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企业生产管理

企业生产管理. 第十章 设备综合管理. 第一章 运作管理导论. 学习内容. 案例分析 设备综合管理概述 （设备及设备管理、设备管理的产生与发展、内容与任务） 设备的选择与购置 （概述、评价方法） 设备的使用与维修 （合理使用、故障规律、保养和维修） 设备的可靠性和维修费用 （设备的可靠性、提供冗余、 TPM ）. 教学要求. 理解设备和设备管理的涵义、设备管理的内容和任务 理解设备管理的产生和发展过程 掌握设备的选择与购置、使用与维修、更新与改造的理论和方法 重点掌握设备的可靠性、冗余和维修费用的新、旧观点.

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  1. 企业生产管理 第十章 设备综合管理 第一章 运作管理导论

  2. 学习内容 • 案例分析 • 设备综合管理概述（设备及设备管理、设备管理的产生与发展、内容与任务） • 设备的选择与购置（概述、评价方法） • 设备的使用与维修（合理使用、故障规律、保养和维修） • 设备的可靠性和维修费用（设备的可靠性、提供冗余、TPM）

  3. 教学要求 • 理解设备和设备管理的涵义、设备管理的内容和任务 • 理解设备管理的产生和发展过程 • 掌握设备的选择与购置、使用与维修、更新与改造的理论和方法 • 重点掌握设备的可靠性、冗余和维修费用的新、旧观点

  4. 设备维护为奥兰多公用事业公司 带来竞争优势 • 拥有和管理数家发电厂（2个城市供电） • 每年每一家发电厂要关闭1～3周，完成维护工作 • 每三年每家发电厂要关闭6～8周，完成发电机组的大检修（春、秋季节） • 每次大检修有1800项任务、所需工时为72000个 • 奥兰多公司每年有12000项维修任务

  5. 设备维护为奥兰多公用事业公司 带来竞争优势 • 每停工维修1天的损失是$10万（购其它公司的电力） • 意外故障还需每天多支付$35万～ $60万 • 预防维护发现1个开裂的涡轮叶片，可避免损坏$2700万的设备 • 技术手段：金属染色检查、X射线检查、超声波检查 • 美国东南部发配电行业的最佳公司

  6. 10.1 设备综合管理概述 • 设备的特点 • 精密化（注塑机的尺寸精度通常：0.01/100） • 计算机化、自动化（注塑机、发泡机的各参数控制） • 多功能（加工中心、冷媒灌注机的三合一） • 大型化和小型化（CMIS、FMS）

  7. 数控机床（CNC）

  8. 工业机器人

  9. 柔性制造系统（FMS）

  10. 设备维护和可靠性 的战略重要性 • 设备故障在各方面对企业造成负面影响 • 运营 • 声誉 • 收益率 • 用户满意 • 员工闲置 • 利润损失 • 减少了公司在设备和工厂的投资价值

  11. 员工参与 信息共享 技能培训 奖励制度 授权 结果 减少库存 改善质量 改善产能 质量的声誉 持续改进 减少偏差 维护和可靠性方法 清洁和润滑 监测和调整 小的修整 计算机数据记录 战略和结果 Figure 17.1

  12. 设备管理的3个阶段(1)－事后维修阶段 • 事后维修–在设备出现故障时，紧急和优先维修，以恢复正常工作 • 问题：对生产冲击大，救火模式 • 对故障时间无预测 • 缺乏准备工作，维修时间长

  13. 设备管理的3个阶段(2)－预防维护阶段 • 预防维护– 通过例行检查和保养，使设备处于良好的工作状态、预防故障 • 主要作法：定期检查、计划维修、日常维护 • 主要优势： • 大大减少对生产的冲击 • 设备的寿命和完好状态提升

  14. 设备管理的3个阶段(3)－综合管理阶段 综合管理阶段的主要内容 • 追求设备的寿命周期费用最经济 • 综合有关设备的管理、技术、财务等为一体的管理科学 • 研究设备的可靠性、维修性的理论和方法 • 管理对象为设备的全生命周期 • 强调设计、使用、费用的信息沟通

