設(shè)備使用維護和維修管理
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1 引言
面對日益激烈的全球化競爭、多樣化的客戶需求、嚴峻的資源能源與環(huán)境壓力，迫使制造企業(yè)改變傳統(tǒng)經(jīng)營策略，而從需求分析、概念與功能設(shè)計，直到生產(chǎn)制造、銷售、服務和報廢整個產(chǎn)品生命周期范圍進行全局優(yōu)化，以挖掘最大化的產(chǎn)品與服務利潤。
近年來，發(fā)達國家轉(zhuǎn)移低端產(chǎn)業(yè)、發(fā)展高附加值產(chǎn)業(yè)，第三產(chǎn)業(yè)服務業(yè)在GDP中的比重越來越明顯。由于世界制造的生產(chǎn)環(huán)節(jié)大規(guī)模向中國轉(zhuǎn)移，全球眾多國家經(jīng)濟衰退，政治形勢不穩(wěn)定及我國城市化建設(shè)不斷的發(fā)展，客觀上提高了中國制造在世界上的地位，也給中國制造業(yè)的發(fā)展帶來了機遇。中國制造想要突破“制造大國”向“制造強國”轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵在于制造服務業(yè)的快速發(fā)展。
服務型制造成為了中國乃至全球制業(yè)發(fā)展的基本趨勢：
市場需求從產(chǎn)品導向向全面解決方案導向轉(zhuǎn)變；
高價值環(huán)節(jié)從以制造環(huán)節(jié)為主向以服務業(yè)環(huán)節(jié)為主轉(zhuǎn)變；
基于現(xiàn)代服務的競爭是形成差異化競爭優(yōu)勢的重要途徑；
客戶交易正從一次性交易向長期服務方式轉(zhuǎn)變。
2 維修理論
2.1 維修理論發(fā)展歷史
產(chǎn)品維修的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段，第一階段是事后維修，第二階段是定期維修，第三階段是綜合維修，第四階段信息化維修，即基于狀態(tài)的維修，包括基于可靠性的預測維修、智能維修、綠色維修。綠色維修是指采用先進的技術(shù)和工藝設(shè)備，以最小的資源消耗，最少的廢棄物產(chǎn)生，獲得最大效能的維修。
每一個階段對應了不同的歷史時期、維修對象、維修目標、維修觀念、維修方式和方法、維修理論及維修模式。
不同的維修模式，呈現(xiàn)出不同的特點。并且經(jīng)計算，預測性的維修模式使產(chǎn)品的可用度最高，產(chǎn)品使用保障費用最少。
預測性維修已成為裝備維修保障發(fā)展的必然趨勢和根本要求，也是裝備維修實現(xiàn)精確化、科學化的根本途徑，對裝備維修保障信息化提出了更高的要求。于是，發(fā)展了以“可靠性為中心”、“基于狀態(tài)的維修”、“基于性能的保障”等三種現(xiàn)代維修方法。
2.2 現(xiàn)化維修的主要方法
2.2.1 以可靠性為中心的維修
“以可靠性為中心的維修”簡稱RCM（Reliability Centered Maintenance），是確定維修需求的一種系統(tǒng)工程過程或方法。
RCM的作用和效益
通過應用RCM，可以系統(tǒng)地分析出設(shè)備的故障模式、原因與影響，有針對性地確定產(chǎn)品預防性維修工作的類型，優(yōu)化維修任務分工，以有限的維修費用保持產(chǎn)品的可靠性，從而：
提高現(xiàn)役產(chǎn)品的戰(zhàn)備完好性；
促使新產(chǎn)品盡快形成保障力與戰(zhàn)斗力；
提供產(chǎn)品改進的信息。
RCM在國外應用情況
60年代末RCM技術(shù)起源于美國航空界，首次應用RCM技術(shù)制定維修大綱的是波音747飛機；
70年代后期 RCM開始在美國陸、海、空三軍產(chǎn)品上獲得廣泛應用。目前美軍幾乎所有重要的軍事產(chǎn)品（包括現(xiàn)役與新研產(chǎn)品）的預防性維修大綱都是應用RCM方法制訂的；
2007年的AR-750-1美陸軍維修策略》中多處強調(diào)必須采用RCM方法規(guī)劃維修；
