设备维修计划优化及其决策支持系统

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3.0 赵德峰 2024-11-19 5 4 1.19MB 51 页 15积分
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摘 要
设备维修管理是设备管理的核心内容，而维修计划是维修管理的先决条件和
指导方针。合理的维修计划不仅能够为企业节约成本，增加利润，而且能为生产
系统的安全运行提供良好的保障。为了使设备维修管理的工作开展得更为科学、
有效，有必要对其维修计划的制定过程进行规范、优化，并开发和维护相应的决
策支持系统，为决策者提供有益支持。
本文针对设备维修计划的优化及其决策支持系统的设计主要进行了以下几个
方面的研究：
首先，阐述了设备维修计划制定的目的和原则，以及预防维修制的理论依据，
针对预防维修体制的实际应用状况，制定出更为科学合理的现代设备维修计划流
程。
其次，应用时间延迟理论，建立预防维修基本模型，并在此基础上考虑缺陷
发生服从非齐次泊松分布、非完全检查以及故障停机时间不可忽略三大影响因素，
对基于时间延迟的预防维修基本模型进行改进。通过对比三因素分别单独作用时，
对求解的合理预防维修间隔期长短的影响，明确三因素的相对重要程度。并最终
给出综合考虑三因素影响下的缺陷动态跟踪改进模型。
最后，针对目前现有设备维修决策支持系统的问题，构建新型的维修计划决
策支持系统，重点在于给出更为开放，集成性更强的设备维修计划决策支持系统
的框架。
关键词：维修计划 维修间隔期 时间延迟 维修计划决策支持系统
ABSTRACT
Equipment maintenance planning is the precondition and guidelines of maintenance
management, which is also the core of equipment management. A reasonable
maintenance plan can not only cut cost and earn profit, but also guarantee better security
for the producing system. For the sake of developing a more scientific and effective
work of maintenance management, it’s necessary to make the procedure of maintenance
planning standardized, optimized and supported by corresponding Decision Support
System.
This paper aims at the optimization of equipment maintenance planning and the
designing of its DSS, which is specified as following aspects:
Firstly, considering the status quo of the application of preventive maintenance
theory, a standardized and modified procedure is set down and illustrated, under the
clarification of the objective and principle of modern equipment maintenance planning,
besides the preventive maintenance theory itself.
Secondly, it focuses on the melioration of preventive maintenance modeling based
on delay time. With the comparison and colligation of Non-homogeneous Poisson
Process (NHPP), non-perfect inspection and non-negligible failure downtime, the
importance of each is clear ranked and a newly revised model, which could trail the
statue of system dynamically, is constructed at last.
Finally, in allusion to the deficiency of the equipment maintenance DSS in
existence, a blue print of a new DSS of equipment maintenance planning is built with
the following key points, which are much more opened interfaces and integrating
capabilities.