  15.  设备控制系统图

  16. 10.2设备的选择和购置 (1)生产性（产量、节拍） (2)可靠性（无故障运行时间） (3)安全性（安全保护等、冲床的双按钮保护） (4)节能性（成本、环境） (5)耐用性（寿命、后期的使用经济性） (6)维修性（维修的难易程度、成本、卖配件） (7)环保性（环境法律） (8)成套性（相关设备的匹配） (9)经济性（全寿命周期费用）

  17. 设备选择与购置的评价方法 • 财务评价是选择项目的重要评价方法 • 三种基本的方法用于项目财务评价的决策依据: • 投资回收期 • 年费用法 • 现值法

  18. 设备选择与购置的评价方法 • 投资回收期法（选择回收期较短的方案） 投资回收期（年）＝ 设备投资费（元）/ 新设备使用的年增效益（元/年） • 年费用法（选择年费用较小的方案） 设备年费用＝设备净值折算到第一年的费用 ＋设备残值折算到第一年的费用 ＋设备每年的维持费用

  19. 设备选择与购置的评方法 • 现值法（选择总费用现值较小的方案） 现值总费用＝设备购置费 －设备残值折算到第一年的费用 ＋设备每年的维持费用折现的和 Pw =K＋K残×折现系数＋C×年金现值系数 式中：折现系数＝1/ (1+i)n (1+i)n-1 年金现值系数＝ ————— i(1+i)n

  20. F (1 + i)N P = 静现值 式中： F = 未来值 P = 现值 i = 年利率 N = 年数

  21. F (1 + i)N P = Year 5% 6% 7% … 10% 1 .952 .943 .935 .909 2 .907 .890 .873 .826 3 .864 .840 .816 .751 4 .823 .792 .763 .683 5 .784 .747 .713 .621 折现系数 式中 1/(1 + i)N为折现系数，见下表

  22. 年金现值系数的推算 假定设备每年的维持费用为C，n年的费用折成现值X： X=C（1/(1+i)+ 1/(1+i)2+ 1/(1+i)3+……+ 1/(1+i)n-1 + 1/(1+i)n ） 上式两边各乘 (1+i) ,得： (1+i) X=C（1+1/(1+i)+ 1/(1+i)2+ 1/(1+i)3+……+ 1/(1+i)n-1 ） 后式减前式得： iX=C(1- 1/(1+i)n) X =(C/i) (1- 1/(1+i)n)=(C/i) ((1+i)n-1)/ (1+i)n =C((1+i)n-1)/ i(1+i)n (1+i)n-1 年金现值系数＝ ————— i(1+i)n

  23. Year 5% 6% 7% … 10% 1 .952 .943 .935 .909 2 1.859 1.833 1.808 1.736 3 2.723 2.676 2.624 2.487 4 4.329 3.465 3.387 3.170 5 5.076 4.212 4.100 3.791 年金现值系数表

  24. 教材3种方法的局限性 局限性： • 着眼于费用，未考虑收益（年费用、现值法） • 对未来的估算基于静态（年增益、年维修费） 介绍更接近实际的2种方法： • 静现值 是设备生命周期内逐年现金流量（收入和支出）按资本成本折现后的现值之和。 • 具有正的静现值的项目是可考虑的 • 静现值越大, 项目越有价值

  25. 静现值实例 利率 项目1 第一年 第二年 第三年 第四年 第五年 总计 收入 支出 现金流 静现值 注意！此处的 现金流是相同 的，但静现值 是不同的 项目2 收入 支出 现金流 静现值 因为：NPV2＞NPV1，所以优先考虑项目2

  26. 投资回报分析 • 投资回报期 是对投资补偿时间的数量，它是以项目的静现金流和静投资额的形式来度量的 • 投资回报发生在满足下列条件时的年度： 累积折现收入＞累积折现支出

