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1、设备维修备件和材料的零库存概述第一节 概述机器、设备发生故障的时机一般仅能在有限的范围内加以预测。在许多领域存在这样的趋势，故障发生时间的不确定性大大增加了备件与维修材料的库存量，相关的仓储费用则被低估。与此同时，质量不良、有缺陷的零备件被使用后又将导致设备故障停机时间的增加。维修零备件与材料的库存优化可以在不影响维修工作的前提下使仓储费用及设备故障停机后果费用组成的总体费用降至最低。但是，这一目标的建立将产生效益背反的作用：通过较高的备件与材料库存减少故障停机时间，但这又将导致总体费用的升高；降低备件与材料的库存可以减少仓储费用，但同时将延长故障停机时间并增加故障后果费用。高效的物流管理可以
2、通过系统地考虑影响范围以及预先合理地确定相关目标为备件管理的经济性提供保障。在高效的物流管理系统中，为了实现仓储费用和物流环节的优化，仓储费用必须是独立核算并且是可控的。第二节 维护用材料与零备件仓储的影响范围为了能够认识维护用材料与零备件仓储的影响范围，有必要将影响范围分为两个方面：对维修材料与零备件需求的影响范围；对仓库需求的影响范围。对仓库需求的影响范围涉及到企业及维修部门。为了确保企业生产的正常秩序以及计划性维修的顺利实施，所需的材料及零备件都需要由仓库存储和提供。这一影响还涉及所有对仓储的性质及组织产生影响的因素，如：仓库的面积；仓库所在的地点；必要的设备、器材及工具。一、对维修材料
3、与零备件需求的影响范围对维修材料与零备件需求的影响范围涉及什么样的材料与零备件必须在什么时间、什么地点，以及以什么样的数量加以储存。在此基础上产生的问题是，如果这样的需求不能被满足，将会导致什么样的损失；另一个涉及的问题是，如果需求被满足，将必须付出什么样的代价；最后所涉及的问题也是一个非常重要的问题，即如何提高经济性的问题。与上述问题相关的因素分别是：技术方面的需求因素；经济方面的需求因素；组织方面的需求因素。上述三项需求因素涉及的范围很广，其重要性也难以笼统地确定，通常情况下是作为有效的参数予以阐述的。但是有一点是重要的，即企业应该自行确定内部维修材料与零备件需求的关系。二、需求因素的从属
4、性有许多因素能够影响对维修材料与零备件的需求，以下是其中的一些因素，对这些因素并不要求其具备完整性：设备的种类；每一种型号设备的数量；设备的负载情况；维修部门的工作负荷；设备的可靠性；设备的故障特性(对故障的敏感性 )；设备的役龄；企业制定的安全及各种工作规范、标准、定额；有关设备的各种法律、法规；维修人员及其技能；生产过程控制的能力。1需求的技术影响范围设备的失效期是技术方面影响需求的重要因素，而失效期的期望值在很大程度上又取决于设备的可靠性。失效期的概念已在前面的章节中提及，即设备投入使用后直到其不能正常履行其功能时所经历的时间间隔。关于可靠性，通常是指产品(设备) 在给定的时间间隔内履行
5、其功能的能力，其概率上的度量就是可靠度。例如，通过对 100 台铣床电机 100 次的观察(每台铣床观察 1 次) ，测算其故障发生的规律。首先为观察对象进行分组。组别 A 的数量取决于单一数值 n 的数量。根据经验公式：K= 。涉及到上例，k 。观 察 次 数 故 障 次 数表 7-1 是关于分组、频率表及故障频率在案例中的应用。表 7-1组 别 序 号 j 按 运 转 时 间 (h)分 组 频 率 表 故 障 频 率 累 积 故 障 数Gj1230 500501 1 0001 001 1 500 6 64561 501 2 0002001 2 5002 501 3 000 4 107893