90年代后，RCM逐漸在工業(yè)發(fā)達國家興起并應用于生產(chǎn)設(shè)備的維修管理。目前，美國、英國、日本等國的很多大中型企業(yè)都在采用這項技術(shù)制定其生產(chǎn)設(shè)備的維修策略。
2.2.2 基于狀態(tài)的維修(CBM)
“基于狀態(tài)的維修”簡稱CBM,CBM在對產(chǎn)品狀態(tài)進行評估的基礎(chǔ)上開展修復性工作或開展工作以避免故障出現(xiàn)，“也稱為預測性維修”。
“增強型基于狀態(tài)的維修”包括三方面內(nèi)容：應用并集成適當?shù)摹⒒谀芰Φ姆椒ā⒓夹g(shù)和知識，以提高可靠性和維修效益；通過“以可靠性為中心的維修”（RCM）分析，只有在被證實確實需要時才進行維修；收集數(shù)據(jù)、使能分析和支持決策過程的系統(tǒng)工程過程。
CBM將成為信息化時代的主導模式
CBM是集產(chǎn)品狀態(tài)感知、狀態(tài)評估、壽命預測和維修決策于一體的一種先進的維修方式；
美軍將其視為信息化時代的維修方式，產(chǎn)品保障轉(zhuǎn)型的重要手段。國防部成立了專門的領(lǐng)導機構(gòu)，制訂了CBM倡議書和發(fā)展路線圖；
已在新一代產(chǎn)品研制中應用，F(xiàn)－35應用效益：維修人員減少20%－40%，保障規(guī)模減少50%，出動架次提高25%，保障費用減少50%。
2.2.3 基于性能的保障（PBL）
“基于性能的保障”簡稱PBL。PBL的核心是通過“產(chǎn)品保障集成方”加強對產(chǎn)品全壽命保障的管理，促進軍方與合同商的合作，實現(xiàn)優(yōu)勢互補與風險共擔，從而在經(jīng)濟可承受的條件下確保型號產(chǎn)品在壽命周期內(nèi)實現(xiàn)預定的戰(zhàn)備完好性目標。
基于性能的保障模式在美國正處在實驗推廣的階段，他們看準了這種維修模式是節(jié)省經(jīng)費的重技術(shù)措施。在信息化時代，如果我國只是按部就搬的等待發(fā)達國家的研究成果，就很難有所超越。因此，我國應積極的將這種先進理念運用到實踐中，并爭取更快的取得成效。
3 MRO技術(shù)
3.1 MRO產(chǎn)生的背景
服務制造業(yè)的蓬勃發(fā)展、維修理論的進一步完善及產(chǎn)品生命周期管理廣度的延伸必然會帶來新的思考，引發(fā)新的技術(shù)需求，MRO技術(shù)順應了這種需求。
MRO 是英文Maintenance，Repair， Operation的縮寫，Maintenance維護、Repair維修、Operation運行 。MRO通常是指在實際的生產(chǎn)過程不直接構(gòu)成產(chǎn)品，只用于維護、維修、運行設(shè)備的物料和服務，是非生產(chǎn)原料性質(zhì)的工業(yè)用品。
3.1.1 MRO技術(shù)發(fā)展的必然性
當今，MRO市場規(guī)模在國內(nèi)外快速發(fā)展，如2007年中國MRO市場的規(guī)模約為14億美元，平均每年增長8.7％；美國商業(yè)航空的MRO成本2007年為410億美元,預計2017年將超過625億美元。主要原因如下：
第一，制造業(yè)價值鏈向下游擴展，MRO成本增加。產(chǎn)品MRO費用占全生命周期總費用的60-70%；
第二，大型產(chǎn)品的安全運行事關(guān)國際民生。50%的事故與產(chǎn)品維修與管理不善有關(guān)；
第三，大型產(chǎn)品MRO技術(shù)支持節(jié)能消耗和綠色環(huán)保；
第四，工業(yè)化產(chǎn)品及其管理手段的差別。
3.1.2 MRO在產(chǎn)品生命周期管理中的再思考
在設(shè)計制造階段解決優(yōu)化設(shè)計和制造的問題，并能支持售后服務；在使用維修階段考慮如何建立合理維修策略、充分有效使用設(shè)備及重用物料和再制造的相關(guān)信息；在回收利用階段則應能指導設(shè)備拆解回收、準確的掌握設(shè)備壽命特征。
從上圖可看出，每一階段還包括信息的傳遞和反饋的過程，這些信息應都應作為PLM系統(tǒng)考慮的范籌。通過提高產(chǎn)品生命周期信息化水平，構(gòu)建一個一體化產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)。MRO在產(chǎn)品全生命周期的作用主要體現(xiàn)在：