  27. 项目1的静现值、投资回报率和投资回报分析 折现系数的倒数就是资本的增值系数：现在的10万元，5年后值10/0.62=16.1万元 利率 总计 支出 折现系数 折现支出 收入 折现系数 折现收入 当年：折现收入－折现支出 累积：折现收入－折现支出 静现值 投资回报率 在第5年有回报 折现系数＝1/(1+10%）n 2316/7427

  28. 项目2的静现值、投资回报率和投资回报分析 利率 总计 支出 折现系数 折现支出 收入 折现系数 折现收入 当年：折现收入－折现支出 累积：折现收入－折现支出 静现值 投资回报率 在第3年有回报 3201/7582

  29. 10.3设备的使用和维修 设备的合理使用 • 合格的操作人员（培训、上岗证、三好四会、三定） • 合理的设备负荷（马、车之说） • 健全管理规章制度（使用、维修、岗位制、交接班制） • 良好的工作环境（温度、湿度、灰尘、震动、噪音、照度、安全实施）

  30. 设备磨损规律 磨 损 量 正常磨损曲线 初期磨损 t 正常磨损 急剧磨损 超负荷：强化磨损曲线（教材p157、图8－2） 欠负荷：延缓磨损曲线（教材p157、图8－3）

  31. 设备故障规律 故 障 率 使用时间 使用、维护 等原因 设计、制造、 安装等原因 老化、零部件急剧 磨损等原因

  32. 设备的保养和维修 设备的维护保养 • 日常保养（操作人员、日常实施：清扫、润滑、调整） • 一级保养（专业指导、定期实施：局部检查、清洗、更换） • 二级保养（专业人员、定期实施：局部检查、清洗、更换、修复磨损、腐蚀的零部件）

  33. 设备的保养和维修 设备维修制度 • 计划预防维修制：强调计划修理 （标准修理法、定期修理法、检查后修理法） • 计划保养维修制：强调保、修结合 （例行保养、一级保养、二级保养、计划大修) • 预防维修制：预防为主、重点控制 • 非重点，无法预测故障：事后维修； • 重点设备和一般设备的重要部位：预防性维修

  34. 家具设备维修卡

  35. 10.4 设备的可靠性和维修费用维护和可靠性 • 维护和可靠性的目标是在成本受控的情况下，维持系统的能力 • 维护是指保持系统的所有设备处于正常工作状态 • 可靠性是指在某一特定的时间段，设备正常运行的概率

  36. 重要策略 • 可靠性 • 提高每一个零部件的可靠性 • 提供冗余（安全裕度） • 维护 • 实施和改善预防维护 • 提高修理的能力和速度

  37. 零部件串联方式时系统的可靠性（串联电路、齿轮箱） 改进单个零部件的可靠性 Rs = R1 x R2 x R3 x … x Rn 式中 R1 = 零部件1的可靠性 R2 = 零部件2的可靠性 依此类推

  38. 100 – 80 – 60 – 40 – 20 – 0 – n = 1 n = 10 系统的可靠性（百分比） n = 50 n = 100 n = 200 n = 400 n = 300 | | | | | | | | | 100 99 98 97 96 所有零部件的平均可靠性（百分比） 零部件串联方式时系统的可靠性（串联电路、齿轮箱） n为串联系统的 串联零部件数 零件越多，曲线 越弯曲，表明系 统可靠性衰减越大 Figure 17.2

  39. R1 R2 R3 Rs .90 .80 .99 系统可靠性的例子 n 系统的可靠性是： Rs = ∏Ri i＝1 Rs = R1 x R2 x R3= .90 x .80 x .99 = .713 （ 71.3%）

  40. 故障的产品数 检测的产品总数 FR(%) = x 100% FR(N) = 平均故障间隔时间 出现故障的次数 运行时间的累计小时数 1 FR(N) MTBF = 产品故障率 (FR) 可靠性的测量基本单位

