陈后宋
摘要：在市场经济条件下，为使我国的设备管理与维修适应国内外企业的竞争环境，本文提出一种新的管理模式—设备维修经济学。它以零部件平均使用寿命的10大功用为平台，运用各种现代管理科学，对每项维修管理活动进行定量分析，使技术管理与经济管理得到最紧密的结合，以最大限度地延长设备无维修工作台时，降低维修费用，提高企业的竞争力。
关键词：零部件；平均使用寿命；可靠性；剩余寿命；残存率；失效分布
中图分类号：F224.9文献标识码：B
一、历史背景
设备寿命周期费用组成主要是维持费用，约占70％左右。我国的机器设备使用年限大多在10年与30年之间，也有30年以上的，所以设备一生的维修费用相当于原值的4~5倍。
我国加入世贸组织后，在市场经济的条件下，企业间的竞争将越演越烈。而我国的设备管理反而在下滑，这已是一种共识。按日本中岛青一先生的理论，决定产品数量、质量、成本、交货期的是设备，左右安全、卫生、环境等各种问题的根源也是设备。日本的TPM称为全员参加的生产维修，有的说它是“赚钱的维修”，也有说它是“盈利的维修”，由此可见，设备管理在市场经济条件下应该是大有作为的。我们能否也来个“经济的维修”呢？这就是笔者在此提出“设备维修经济学”的起因和历史背景。
二、观念创新
在近10年市场经济的推动下，我国的设备管理观念虽有较大的转变，但设备管理的实质性工作仍没有发生根本性的变化。如何提高企业的竞争能力和经济效益，应成为当今设备管理的核心课题。“设备维修经济学”就是在这种新理念的支配下提出的一种新的管理模式。它带有技术经济学和设备工程经济学的成分—从经济角度审视和控制各项彼术问题。
提出这种新观念的客观基础是，我国设备的技术管理和经济管理的潜力很大；技术管理相关的基础工作还很差；经济管理讲的多，实际工作做的少。技术管理与经济管理相结合也只是强调的多，具体方法少，等等。具体讲，如何对工作性质不同的各类设备提出不同的可靠性要求，确保有限的维修资源有效利用；如何掌握各种零部件失效的分布类型，使技术管理工作有可靠的客观基础，减少盲目性；如何判断零部件剩余寿命的合理性，为不断降低维修费用提供客观依据；如何使备件库存储备更合理，减少资金占用；如何衡量与分析设备修理、更新、改造的经济性等，都是设备维修经济学的研究内容。
从知识层面上来说，设备维修经济学是研究设备管理与维修有关联的经济效益评价和选优的科学。它是研究技术的经济问题，或者说是从经济的角度来研究与设备管理有直接关联的技术经济问题，最终落脚点是企业的经济效益；它的总目标就是要促进生产力发展，降低生产成本，提高企业的竞争能力。
三、基本思路
1．设备或零部件的失效总是重复出现的，而失效的时间有长有短，如能以此求得零部件平均使用寿命和标准偏差，绘制失效分布图，确定分布类型，就可以掌握零部件失效分布的规律。这是技术管理的一项重要的基础性工作。
2．对生产设备按其在生产领域中的重要程度划分等级，实行等级管理；并按不同的工作性质或等级要求确定其合理的可靠度。技术管理与经济管理紧密地结合就从这里开始。
3．按各类设备不同的可靠度和零部件平均使用寿命，求解零部件合理的残存率以减少剩余寿命损失。
4．按各类设备不同的可靠度和残存率，确定零部件合理的更换周期（修理间隔期）。对残存率相同或相近的零部件实行同步更换（修复）以减少停机损失。这是确定各种修理间隔期的主要依据。不管何种设备管理模式，最后都要确定一种认为比较合理的修理间隔期，差别在于依据有所不同。
5．对残存率相差较大的零部件是否可以同步更换，要通过分析其剩余寿命和价值损失程度以及企业当时的生产情况等因素而定，如生产任务紧张时尽量实施同步更换，反之，可以分期更换。