產(chǎn)品生命周期增值業(yè)務管理；
產(chǎn)品保持性能的再制造；
產(chǎn)品真實環(huán)境下的改進與創(chuàng)造；
3.2 MRO技術(shù)發(fā)展歷史
3.2.1 MRO技術(shù)發(fā)展歷史
第1代：手工電子文檔管理
采用電子表格代替紙介質(zhì)圖文檔，沒有軟件系統(tǒng)支持！
海量MRO數(shù)據(jù)不能有效管理
數(shù)據(jù)的正確性和致性難以保證
各種零散的信息系統(tǒng)不能有效集成
第2代：零散的維修數(shù)據(jù)管理
目前國內(nèi)自主開發(fā)的MRO軟件系統(tǒng)基本屬于這一代產(chǎn)品
SmartEAM設(shè)備管理系統(tǒng)（北京神農(nóng)氏軟件有限公司）
EAM設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)（廣州市正泰商業(yè)數(shù)據(jù)有限公司）
機務工程管理系統(tǒng)（成都飛行設(shè)計研究所）
鐵路貨車技術(shù)管理信息系統(tǒng)（鐵道部）
武器產(chǎn)品的遠程監(jiān)控和服務系統(tǒng)（南京理工大學）
數(shù)控機床維護及故障分析系統(tǒng)（北京機械工業(yè)學院）
第3代：衍生的MRO管理系統(tǒng)
資產(chǎn)檔案、維修記錄、靜態(tài)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)
航空國防產(chǎn)品維修(Avexus，VISaer)：關(guān)注拆卸和大修
企業(yè)資產(chǎn)管理廠商(IBM Maximo)：通過資產(chǎn)管理進入維修管理
ERP廠商(SAP Oracle IFS)：利用物料管理功能進行擴展
SCM和CRM廠商：局部問題，技術(shù)文檔編寫和發(fā)放
第4代：面向全生命周期的MRO支持系統(tǒng)
面向全生命周期，覆蓋產(chǎn)品運行狀況，維修計劃、維修過程、維修材料，維修知識等多種MRO業(yè)務過程。
3.2.2 MRO在企業(yè)信息化系統(tǒng)中的地位
MRO系統(tǒng)的研究，使得產(chǎn)品維修模式發(fā)生了巨大的變化，修復性維修、計劃性維修的比例會越來越小，預測性維修會逐漸增大，最終將超過50%。總的產(chǎn)品維修工作將得到大幅減少。
如下圖，完整的MRO系統(tǒng)應包括運行狀況管理、維修計劃管理、維修材料管理、維修過程管理、維修知識管理五大部分，以及與SCM、PLM、ERP/MES等集成的四個接口和２大決策工具組成，保證了產(chǎn)品數(shù)據(jù)在全生命周期的共享和重用。
4 精益MRO2的信息化支持系統(tǒng)
4.1 MRO2的定義
MRO2是產(chǎn)品在使用和維護階段（MOL）所進行的各種維護、修理、大修和操作等制造服務活動的總稱，是產(chǎn)品生命周期的重要組成部分。
M—Maintenance維護，是例行維護保養(yǎng)，目的是使產(chǎn)品經(jīng)常處于正常工作狀態(tài)，技術(shù)要求低，一般主要由產(chǎn)品用戶實施；
R—Repair維修是故障恢復，目的是產(chǎn)品受到損害后使之恢復良好狀態(tài)，技術(shù)要求高，一般主要由產(chǎn)品用戶或產(chǎn)品服務商實施；
O—Overhaul產(chǎn)品大修是為保護產(chǎn)品性能和壽命所作的翻新和革新，基本上是一個再制造的過程，技術(shù)要求較高，一般主要由產(chǎn)品制造商實施；
O—Operation產(chǎn)品運行相關(guān)流程、活動和資源的管理，同時為產(chǎn)品的健康狀況、故障預測、壽命評估等提供大量的運行監(jiān)控數(shù)據(jù)，為實現(xiàn)預測性的維護、維修、大修等提供充分的數(shù)據(jù)支持。
