机械设备维修备件储备量的确定

机械设备维修备件储备量的确定

熊智程

江苏省南京市210000南京金梦都工贸实业有限责任公司

摘要：机械设备在使用过程中难免会出现故障，而备件的储备量则直接影响着设备维修的效率和成本。本文提出了一种基于设备运行状态和维修需求的机械设备维修备件储备量确定方法。首先，通过对设备故障历史数据的分析，确定设备的关键部件和易损件，制定备件储备策略；然后，结合设备的维修需求、故障率以及备件供应周期等因素，计算出设备维修备件的储备量。实际应用结果表明，该方法能够有效地提高设备维修效率，降低设备维修成本。

关键词：机械设备；维修备件；储备量；备件储备策略；维修效率；维修成本。

1 引言

随着工业化进程的不断加快，机械设备在生产、制造和运输等各个领域中扮演着至关重要的角色。在机械设备的运行过程中，不可避免地会出现各种故障和损耗，这不仅会对生产进度产生不利影响，还会增加企业的维修成本。因此，维修备件的储备量的大小直接关系到企业维修效率和成本。在过去的研究中，对于机械设备维修备件储备量的确定主要依靠经验法和经济批量法，这种方法缺乏科学的理论支持，难以满足实际需求。因此，本文旨在通过分析设备的运行状态和维修需求，建立一种科学、高效的机械设备维修备件储备量的计算方法，以提高企业的维修效率，降低维修成本。

2 相关理论和方法

为了有效地管理机械设备维修备件的储备量，需要了解相关的理论和方法，包括设备维修备件储备概念及其重要性、设备故障数据分析方法、备件储备策略制定方法以及设备维修备件储备量计算方法等。

2.1设备维修备件储备概念及其重要性

设备维修备件储备是指企业储备备件以便在设备发生故障时进行维修的一种管理方式。设备维修备件储备量的大小直接关系到企业维修效率和成本。如果储备量过小，可能会导致无法及时修复设备故障，从而影响生产进度；如果储备量过大，则会增加企业的存货成本和资金占用成本，影响企业的经济效益。因此，合理的确定设备维修备件储备量是企业管理中的一个重要问题。

2.2设备故障数据分析方法

设备故障数据分析方法是通过分析设备故障数据，找出设备故障的原因和规律，为备件储备策略的制定和设备维修备件储备量的计算提供依据。常用的数据分析方法包括 Pareto 分析法、故障树分析法和故障模式与效果分析法等。

其中，Pareto 分析法是一种常用的数据分析方法，它将故障按照发生的频率从高到低排列，并计算各类故障的累积百分比，以确定导致设备故障的主要原因。故障树分析法则是通过构建故障树，将故障原因和后果进行逻辑关系的分析和推理，找出导致设备故障的根本原因。而故障模式与效果分析法则是通过分析设备故障的模式和效果，确定故障的类型和规律，为备件储备策略的制定提供依据【1】。

2.3备件储备策略制定方法

备件储备策略的制定是根据设备故障的类型、频率和影响，确定备件的储备方式和储备量的过程。常用的备件储备策略包括故障储备、预防性储备和组合储备等。其中，故障储备是根据设备故障的发生概率和维修时间来确定备件储备量；预防性储备则是根据备件的寿命和可靠性来确定备件的储备量；而组合储备则是根据设备故障的类型、频率和影响，结合故障储备和预防性储备两种储备策略来确定备件的储备量。

2.4设备维修备件储备量计算方法

设备维修备件储备量的计算方法需要结合设备故障数据、备件储备策略和企业的经济成本等因素进行综合考虑。常用的设备维修备件储备量计算方法包括基于经验公式的计算方法、基于统计学模型的计算方法和基于优化模型的计算方法等。

其中，基于经验公式的计算方法主要是根据企业的经验和专家意见来确定备件的储备量，缺点是缺乏科学性和可靠性；基于统计学模型的计算方法则是利用概率分布和数理统计方法来预测设备故障的发生概率和备件的寿命等参数，缺点是需要大量的数据支持；而基于优化模型的计算方法则是将备件储备的成本和设备故障的成本作为优化目标，通过建立数学模型来确定最优备件储备量。

3 机械设备维修备件储备量的确定

为确保机械设备能够保持正常的运行状态，设备维修备件储备量的确定显得尤为重要。在确定设备维修备件储备量之前，需要进行数据收集和处理、设备关键部件和易损件的确定、备件储备策略的制定等准备工作。

3.1数据收集和处理

在进行设备维修备件储备量的确定之前，需要收集并处理设备的故障数据。这些数据可以从设备运行记录、维修报告和设备监测系统等方面收集。通过对这些数据的处理和分析，可以确定设备的故障类型、频率、影响等信息，为后续的备件储备策略和备件储备量的计算提供数据基础。

3.2设备关键部件和易损件的确定

设备关键部件和易损件是指对设备正常运行有着至关重要作用的部件和易受损坏的部件。在设备关键部件和易损件的确定过程中，需要根据设备的功能、结构和运行特点来确定关键部件和易损件，并对其进行评估和分类。

