摘要：本文论述了设备故障率曲线及特点，分析了几种设备维修模式和优缺点，提出对重点关键设备的维修应采用标准维修或状态维修的方式，而其它设备应根据设备故障信息统计的结果，采用相应的方式。

关键词：设备故障率维修策略

随着科学技术的不断进步和现代化生产的飞速发展，机器设备作为决定产品生产的产量、质量和成本的重要因素，其作用越来越明显。设备在使用过程中，必然会产生不同程度的磨损、疲劳、变形或损伤，随着时间的延长，它们的技术状态会逐渐变差，使用性能下降。设备维修作为设备管理的重要环节，是延长设备寿命，保证生产正常运行，防止事故发生的重要保证。1、设备的故障率曲线

1．1设备故障率浴盆曲线及特点

日常生活中，人们经常习惯性地说出“故障”这个词语，在一般情况下，人们认为所谓的故障是指设备因某种原因被迫停止的状态。但是，即便设备在运转，如果出现速度降低、品质不良、能源损失等现象，就不能算是正常状态，必须把这些现象看作是故障，值得强调的是故障并不仅仅是停滞状态。

通过对设备故障进行研究分析，发现大部分机械设备故障率曲线如图1所示。这种故障曲线常被叫做浴盆曲线。按照这种故障曲线，设备故障率随时间的变化大致分早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。

早期故障期对于机械产品又叫磨合期。在此期间，开始的故障率很高，但随时间的推移，故障率迅速下降。此期间发生的故障主要是设计、制造上的缺陷所致，或使用不当所造成的。例如我公司原一厂所引进的机体清洗设备岛田清洗机，在安装调试完成后的两三个月内不断的出现过滤堵塞报警等故障，就属于此种情况。进入偶发故障期，设备故障率大致处于稳定状态。在此期间，故障发生是随机的，其故障率最低，而且稳定，这是设备的正常工作期或最佳状态期。在此间发生的故障多因为设计、使用不当及维修不力产生的，可以通过提高设计质量、改进管理和加强维护保养使故障率降到最低。作为我公司的设备使用也充分地反映了此种情况。在设备使用后期，由于设备零部件的磨损、疲劳、老化、腐蚀等，故障率不断上升。因此认为如果在耗损故障期开始时进行大修，可经济而有效地降低故障率。此期间的认定是最为重要的。

1.2现代化设备的故障率曲线

随着科学技术的发展，大量新技术、新材料不断涌现，特别是电子技术、自动化技术的广泛应用，设备正朝着精确化、自动化方向发展。设备的结构、各工作单元的关系和环境变得越来越复杂，这给设备维修工作带来了新问题。

人们通过研究发现一些用现代技术装备的设备，故障规律与浴盆曲线相背离。经过近年来的考察与研究，设备的故障率除了浴盆曲线外，还有五种情况，如图2所示。

曲线A显示了恒定的或者略增的故障率，有明显的磨损期。曲线B显示了缓慢增长的故障率，但没有明显的磨损期。曲线C显示了新设备从刚出厂的低故障率，急剧地增长到一个恒定的故障率。曲线D显示设备的故障为恒定值，出现的故障常常是偶然因素造成的。而曲线E显示设备开始有高的初期故障率，然后急剧下降到一个恒定的或者是增长极为缓慢的故障率。

通过对设备的故障进行统计调查发现，4%的设备遵循典型的浴盆曲线，2%的设备遵循曲线A，5%的设备遵循曲线B，7%的设备遵循曲线C，14%的设备遵循曲线D，不少于68%的设备遵循曲线E。一般来说，在实际运行中，设备的故障率应该是图2所示的五种曲线中的一种或几种的合成(浴盆曲线可以看作曲线A、D和E的合成)，其故障率可能与所调查的设备的故障率不完全相同。但是，设备故障率取决于设备的复杂性，设备越复杂，其故障曲线越是接近于曲线D和E。

2、机器设备的维修方式

2.1设备维修的主要方式

（1）计划维修方式

计划维修作为一种预防性维修制度，我国从上世纪50年代以来，在工业企业普遍推广使用，对保证设备处于良好状态取得了较好效果。

设备计划维修的方法有以下几种：(a)标准维修法即强制维修法。对于那些必须严格保证安全运转的设备常采用此法。这种方法对设备的维修日期、类别和内容，预先制定具体的计划。不管设备运转中的技术状态如何，都严格按照计划规定执行。(b)定期维修法。这种方法是根据设备的使用情况、参考有关检修周期，制定设备维修工作的计划日期和大致维修工作量。确切的工作安排，则是根据每次维修前的准备再作详细规定。(c)检查后维修法。此法事先只规定设备的检查计划，根据检查的结果和以前的维修资料，确定维修日期和内容。

计划维修方式一方面可以及时地恢复设备的工作能力，预防可能发生的事故；另一方面，可以事先安排好设备的使用和检修时间，准备好维修所需的人、财、物等；同时也可以缩短了维修时间，提高了维修质量。

