用度必须达到0.92的要求。在此情况下，可以采用以下的两条途径提升设备的可用度：一是提高设备的可靠性指标MTBF；二是通过提高可维修性、降低MTTR。通常情况下，可靠度的提高可能受到技术能力的限制，生产现场可从提高可维修性入手。企业可以考虑通过增加一个维修人员、增加备件库存量、重新布置备件库存地点、改进诊断程序、方便高故障率部件拆卸和更换等方式，将MTTR降低到6h以下，从而达到可用度的指标要求。

 

江丽华：设备的可靠性需要进行系统的研究才可能找到提升和改进方向，而设备的可靠性研究的开展取决于企业基础数据的积累。要开展设备可靠性研究需要多种相关技术的支持，其中主要的技术内容包括设备失效模式与影响分析(MFMEA)、设备故障树分析(FTA)、数据挖掘技术、设备典型失效分布识别、基于典型故障的预防性周期设定、设备可维修性、备件库存水平设定等。

典型失效模式分析的基本技术工具是潜在失效模式与影响分析（FMEA），这一工具的应用关键点在于：参与失效模式分析的人员知识和经验，失效模式的严重度(S)、频度(O)和可探测度(D)的评分基准的客观性以及分析人员对准则的理解，失效模式的根本原因分析，以及对分析结果的动态管理等。

故障数据分布的识别是预防性维护周期确定的基础。典型的失效数据分布有正态分布、二项分布、泊松分布、指数分布以及威布尔分布等。

 

江丽华：要准确地识别故障分布，需要收集大量的典型故障的相关数据，并利用软件以减少工作量。在设备可靠性管理中，可靠度的提升是有限的，同时也需要付出成本，所以可靠度的设定应适度。基于一定的可靠度，我们可以预知设备典型故障的发生概率并预先做好维修的准备。

设备可维修性研究同样基于对典型故障的可靠性的认知及现有维修水平的研究。可维修性的典型技术指标是平均修理时间(MTTR)。下图显示了维修时间的构成。

供应延误反映的是维修备件的广度和深度，维修延误则与维修通道数和系统响应速度有关，维修时间的构成则反映了维修点的设定、维修人员的技能、诊断工具的适应性等。这也是企业设备可靠性研究的重点领域。基于对典型故障的识别以及原因的判定，企业需要建立标准的维修手册并对维修人员进行充分的技能训练，同时应按照合理经济的原则设定备件的在存储量。

数据共享是设备可靠性管理的重要组成部分，共享可以在设备供应商、设备使用者、设备维修部门等之间展开。建立有效的数据库，并定期修正数据库，也是设备可靠性管理的重要工作内容之一。

 

江丽华：下面以某机械制造行业的典型企业为例，详细介绍一下该企业推行使用阶段的设备可靠性管理所经历的步骤和采用的方法。

该公司是一家中型制造工厂，拥有员工3 000多名，年产值50亿元，共有各类设备200多台。为有效开展设备可靠性管理，设备管理部门将所有设备进行了分类，并按ABC三级管理的方式进行设备分级，可靠性管理工作首先从A类设备开始。

公司成立了设备可靠性管理推动委员会及工作小组，小组成员来自设备管理、维修部门和生产部门，并吸纳设备供应商参与不同的工作小组。在开展工作前，所有小组成员接受了为期5天的设备可靠性管理培训，了解和掌握设备可靠性管理工作开展的步骤、方法和工具。每个工作小组都针对一类重点设备，基于以往的知识和经验，以及设备管理系统中存储的数据，进行了设备潜在失效模式与影响分析，识别了各类设备的典型故障及其根本原因。

针对各类典型故障模式，收集了故障间隔时间和修理时间，并利用相关软件对这些数据进行了故障数据的分布识别。基于统计分布的识别，修正了预防性维护计划的时间安排及内容，并进一步整理《典型故障的预防性维护标准作业指导书汇编手册》，用于指导以后的预防性维护工作。这项工作的主要成效是，在充分的数据研究基础上，发现以往的预防性周期的时间安排缺乏科学依据，而基于数据的研究结果使预防性维护的时间更加合理，大大减少了预防性维护的次数和内容，使预防性维护更加有效和高效率。

实践过程中，他们体会到开展设备可靠性管理的难点在于基础管理系统的水平、数据的可靠性以及可得性、对典型失效模式的充分识别与根本原因分析等，设备最终可靠性的获得与人员的基础能力和素质有密不可分的关系。

 

江丽华：设备可靠性管理工作的开展使企业的设备可用度得到了提高并节省了巨额的设备管理费用，成效主要表现在以下几个方面：

首先，基于对严重度极高的故障模式，企业开展了有效的强制性预防维护工作以及专门的、有针对性的点检定修工作，便于在故障征兆出现时就及时开展预知性维护，以减少设备对生产的影响，确保操作者的安全。

其次，工作小组还针对不同类型设备的典型故障模式展开了维修性研究与改进，编制了《维修手册》，对相关维修人员进行全方位的培训，并应用模拟的典型故障修理考核，对维修人员进行能力评定。备件的库存水平也根据设定的服务水平与缺货比例进行了调整，并制定了相应的管理文件，规定了备件库存水平定期评定和修正方法，提高了备件库存的合理性。这项改善大大缩短了常见多发故障的平均维修时间(MTTR)。