6、001 3 5003 501 40004001 4 500 13 231011124 501 5 0005 001 5 5005 501 6 000 17 4040表 7-1 中的 Gj 即设备运转到 6000h 这一刻所发生的累积故障数。图 7-1 是表示故障频率的直方图。图 7-2 则是表示各时段全部故障频率的直方图。图7-3 表示了设备在运转过程中的可靠度。图 7-1 表示故障频率的直方图图 7-2 表示各时段全部故障频率的直方图图 7-3 中可靠度曲线的说明：设备的不可靠度为F(t)=1-R(t)图 7-3 设备运转过程中的可靠度式中 R(t)在确定时刻尚未发生故障的设备可靠度。由于图
7、 7-3 中所显示的设备运行 1 500h 的可靠度为 096，因而其不可靠度(即运行 1 500h 后发生故障的概率) 为9(1 500)=1-R(1 500)=1-094=0 06；同理，设备运行 3 000h 的可靠度为 09，不可靠度为F(3 000)=1-R(3 000)=1-090=010；设备运行 4 500h 的可靠度为 077，不可靠度为9(4 500)=1-R(4 500)=1-077=0 23；设备运行 6000h 的可靠度为 060，不可靠度为F(6 000)=1-R(6000)=1-060=040。设备使用寿命及可靠度随着不同的运转条件而改变，因此，诸如温度、振动、环
8、境等外部因素都将对设备使用寿命及可靠度的数值产生重要影响。此外，设备的负载(满载、超载或轻载) 对使用寿命及可靠度也是至关重要的影响因素。负载的变化既可能与加工材料有关，也可能是由刀具、工具的不同所造成的。由于许多设备的转速及受力状况是经常变化的，因而也就不难理解为什么设备使用寿命及可靠性的确定是一个非常困难的问题。在多数情况下，人们都是将以往的统计数据作为确定使用寿命和可靠性的有效前提。这样就可以在事后，也就是使用寿命的末期对相关数据进行修正。2需求的经济影响范围一般说来，需求的经济影响范围可以归结于以下方面。(1)零备件的仓储形式在企业中，经常出现零备件不恰当的仓储形式，例如许多设备重要的
9、备件被储存在一个公用的货架上，只有在发生故障，急需零备件的时候才提出新的需求。其后果就是零备件的库存过高；需用时寻找困难，延误维修时机。在涉及不同的维修部门时，这样的仓储形式将会更加加剧维修工作的困难。在实践中，一般不以制造厂商作为分类存储的标准，而是将相同或类似的零备件按产品分支进行分类存放。由于组成一种产品的零备件数量及型号、种类都不尽相同，因而进行系统地分类是十分必要的。在按产品进行零备件的分类时，应尽可能地将不同制造厂商生产的相同功能、相同尺寸的零备件存放在一起。这种分类方式自然是可变的，在原有基础上还可以扩展。通过这种分类所获取的信息应保存在相应的备件卡片上。这种分类储存方式的优点在
10、于：防止出现过局的零备件库存；使得在同一个维修单位内部进行零备件更换成为可能；可以实现集中管理下的分散式仓储。(2)维修费用涉及维修材料与零备件需求的经济影响还有费用问题。图 7-4 描述了相关的费用之间的关系。图 7-4 维修费用与故障费用之间的关系从图 7-4 中可以看出，维修费用与维修强度呈线性增长的关系，这种关系在实际工作中是很难改变的。在所有相关的费用中，故障后果费用应该是优先予以考虑的。故障后果费用与修理费用一样，都是由于故障所引发的，两者共同构成总维修费用。故障后果费用由以下费用组成：故障停机损失费用；故障停机检修费用；重新启动费用；附加费用。由于故障停机损失费用和重新启动费用与
11、仓储因素无关，因而故障停机检修费用与附加费用被纳入维修费用的范畴是有较大意义的。故障停机检修费用由以下费用组成：检修期间的人工费用；检修期间所使用的设备费用；检修期间材料与器材等所消耗的费用；检修用零备件的仓储费用；检修期间用于外购商品的费用；检修期间用于部门之间协作的费用。上述费用可以按照单位停机检修时间所发生的费用加以计算。相比之下，附加费用则较难加以确定，一般情况下取决于生产任务及企业生产能力。附加费用通常由以下费用组成：附加工序所发生的费用；重复工序所发生的费用；收益降低所产生的损失；设备性能下降所产生的损失。修理费用发生在两种情况下，即利用仓储零备件进行的及时修理，以及以同样的费用额
