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设备管理的五条曲线

一、寿命周期费用曲线

设备全寿命周期所消耗的费用可以用一条曲线描绘下来。如图1所示。这条曲线可以划分为三个阶段，在设备初期购置设备时我们需要花费一笔设置费，它包括设备购置前的调研、招投标、运输、安装、人员培训等在交付生产运行之前所有的花费。中间阶段我们称之为维持费，包括维护保养、润滑、维修换件以及能源消耗的所有费用，时有起伏。到最后一个阶段称为处理费。
同样功能的设备，其寿命周期费用可能差异很大。有的设备设置费低，但设备不可靠，故障频发，修理换件较多，后续的维持费较高，整体寿命周期费用却较高。有的设备初期设置费较高，但维持费较低，寿命周期费用偏低，我们更倾向于选择后者。

图1 寿命周期费用曲线

二、维修投入曲线

设备的维修投入与利润的关系如图2所示。如果维修投入为零，则利润为负；随着投入增加，利润值逐渐上升，一直到达一个最高点；继续投入，利润下降，我们称之为维修过剩。

图2 维修投入曲线

那么，是否只要增加维修投入就安枕无忧了？图3显示了三种情况。右边的投入曲线代表A的管理，其投入大，利润一般，我们称之为“投入大，水平低”。左边的曲线代表B的管理，其投入较小，利润和A差不多，跟A比较，称之为“水平高，但投入小。”中间最高的一条投入曲线代表C，让利润达到最高点，这时的投入也适当增加了。我们称之为“水平高，投入恰当。”这三条曲线告诉我们，除了适当投入，管理水平的提升也是必不可少的。

图3 不同管理水平和不同投入得到的维修投入曲线

三、浴盆曲线

浴盆曲线又称为故障率曲线，如图4所示。它反映了设备故障率在设备一生中的变化，在前面的文章里我们有过描述。

一般而言，新安装的设备故障率比较高，有时半年一年都正常不起来，我们称之为初始故障期；以后就进入一个稳定的低故障率时期，称之为偶发故障期；5年至8年以后，设备故障率又开始升高，称为耗损故障期。工厂的设备经理应该熟悉这条曲线。

图4 设备的浴盆曲线

近年来在航空业的研究表明，并非所有的设备故障率都遵循这条曲线。人们对故障率的认识变化如图5所示。

图5 故障率曲线的变化情况

为什么68%的设备没有耗损故障期呢？因为随着设备可靠性的提升，其有形磨损速度降低，而其无形磨损速度加快，不少设备尚未到达耗损故障期就被淘汰了。随着系统的复杂化，我们很难找到适合不同总成的大修理周期，如果人们还坚持传统的大修，可能会周期性的导入初始高故障率的状况，于是国际上提出取消大修理的新概念。取消大修不意味着不修理，而是用可裁剪式、项修的组合来取代大修。

四、设备性能劣化曲线

设备的性能是一条缓慢的劣化曲线，如图6所示。其劣化过程存在着劣化的起始点、潜在故障发生点和功能故障发生点。这里潜在故障不是故障，是故障前显露出来的一种劣化现象，是可以被人类感知的。功能故障才是故障。从潜在故障到功能故障的间隔期称为P-F间隔，这在设备管理领域是十分普及的。

图6 设备性能劣化曲线

我们平常所强调的预防维修，首先要寻找P-F间隔。找到了P-F间隔就可以有效的实施预防性维修了，在P点之前做，属于维修过剩；在F点之后做，就成为事后维修，属于维修不足；在P-F间隔做，就恰到好处。寻找和确定P-F间隔并不是一件容易的事。我们的设备经理至少应该知道并有意识的摸索和寻找，才能正确的实施预防性维修。

五、激发能作用曲线

英国人阿来登将故障过程描述为系统的无组织过程，即系统从有序状态进入无序状态。在这个转变过程中，如果有故障的激发器作用，则会使转化过程加快。就像一根火柴点燃一张纸，使之与空气中的氧发生作用，转变成水和二氧化碳。这个过程如图7所示。

图7 激发能作用曲线

在故障激发器的作用下，系统的能位上升，然后迅速下降，加速了故障的发生。系统能位的初始状态是稳固的正常状态，在激发器作用下转换成终止状态，低于故障的能位状态，这代表故障的发生。

系统无故障工作的条件是初始的能位足够高，而且初始能级与故障能级之差足够大，对于设备而言就是其固有可靠性足够高。

什么是激发能呢？

对设备而言，一次雷击、一次电磁干扰、动物进入电气系统引起的短路、灰尘改变了电参数、洪水的浸泡、一次磕碰和撞击都可能成为激发能。来自外部的激发能有时难以避免，但来自系统内部的激发能我们是可以控制的。这条曲线告诉我们，一些外界的激发能作用，会加速设备的劣化，直到故障。控制激发能作用，也是设备维护体系的重要领域。控制激发能包括注意不能超负荷运行设备，减少误操作，制止有问题的原料进入装备，防止损坏性维修等等。

 看的头晕？来看知识点总结：

寿命周期费用曲线：
同类型设备随设备可靠性不同，价格不同，形成不同的寿命周期费用曲线，企业购置设备不应该仅仅追求一次性投入最小化，而应该寻求寿命周期费用最小化。

维修投入曲线：
安照"维修是投资"的概念，投入是有产出的。投入为零，利润为负，投入过大，利润也为负，投入恰当，利润最佳，达到最大投入产出比，企业不应片面追求维修投入最小，甚至提出维修费用逐年递减的概念，应该以综合费用最小，利润最大化为追求目标。

浴盆曲线：
设备安装伊始，故障率较高，叫初始故障期，接着就进入故障率较低而且平缓的偶发故障期，随着设备老化，故障率逐渐升高，进入耗损故障期，不同故障期应该设计不同的维修和管理策略。

设备性能劣化曲线：
设备性能随着设备役龄的增加而逐渐衰减，其中存在着一个劣化起始点，潜在故障发生点（P），功能故障发生点（F），和潜在故障发展到功能故障的间隔期（P-F间隔），这也是设备预防维修的最佳时机。

激发能作用曲线：
设备在受到外部激发能作用时，可靠性能位上升，随后就进入快速性能劣化过程，其轨迹与一般性能劣化曲线不同，是快速下降而非缓慢下降，激发能作用曲线告诉我们，避免外部激发能作用于设备是防止设备强制劣化的重要工作，所谓的外部激发能包括雷电影响、空气污染、超负荷运行、误操作以及异物进入装备等。