Key Word: maintenance planning, inspection interval, delay time, DSS
of maintenance planning
目 录
摘 要
ABSTRACT
第一章 绪 论 ...................................................... 1
§1.1 引言 .......................................................................................................... 1
§1.2 设备维修思想的发展概况 ...................................................................... 2
§1.3 预防维修理论 .......................................................................................... 2
§1.4 预防维修模型 .......................................................................................... 3
§1.4.1 基于安全性要求的预防维修周期模型.......................................... 3
§1.4.2 基于经济性要求的预防维修周期模型.......................................... 4
§1.4.3 基于最大有效度要求的预防维修周期模型.................................. 4
§1.5 技术应用现状 .......................................................................................... 5
§1.6 存在问题 .................................................................................................. 5
§1.7 论文结构 .................................................................................................. 6
第二章 现代设备维修计划的科学化管理 ................................ 7
§2.1 现代设备维修计划制定的目的和原则 .................................................. 7
§2.1.1 现代设备维修计划制定的目的...................................................... 7
§2.1.2 现代设备维修计划制定的原则...................................................... 7
§2.2 预防维修体制 .......................................................................................... 7
§2.2.1 预防维修制的基本原理.................................................................. 7
§2.2.2 预防维修制的修理类别和方式...................................................... 9
§2.2.3 预防维修制的应用现状.................................................................. 9
§2.2.4 改进方案........................................................................................ 10
§2.3 现代设备维修计划制定的流程 ............................................................ 10
§2.4 案例分析 ................................................................................................ 10
§2.4.1 利用 PM 模型确定维修间隔期...................................................... 11
§2.4.2 确定维修周期结构........................................................................ 11
§2.4.3 利用 PERT/CPM 管理维修进度...................................................... 13
§2.4.4 维修计划应急预案及动态调整.................................................... 17
§2.5 本章小结 ................................................................................................ 17
第三章 现代设备预防维修模型 ....................................... 18
§3.1 时间延迟的概念及原理 ........................................................................ 18
§3.2 预防维修基本模型的假设条件 ............................................................ 18
§3.3 预防维修基本模型 ................................................................................ 18
§3.4 预防维护模型的改进模型 .................................................................... 19
§3.4.1 改进 I——缺陷发生服从非齐次泊松过程................................. 19
§3.4.2 改进 II——非完全检查............................................................... 20
§3.4.3 改进 III——故障停机时间不可忽略......................................... 20
§3.4.4 综合改进........................................................................................ 21
§3.4.5 案例分析........................................................................................ 22
§3.5 本章小结 ................................................................................................ 30