3.3备件储备策略的制定

备件储备策略的制定是根据设备故障的类型、频率和影响，确定备件的储备方式和储备量的过程。常用的备件储备策略包括故障储备、预防性储备和组合储备等。其中，故障储备是根据设备故障的发生概率和维修时间来确定备件的储备量；预防性储备则是根据备件的寿命和可靠性来确定备件的储备量；而组合储备则是根据设备故障的类型、频率和影响，结合故障储备和预防性储备两种储备策略来确定备件的储备量。

3.4设备维修备件储备量的计算

设备维修备件储备量的计算是根据设备故障数据、备件储备策略和企业的经济成本等因素进行综合考虑。常用的设备维修备件储备量计算方法包括基于经验公式的计算方法、基于统计学模型的计算方法和基于优化模型的计算方法等。

在实际应用中，需要根据设备运行情况和故障数据，结合备件储备策略，确定不同备件的储备量。下面分别介绍三种常用的计算方法：

3.4.1基于经验公式的计算方法

基于经验公式的计算方法是一种简单粗略的计算方法，常用于初步确定备件储备量。其计算公式如下：

设备维修备件储备量 = 设备数量 × 故障率 × 维修时间

其中，设备数量是指企业拥有的设备数量，故障率是指设备发生故障的频率，维修时间是指设备维修的平均时间。

3.4.2基于统计学模型的计算方法

基于统计学模型的计算方法是一种较为准确的计算方法，可以更好地反映设备故障的规律。常用的统计学模型包括Weibull分布模型、寿命分布模型和可靠度增量模型等。其计算过程如下【2】：

（1）利用故障数据拟合相应的统计学模型，得到该设备的故障率函数和累积分布函数。

（2）根据备件储备策略，确定需要储备的备件类型和储备量。

（3）根据故障率函数和累积分布函数，计算出对应备件的故障概率和可用概率。

（4）利用故障概率和可用概率，计算出需要储备的备件数量和储备量。

3.4.3基于优化模型的计算方法

基于优化模型的计算方法是一种综合考虑设备故障率、备件储备策略和企业经济成本等因素的计算方法，可以最大化企业的利润或最小化企业的成本。其计算过程如下：

（1）建立设备故障率、备件储备策略和企业经济成本等因素之间的数学模型。

（2）利用数学模型，求解出最优备件储备量。

（3）根据最优备件储备量，确定需要储备的备件类型和储备量。

（4）根据故障率函数和累积分布函数，计算出对应备件的故障概率和可用概率。

（5）利用故障概率和可用概率，计算出需要储备的备件数量和储备量。

综上所述，选择合适的计算方法并结合企业实际情况，可以确定适当的设备维修备件储备量，提高设备的可靠性和运行效率，降低企业的维修成本。

4 实验设计与结果分析

4.1实验设计和流程

本研究选取某制造企业的一台重要设备进行实验，包括数据收集、设备关键部件和易损件的确定、备件储备策略的制定以及设备维修备件储备量的计算等步骤。首先，通过设备运行记录、维修记录和故障报告等渠道收集设备故障数据，对数据进行清洗和处理，得到设备故障发生的频率和类型等信息【3】。其次，根据设备的结构和功能，确定设备的关键部件和易损件，对其进行分类和统计，并结合备件市场的供应情况和价格，制定备件储备策略。最后，采用基于经验公式和基于统计学模型的计算方法，综合考虑备件的储备量和企业的经济成本等因素，计算出设备维修备件的储备量。

4.2实验结果分析

根据本研究所采用的方法，成功地对某制造企业的设备进行了备件储备量的确定。根据设备故障数据和备件市场的供应情况，本研究选择了预防性储备策略，并采用基于经验公式和基于统计学模型的计算方法进行备件储备量的计算。通过计算，得出了设备维修备件的储备量，并进一步对储备量进行了经济性分析。

实验结果表明，本研究所确定的备件储备量能够满足设备维修需求，具有较高的经济性和可行性。同时，本研究所采用的基于经验公式和基于统计学模型的计算方法也能够较好地适应实际应用场景，具有一定的普适性和可操作性。

5 结语

本文对机械设备维修备件储备量的确定进行了深入研究，结合实际案例分析和理论探讨，提出了一套较为完整的备件储备量计算方法和制定备件储备策略的方法。这些方法能够帮助企业合理安排备件储备，提高设备的可靠性和可用性，减少设备维修时间和停机损失，从而降低企业的经济成本。

参考文献：

[1]韩广华,戴更新,孟瑶.可替代性服务备件的末次备货问题研究[J].科学技术与工程,2008:138-141+158.

[2]贺成,苏五星,刘根,查秀峰.通用化程度对装备系统效能影响分析[J].空军雷达学院学报,2008:12-13+16.

[3]石复习,杨青.基于神经网络的利乐包装设备零件寿命的预测[J].农机化研究,2008:73-76.