  41. FR(%)= (100%) = 10% 2 20 FR(N)= = .000106 故障/小时 2 20,000 - 1,200 1 .000106 MTBF = = 9,434 hrs 故障率的例子 20套用于航天飞机的空调器进行1000小时的测试， 其中1套在200小时出现故障，另一套在600小时出 现故障。计算故障率 故障率 故障率 （1000－200）＋（1000－600） 20×1000 平均无故障工作时间

  42. 每航次的故障率（每次60天） FR = FR(N)(24 hrs)(60 days/trip) FR = (.000106)(24)(60) FR = .152（每航次的故障率） 相当于在每小时故障次数上扩大24×60倍 FR(%)= (100%) = 10% 2 20 FR(N)= = .000106 failure/unit hr 2 20,000 - 1,200 1 .000106 MTBF = = 9,434 hr 故障率的例子 20 air conditioning units designed for use in NASA space shuttlesoperated for 1,000 hours One failed after 200 hours and one after 600 hours

  43. 提供冗余 • 冗余－用多于1种的途径来完成1个特定功能的技术 • 冗余的分类： • 工作冗余：所有冗余同时处于工作状态（联机工作） • 备用冗余：只有当正在工作的冗余发生故障时，替代冗余才开始工作（替代冗余为脱机单元）

  44. 提供冗余 • n个组成部分构成的可靠性并联系统 R1 R2 . . . Rn n 系统的可靠性是： Rs = 1－∏ （1－Ri） i＝1

  45. 冗余的例子 前苏联的萨姆Ⅰ地对空导弹的命中可靠性为75％，因此一次对目标放射3发导弹，问总的命中可靠性为多少？ 系统命中可靠性是： Rs = 1－∏ （1－Ri） ＝1－（1－0.75） （1－0.75） （1－0.75） ＝98.44％ 单发导弹的命中率低，需要高额的成本来补救

  46. R1 R2 R3 0.90 0.80 0.90 0.80 0.99 冗余的例子（相当于串并联） 某银行贷款审批的可靠性只有： Rs=0.9×0.8×0.99＝0 .713 增加两个较差环节的冗余后，系统可靠性由 0.713提升 0.94 Rs = [1－（1－0.9） （1－0.9）] x [1－（1－0.8） （1－0.8）] x 0.99 = 0.99 x 0.96 x0 .99 = 0.94

  47. F－14歼击机的冗余策略 • 高复杂系统（如战斗机、航天飞机、核电站）计算机控制系统非常的稳定性、可靠性取决于CPU和系统软件的备份－冗余 • F－14可变机翼：快速起飞、低速在航空母舰上降落、根据气流改变机翼的展幅－计算机系统控制 • 软件系统资源分配：10％控制飞行、40％自动检测和校验、50％备用系统（冗余）

  48. 实施预防维护 • 需要掌握设备何时需要保养、何时可能出现故障 • 早期的故障高发率主要是使用不当（磨合、加强顾客培训和售后服务） • 磨合后，平均故障间隔时间是重要的研究对象，平均故障间隔时间通常服从正态分布 • 良好的报告和记录可以辅助决策何时应当实施维护

  49. 数据文件 输出报告 库存和采购报告 含零件清单的设备文件 设备备件清单 维护工作指令计划 设备历史档案 维修历史文件 备件库存 成本分析 • Data entry • Work requests • Purchase requests • Time reporting • Contract work 工作指令 －预防维护 －计划停工 －紧急检修 维修人员的技能、特长、工资等. 计算机管理的设备维护系统 资料输入： 工作要求 采购要求 时间报告 合同工作 Figure 17.3

  50. 维护费用 • 传统的观点是在预防维护费用和事后维修费用之间平衡，以求总费用最少 • 但是这种观点通常忽略了以下三方面对真实总费用的影响 • 库存备件费用高 • 员工士气低落 • 生产计划可靠性差

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