第四章 设备维修计划决策支持系统的构架 ............................. 31
§4.1 决策支持系统的概述 ............................................................................ 31
§4.1.1 决策支持系统的特征.................................................................... 31
§4.1.2 决策支持系统的发展及现状........................................................ 32
§4.2 设备维修计划决策支持系统的构架 .................................................... 32
§4.2.1 设备维修计划决策支持系统的结构............................................ 32
§4.2.2 设备维修计划决策支持系统体系模式的选择............................ 38
§4.2.3 设备维修计划决策支持系统框架流程及其模块结构................ 40
§4.3 本章小结 ................................................................................................ 44
第五章 结论与展望 ................................................. 45
§5.1 主要结论 ................................................................................................ 45
§5.2 存在不足和展望 .................................................................................... 45
参考文献 ............................................................ 46
在读期间公开发表的论文 .............................................. 48
一、论文..................................................................................................................48
致 谢 .............................................................. 49
第一章 绪 论
1
第一章 绪 论
§1.1 引言
现代工业生产以自动化、连续化和经济化为主要特点。而占企业固定资产
60%~70%的设备配置[1]，是保证这些特点的物质基础。由于科技的高速发展，使
得生产设备不断向复杂化、大型化、集成化、精密化等方向演进。尽管这样的演
进对提高生产效率，降低边际成本，保证产品质量做出巨大贡献。但是，同时也
加大了设备维护的难度。
据最新统计，中国固定资产投资正以每年超过25%的速度增长，其中设备购置
部分约占23%，并以每年30%左右的速度持续增长。2007年1~11月，中国在固定资
产上的投资达到100604.61亿人民币，较上年同期增长26.8%。其中设备购置金额达
到21577.71亿人民币，较上年同期增长27.1%。[2]据不完全统计，设备的维修费用
约占设备投资的1/4~1/3。
[1]这意味着，只要提高千分之一的设备管理水平，就可以
为国家节约数亿的维修成本。
设备管理的核心是设备维修，而维修计划是设备维修的前提和基础，对设备
维修具有重要的指导作用。其准确性不仅关系着生产过程的顺利与否，而且对企
业运营的实际效益有着重大影响。如今，设备结构的复杂化，以及由此导致的设
备故障的多样化，已使诸多企业即使拥有解决故障的技术水平，却仍因为缺乏科
学的维修计划指导，而造成成本的大幅波动，甚至资金的大笔浪费。因此，有必
要对维修计划过程进行流程化、数字化的管理，并通过建立数学模型，对其进行
定量研究与分析，以提高维修计划决策的准确度。因此，本论文在提出科学规范
的维修计划制定流程的基础上，着重研究基于时间延时（Delay Time, DT）的预防
维护（Preventive Maintenance，PM）模型，通过对其逐步改进、完善，更好的指
导计划决策。
然而，在如今竞争日益激烈的市场环境下，虽然正确的决策对效益的产生至
关重要，但是没有效率、不考虑时间成本的决策仍然无法保证效益的真正实现。
这也是众多先进却求解复杂的理论模型难以推广的主要原因之一。决策支持系统
（Decision Supported System，DSS）正是解决这一问题的有效途径。它利用先进
的计算机技术，根据问题的具体情况，提供多个决策方案，辅助决策者做出更可
靠、且更具时效性的决策参考。通过建立维修决策支持系统，不仅能够大幅提升
维修管理的效率和效益，而且更有利于推动决策模型的不断演进。因此，本论文
在理论研究的基础上，通过构建维修计划决策支持系统，为维修计划的决策和管
设备维修计划优化及其决策支持系统
2
理提供更为高效、准确的支持。
§1.2 设备维修思想的发展概况
维修是伴随着生产工具的使用而出现的。随着生产技术的发展，设备的大规
模使用，人们对于维修的认识也在不断深化和转变。维修方式由最初事后排除故
障和损坏，转变为事前对故障进行主动的预防；再由事前预防检测和维修，转变
为实时的监测和诊断；随后延展为通过改善设备的技术性能，从根本上减少设备
故障，提高设备全效率。在经济全球化趋势不断增强，产业结构改革步伐频繁加
快，国际竞争日益剧烈的如今，维修已从单纯的排除故障发展为通过维修提高设
备可用率，进而成为企业生存和发展的重要手段。
虽然，在维修思想的发展过程中，产生了许多不断演进、逐步完善的维修方
式。然而，由于企业性质、设备状况和生产条件的不同，在实施维修策略，确定
设备维修方式时，需要区别各类设备在生产中所处的地位和对生产的影响程度，
相应地采取与之相适应的不同维修方式。因此，在维修体制中，虽然各种维修方
式的产生与发展各有先后，但彼此之间并不存在纯粹的先进替代落后的关系，而
是并列共存（如图1.1所示）。考虑到事后维修的安全隐患以及改善维修的成本代价，
本文着重关注三大维修方式中应用最为广泛、发展最为迅速且可靠性与经济性最
为均衡的预防维修（Preventive Maintenance，PM）。[1]
维修
预防维修
（PM）
改善维修
（CM）
事后维修
（BM）
改装
改进（型）
重新设计
变更式样
视情维修
自定计划
机器信号
控制限值
有缺陷时
需要时
状态维修
状态监测
统计
预测
趋向分析
定期维修
有计划
定期
固定间隔期
严格规定的时限
特定时间
非计划
故障停机
紧急
补救
修理
图1.1 维修方式分类
§1.3 预防维修理论
预防维修是美国于1925年提出的。
[3]它是以检查为主的维修体制，其出发点是
摘要：

摘要设备维修管理是设备管理的核心内容，而维修计划是维修管理的先决条件和指导方针。合理的维修计划不仅能够为企业节约成本，增加利润，而且能为生产系统的安全运行提供良好的保障。为了使设备维修管理的工作开展得更为科学、有效，有必要对其维修计划的制定过程进行规范、优化，并开发和维护相应的决策支持系统，为决策者提供有益支持。本文针对设备维修计划的优化及其决策支持系统的设计主要进行了以下几个方面的研究：首先，阐述了设备维修计划制定的目的和原则，以及预防维修制的理论依据，针对预防维修体制的实际应用状况，制定出更为科学合理的现代设备维修计划流程。其次，应用时间延迟理论，建立预防维修基本模型，并在此基础上考虑缺陷...

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