（2）设备诊断技术与状态维修

与传统检查相对，设备诊断技术由依靠人员的感官判断，发展到大量采用先进的科学仪器、仪表；由人工测试，发展为在设备运转中由电子仪器显示；由高级技术工人承担，发展为由于采用既科学又方便的仪器、仪表，一般设备操作者也能承担；由在停机情况下检测，发展到不停机直接检测；检测的目的，由检测劳损(磨损、腐蚀等)、预防故障发展到预测设备的自然寿命。目前，该技术已发展为系统的设备维修管理方法，可以对整套设备的单个零件、主要部件进行监测，也可以对整套设备进行全面的监测。

设备状态监测维修是根据设备的日常监测、定期检查、状态监测和诊断提供的信息，经统计分析处理，来判断设备的劣化程度，并在故障发生之前有计划地进行适当的维修。设备状态维修被公认为设备维修方式中效率最高的一种方式。采用设备状态维修可以及时掌握故障隐患并及时消除，从而提高设备完好率和利用率，提高设备维修工作质量和节省各种费用，提高总体效益。从年至今，我公司装备部一直致力于设备的状态监测技术的提高与发展，已取得了一定的成果，为今后在我公司全面推行设备故障检测与诊断提供了有力的保障。

（3）事后维修法

在设备的维修工作中，还有一种方法叫做事后维修法，或叫故障维修法，也就是坏了再修，不坏不修的方法。这种方法只适用于数量多、一般的设备。在我公司中这种维修方式也是很普遍的。2.2不同设备维修方式的对比分析

计划维修方式认为设备故障率遵循浴盆曲线。要有效地实行预防性维修，必须科学制定维修计划。如果计划制订不合理，这种方法常常会造成很大的浪费。在进行预防性维修时，必须准确地找到拐点，这样才可避免过剩维修或维修范围的扩大，获得最佳的效益。但是设备的寿命周期与设备的使用环境、人员素质、维护保养等因素密切相关，科学合理地确定设备的寿命有一定难度，因此设备很难真正有效地实施计划维修。

传统的观念认为，设备故障的发生、发展与使用时间有直接关系，定时的计划拆修普遍使用。根据现代设备故障率曲线可知，设备故障的发生有的与设备使用时间有关，有的则与设备使用时间无关，要根据实际情况而定。同时，许多设备的故障有一定的潜伏期，可以通过现代设备诊断技术检测到，可以进行安全经济的决策维修，而预防性维修不能提高设备的可靠度。

设备状态维修作为一种新型的维修方式，其应用范围越来越广，越来越受到人们的重视。我公司已具备了一定的状态监测与故障诊断的能力，并已开展了此项工作，下面简介如下：

我们对俄罗斯内铣进行了定测点进行监测，这些测点主要选择在旋转机械上，如电机的轴承座、刀盘的轴承座、主轴的支承点的部位，选择这些测点的主要原因是：旋转机械是各种类型机械设备中数量最多应用最广泛的一类机械，对旋转机械的监测和诊断是很必要的，它愈来愈受到普遍地重视。

转轴组件又称为转子—轴承系统或转子系统，它包括转子（轴、齿轮传动件、叶轮、联轴器等）、轴承（滑动、滚动）、支座（定子、机座等）及密封装置等部分，是旋转式机械的主要组成部分。重要的是转轴组件是在复杂的动态工况下工作的，其运行的状态将决定整机的命运。从诊断技术的观点来看，转轴组件又是旋转式机械的核心部分，是监测和诊断的主要对象，因此，对转轴组件监测和诊断方法的研究是具有一定典型和普遍意义的。在分析旋转式机械各种故障的基础上，重点分析转轴组件振动信号的诊断信息的提取和表达方法、转轴组件的振动监测方法（简易诊断方法）及故障诊断的基本原理和典型故障振动特征分析（精密诊断方法）。

下面就俄罗斯内铣机床的监测与诊断过程做一具体解析。这项工作首先从确定测点、建立数据库开始；第二步利用振通数据采集器对测点处的振动进行检测，得到实测值；第三步把实测值传输回微机进行数据处理与分析，并与标准值比较，得出目前机床运行状况及各部件的使用损坏情况；第四步是把分析结果交给使用单位，依据报告中所指出的零部件的损坏程度，进行备件准备。右图即为数据采集与微机软件结构系统图的工作流程。

从对俄罗斯内铣进行监测，到目前为止机械部分运转正常，机床各测点的振动值均在正常使用范围内，对这一阶段的检测结果做了分析，分析的过程如图1~图4所示。图1～图4均为测点趋势分析图，这些图中“×”表示所有测点的实测值，红色的点线代表软件分析出来的测点今后的发展趋势。