MRO2系統(tǒng)將現(xiàn)代MRO理論、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和企業(yè)管理方法相結(jié)合，利用產(chǎn)品知識對MRO數(shù)據(jù)和過程進行有效管理，支持產(chǎn)品制造商、用戶和維修服務商在整個產(chǎn)品生命周期中共享產(chǎn)品相關(guān)的信息和知識。
精益維修服務的基礎(chǔ)是建立維修管理的單一知識源，保證參與MRO2的全體人員能夠協(xié)同工作，支持精益MRO2過程。主要內(nèi)容包括：
資料管理：
設(shè)備附帶的全部文檔、檢查報告等
結(jié)構(gòu)管理：
設(shè)備當前的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置情況
主要零部件的序列號或批次號
設(shè)備允許的各種配置結(jié)構(gòu)
運行管理：
整個使用生命周期中的使用情況和運行數(shù)據(jù)
零部件使用情況、故障率和健康狀態(tài)監(jiān)控
故障、變更及維修保養(yǎng)歷史記錄
全生命周期集成、設(shè)備可靠性和一致性管理
為了提高維修服務的效率，MRO2系統(tǒng)應提供以下功能：
基于條件的維修計劃：按照預先設(shè)定維修判定標準，自動安排維修活動
維修執(zhí)行：每項維修活動均對應標準的維修工藝
綠色維修：標準維修藝完全符合綠色保的法律法規(guī)要求
維修記錄：維修對象終身關(guān)聯(lián)每項維修記錄和使用環(huán)境
物料管理：按照自動安排的維修活動，自動生成物料需求計劃
庫存管理：備品備件的進、存、取、跟蹤等
訂單處理：按照合同規(guī)定的承諾處理各類訂單
資產(chǎn)跟蹤：在整個使用生命周期跟蹤設(shè)備結(jié)構(gòu)變更零部件使用歷史。
配置管理：按照實際配置的對象進行科學合理的維修。
人事管理：維修人員與其職責、權(quán)限、成本和能力的管理
培訓與認證：維修人員的培訓和資質(zhì)認證
設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)控：按照預先定制的監(jiān)控參數(shù)判定設(shè)備健康狀態(tài)
預測維修：按照知識規(guī)則和設(shè)備健康狀態(tài)指定預防性維修計劃
4.2 MRO2目標與核心技術(shù)
MRO2的目標是全生命周期知識綜合利用、支持精益維修服務、面向行業(yè)可定制和擴展。要實現(xiàn)這些目標有三大核心技術(shù)需要攻破：
核心技術(shù)(一)
1 BOM為核心的維修知識管理
根據(jù)BOM之間的關(guān)聯(lián)性解決數(shù)據(jù)的唯一性、共享性。
2 履歷表為基礎(chǔ)的物料壽命管理
a 物料在其生命周期存在多種狀態(tài)。狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移遵循一定的規(guī)則；
b 建立一種機制來控制和記錄狀態(tài)之間的互相轉(zhuǎn)換，保證事后能夠進行追溯；
c 物料履歷表記錄實例物料的狀態(tài)和物理位置的變化。
核心技術(shù)(二)
1 基于規(guī)則的維修策略表示和判定
2 個性化的維修需求和計劃
3 基于維修計劃的全面預警
4 持續(xù)改進的BOM核心業(yè)務
從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、維修需求管理、維修計劃管理、維修執(zhí)行管理、維修物料管理五個方面對維修管理進行優(yōu)化。
核心技術(shù)(三)
1 通用MRO核心業(yè)務的構(gòu)件
2 模型驅(qū)動的MRO基礎(chǔ)平臺
第四代MRO2系統(tǒng)特點：以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為核心、以設(shè)備履歷為中心，以維修標準為依據(jù)、以預測維護為重點、以物料跟蹤為基礎(chǔ)、以維修知識為資產(chǎn)、以運行數(shù)據(jù)為主線、以防止故障為目標、減少過渡維護維修、避免維護維修不足、提高產(chǎn)品無故障率、降低日常維護成本、人物技知流相結(jié)合、努力實現(xiàn)精益維修。