6．充分利用零部件平均使用寿命（不可修复的）或平均故障间隔期（可修复的）在技术管理和经济管理中的作用。这是设备维修经济学的基石。从日本TPM的有关资料中可以看出，他们对平均故障间隔期的统计与分析是十分重视的。
四、原理与方法
1．基本原理。设备或零部件失效都有一定的规律性，或指数分布、或正态分布、或对数正态分布等。掌握和利用这种分布规律，借助现代科学管理方法，发挥零部件的平均使用寿命（MTTF）或平均故障间隔期（MTBF）的功用，采用定量分析方法，运筹与控制设备管理与维修各种活动的效用。
2．具体方法。现以机器设备中常用的滚珠轴承为例来说明实际操作方法。如某种型号的滚珠轴承失效分布经多次失效时间统计确定为正态分布（统计失效的零件至少在10个以上），其平均使用寿命m=4000h，标准偏差δ=800h，其方法参考有关可靠性工程中相关资料。如这种轴承价值比较高，分别被装在三种工作性质完全不同的设备上，在一定时期内（一二年）可靠度要求分别设定为90%，70％和50%；按照这三种可靠性要求，分别制定这种轴承的更换周期。当可靠度要求90％时，发生故障的概率为10%，其更换周期按下面步骤计算：第二步查正态分布表，发生故障概率为10％所对应的变量Z=-1.28；第二步按下式计算更换时间T，因为Z=(T-m)/δ，所以T=m+Z"δ=4000-1.28×800=4000-1040=2960，即更换周期是2960h。当可靠度要求70％时，发生故障的概率为30%，同样，查Z=-0.52，T=m+Z"δ=4000-0.5×800=4000-400=3600，即更换周期是3600h。当可靠度要求50％时，发生故障的概率也是50%，查Z=0，此时的更换周期是T=m+Z"δ=4000-0×800=4000-0=4000，即更换周期是4000h，与平均使用寿命相同。反过来，也可以计算在任何时段内零部件的可靠度是多少。下面再验算剩余寿命和残存率。
第一种情况时，剩余寿命为t=m-T=4000-2960=1040，其残存率为y=(m-T)/m=1040/4000=25％左右。这种情况的残存率比较高，为了减少经济损失，应保存以备用于对可靠性要求不高的设备上，如用于第三种情况的设备。
第二种情况时，剩余寿命为t=m-T=4000-3600=400，其残存率为y=(m-T)/m=400/4000=10%。
第三种情况时，剩余寿命为t=m-T=4000-4000=0。
从经济角度来说，第三种情况最好，但可靠性差一些；如果这种轴承很贵，那就要看这台设备在生产中的地位如何而定。这要从技术、经济和生产经营等具体情况酌情处理，看哪一种更换周期最能为企业争得更高的经济效益。
如果零部件失效属指数分布，分析方法大同小异，但对可靠性的计算更简单一些。
此外，备品配件如何合理储备，对于设备维修、更新、改造等的技术经济分析，旧的零部件如何合理更替使用等，这些当然也是设备维修经济学的题中之义。
五、几个特点
一是技术管理与经济管理如此紧密结合，无论是美国的PM、还是英国的设备综合工程学、日本的TPM，以及前苏联的计划预修制，都还没有看到过。这是最大的特点；二是从零部件失效分布入手掌握它们的规律性，以此为科学依据进行技术管理和经济管理；三是这里所进行的一切工作都是定量的，有科学依据的，这也是其他设备管理模式所不及的；四是运用各种科学管理方法对各项技术经济措施的效用进行运筹与控制。
要实施这一套新的管理模式，首先要建立严格的零部件失效统计制度，实行严格的统计责任制；对那些不可修复的零部件进行剩余寿命分析，作为如何进行合理更替使用的主要依据，挖掘节省费用的潜力。
参考文献：
陈后宋．现代工业设备管理．浙江科技出版社，1986.