12、度外购或临时加工零备件进行的延缓修理。3.需求的组织影响范围随着现代工业生产规模的日益扩大及科学技术的发展，仓储系统已由简单的仓库储存发展为现代的物流系统；库存的品种也由早期的数百、上千种发展到今日的上万种。在市场竞争日益激烈的今天，任何一个企业都不得不去认真思考如何降低仓储方面的费用。(1)小型仓库小仓库的业务范围不仅涉及库存物资的采集与发散，同时还关系到以较少的时间、较低的费用在确定的转运、配送场所按规定交货期及时供货的问题。进货、入库、出库、检验、包装、配送等业务都是在仓库范围内通过运输设备及仓储技术以经济的手段形成的总体上的物流。按照计划工程师及企业经济师的观点，物流管理的首要的问题就
13、是组织问题。通过现代仓储技术、优化的仓储空间利用、较低的人员投入以及较高的配送效率，人们将致力于在物流组织系统中对库存商品、系统所承担的各项任务以及配送频率建立起相应的规范。图 7-5 是仓库的作业流程图。可以看出，仓储商品以任意顺序入库，在仓库中根据其产品类型进行分类整理，有需求时则依据任务单的要求重新进行编排与包装后出库。(2)生产的组织生产的组织是以生产设备的配置为基础的，是以加工方式为原则还是以物流的原则进行配置时必须首先予以考虑的问题。由于生产过程中各类仓储材料及备品配件往往来自不同的仓库，因而设备的配置又将对所发生的相关费用产生影响。按照加工方式配制生产设备，各工位之间的空间位置可
14、以按照相同的设备类型、相同的加工方式(如车、铣、钻、镗、刨、装配、贮存、检验等) 进行安排。图 7-5 仓库中的作业流程按照物流的原则配置生产设备，各工位可以按照各生产工序之间的顺序直接地依次进行安排，加工对象可以以较短的路径直接从一个工位流动到另一个工位。(3)维修组织作为生产组织的分支，维修组织的作用是不可忽视的。对于预防性维修(计划维修) 来说，必要的材料及零备件库存是必不可少的。所有将要实施的修理作业都必须在物流及维修部门之间进行协调与相应的准备工作。(4)仓库的组织形式通常情况下，仓库可以划分为中心仓库和分散型仓库。中心仓库自有其许多优势，但是位置固定，库存商品集中又显示出许多弊端。
15、如果现有仓库由于所在的位置不合适，在生产中不能被充分利用，势必要新建仓库以满足生产上的需求，这在经济上可能是不合理的。出于经济性考虑而设置的分散型仓库可以有效提高消耗性材料及易损零备件的周转率，同时这种仓储形式也有利于降低仓库建设投资，提高现有资金的使用效率。此外，时间与管理方面的因素也是分散型仓库越来越受到重视的原因。入库量、平均仓储时间、供货地点及仓库设施应该是决定采用中心仓库或是分散型仓库的前提条件。在实践中，人们出于经济上的考虑，往往采用结合两者长处的混合形式的仓储方式。这样就可以减少购置价格高的重要零部件在中心仓库的安全储备量，同时也可降低消耗性材料及易损零备件在分散型仓库中的库存数
16、量。第三节 自有或外委式仓储方式采用何种形式的仓储是一个经常遇到的问题。自制备品配件，采用自有仓储方式无疑可以降低生产上的风险，但同时又将导致各种费用的增加。与此相对应的是，租用外部仓库进行储存将加大对供货商的依赖性，导致受制于他人，供货条件也有可能不利于委托方。考虑到这些问题，可以针对不同情况，因地制宜地选择适合企业自身条件的混合仓储方式。上述仓储方式经常为企业所采用，但是究竟采用何种方式还没有一个明确的标准。第四节 维修材料的仓储一、问题的提出确定必要的润滑材料(包括润滑脂、润滑油以及清洗材料等) 的订货量并不是维修材料仓储中的难点，难点在于由设备制造厂商所指定的润滑材料的限制与短缺。对这类问题的处理需要具有良好的润滑技术知识，从众多型号中确定少数对企业生产至关重要的润滑材料的订货时间及批量。对这些重要的润滑材料，也要进行必要的仓储并以库存卡片的形式加以记录。通过对维