图1.俄内铣48高频趋势分析图

图2.俄内铣48加速度趋势分析图

图3.俄内铣48速度趋势分析图

图4.俄内铣48位移趋势分析图

图1表示高频振动趋势，其确定的高频振动报警值为0.5m/s2，这样经过分析残余寿命为天（这是因为确定的标准值是估算出来的，有一定的误差，只有通过长期的数据积累才能有一个正确的真实反映值）。

图2表示加速度趋势分析，其振动加速度报警值为10m/s*s

图3表示位移趋势分析，其振动位移报警值为50μm

图4表示速度趋势分析，其振动速度报警值为5mm/s

按照测点高频、位移的趋势预测机床还可以无限期使用；按照加速度的趋势预测机床还可以使用天左右；按照速度的趋势预测机床还可以使用天左右。

但是设备维修工作中还不可能完全采用这种技术。这是因为：(1)随着科学技术水平的发展，目前已经有很多设备可以用设备诊断技术进行维修，但作为一种新技术，它本身还处于不断发展和完善之中，并不是所有的机器设备都可以用设备诊断技术进行维修。（2）从经济上考虑，如果所有的设备都采用状态维修方式，需要一笔很大的经济投入。这些诊断设备只在企业内部使用的话，使用率低，部分维修资源平时可能闲置，这样使得维修成本大大提高，对企业来说经济上是不合适的。

3、机器设备维修策略的选择

任何单位都有数量不等、型号不一的设备。有些设备复杂，有些设备简单。对大中型企业来说则设备数量大、品种多。随着企业生产技术水平的进步，所拥有的设备的种类越来越多、技术性越来越来越强。不同的设备使用的环境不同、故障率曲线不一样。如何选择设备维修策略，进行设备维修？

（1）根据设备的重要性，采取相应的维修策略。

一般来说，企业规模越大，设备数量越多。大、中型企业所拥有设备数量非常多。不同设备在企业生产运行过程中所起的作用是不一样的，所采用的维修方式也不一样。在制定机器设备维修策略时，首先应对设备重要程度进行分类。分类的方法很多，其中ABC分类法就是一种常用的、较好的方法。在一个单位中，A类设备数量少，所起的作用大，大约占总数的10%左右。这类设备流程工艺复杂，是企业生产过程中的关键设备。一旦这些设备发生故障，会造成重大的经济损失，对企业产生重大影响，因此要求这类设备在运行过程中，具有非常高的可靠性。这类设备应是设备维修工作的重点对象。对这些关键设备，应从维修的经济性出发选择合适维修方式。这类设备最好采用状态维修方式，变计划维修为针对性维修，实施状态维修，这样可以使维修工作量和维修费用大幅度降低，实现少投入多产出的效果。如果没有相应的诊断设备，或状态维修方式费用太高，技术经济分析的结果不合适，企业无法承受，则应采取标准维修法，也可以采用定期修理法。

（2）根据设备故障信息的统计结果，选择合适的维修方式

在对企业的B类和C类设备进行维修时，应根据设备故障信息，选择合适的维修方式。对这些设备来说，故障信息是决定设备维修方式的基础。通过对故障信息的分析，可以判断设备故障的类型，从而选择维修方式。设备故障信息主要包括设备的故障次数（停机频率）和故障后果（停机时间长短、经济损失等）这两方面的统计资料。

收集一年来（或半年、季、月）设备的停机频率（次数）和停机时间的统计资料。绘制设备停机时间和停机频率排列图表，各单位设备很多，只需列出占总数80％以上的停机时间最长及停机次数最多的设备即可。对停机时间长、频率高的设备，采用计划维修、定期维护，彻底消除故障。对停机频率低，但一旦停机需要延续较长的停机时间的设备，应对造成故障停机的过程和原因进行分析，并进行状态监测，进行状态维修。对停机频率高，停机时间短的设备采取的维修策略是预防维修，但必须提高操作人员的技能、故障判断水平，一般维修由他们完成即可。对停机时间短，频率低的设备采取的方式是不坏不修，即事后维修。

机加行业拥有大量机器设备，是安全生产的基础。对它们的运行质量要求很高，每年用于维修费用支出也很大。为更好的运用设备的维修方法，我们就要将设备分类处理，采用相应的维修方法，并且在今后的设备维修工作中，状态监测与故障诊断将会逐步扩大范围，这将成为A类设备维修方式的主流。

参考文献

1、(英)J·莫雷.以可靠性为中心的维修.北京：机械工业出版社，

2、李监汀.决策拟定网格法.设备维修与管理，，（2）

3、扬叔子，吴雅编著《机械故障诊断的时序方法》，西安交通大学出版社，

4、刘雄，赵振毅，屈梁生编著《转子监测和诊断系统》，西安交通大学出版社，

5、（日）丰田利夫，《设备现场诊断的开展方法》，机械工业出版社，

6、廖伯瑜，《机械故障诊断基础》，冶金工业出版社，

7、刘承元张志敏编著，《专家博士的5S经》——实现卓越工厂的管理，海天出版社，年

8、刘承元编著，《新TPM活动》——挑战企业生产效率极限的武器，海天出版社，年