设备使用维护和维修管理
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1 引言
面对日益激烈的全球化竞争、多样化的客户需求、严峻的资源能源与环境压力，迫使制造企业改变传统经营策略，而从需求分析、概念与功能设计，直到生产制造、销售、服务和报废整个产品生命周期范围进行全局优化，以挖掘最大化的产品与服务利润。
近年来，发达国家转移低端产业、发展高附加值产业，第三产业服务业在GDP中的比重越来越明显。由于世界制造的生产环节大规模向中国转移，全球众多国家经济衰退，政治形势不稳定及我国城市化建设不断的发展，客观上提高了中国制造在世界上的地位，也给中国制造业的发展带来了机遇。中国制造想要突破“制造大国”向“制造强国”转变的关键在于制造服务业的快速发展。
服务型制造成为了中国乃至全球制业发展的基本趋势：
市场需求从产品导向向全面解决方案导向转变；
高价值环节从以制造环节为主向以服务业环节为主转变；
基于现代服务的竞争是形成差异化竞争优势的重要途径；
客户交易正从一次性交易向长期服务方式转变。
2 维修理论
2.1 维修理论发展历史
产品维修的发展经历了四个阶段，第一阶段是事后维修，第二阶段是定期维修，第三阶段是综合维修，第四阶段信息化维修，即基于状态的维修，包括基于可靠性的预测维修、智能维修、绿色维修。绿色维修是指采用先进的技术和工艺设备，以最小的资源消耗，最少的废弃物产生，获得最大效能的维修。
每一个阶段对应了不同的历史时期、维修对象、维修目标、维修观念、维修方式和方法、维修理论及维修模式。
不同的维修模式，呈现出不同的特点。并且经计算，预测性的维修模式使产品的可用度最高，产品使用保障费用最少。
预测性维修已成为装备维修保障发展的必然趋势和根本要求，也是装备维修实现精确化、科学化的根本途径，对装备维修保障信息化提出了更高的要求。于是，发展了以“可靠性为中心”、“基于状态的维修”、“基于性能的保障”等三种现代维修方法。
2.2 现化维修的主要方法
2.2.1 以可靠性为中心的维修
“以可靠性为中心的维修”简称RCM（Reliability Centered Maintenance），是确定维修需求的一种系统工程过程或方法。
RCM的作用和效益
通过应用RCM，可以系统地分析出设备的故障模式、原因与影响，有针对性地确定产品预防性维修工作的类型，优化维修任务分工，以有限的维修费用保持产品的可靠性，从而：
提高现役产品的战备完好性；
促使新产品尽快形成保障力与战斗力；
提供产品改进的信息。
RCM在国外应用情况
60年代末RCM技术起源于美国航空界，首次应用RCM技术制定维修大纲的是波音747飞机；
70年代后期 RCM开始在美国陆、海、空三军产品上获得广泛应用。目前美军几乎所有重要的军事产品（包括现役与新研产品）的预防性维修大纲都是应用RCM方法制订的；
2007年的AR-750-1美陆军维修策略》中多处强调必须采用RCM方法规划维修；
90年代后，RCM逐渐在工业发达国家兴起并应用于生产设备的维修管理。目前，美国、英国、日本等国的很多大中型企业都在采用这项技术制定其生产设备的维修策略。
2.2.2 基于状态的维修(CBM)
“基于状态的维修”简称CBM,CBM在对产品状态进行评估的基础上开展修复性工作或开展工作以避免故障出现，“也称为预测性维修”。
“增强型基于状态的维修”包括三方面内容：应用并集成适当的、基于能力的方法、技术和知识，以提高可靠性和维修效益；通过“以可靠性为中心的维修”（RCM）分析，只有在被证实确实需要时才进行维修；收集数据、使能分析和支持决策过程的系统工程过程。
CBM将成为信息化时代的主导模式
CBM是集产品状态感知、状态评估、寿命预测和维修决策于一体的一种先进的维修方式；
美军将其视为信息化时代的维修方式，产品保障转型的重要手段。国防部成立了专门的领导机构，制订了CBM倡议书和发展路线图；
已在新一代产品研制中应用，F－35应用效益：维修人员减少20%－40%，保障规模减少50%，出动架次提高25%，保障费用减少50%。
2.2.3 基于性能的保障（PBL）
“基于性能的保障”简称PBL。PBL的核心是通过“产品保障集成方”加强对产品全寿命保障的管理，促进军方与合同商的合作，实现优势互补与风险共担，从而在经济可承受的条件下确保型号产品在寿命周期内实现预定的战备完好性目标。
基于性能的保障模式在美国正处在实验推广的阶段，他们看准了这种维修模式是节省经费的重技术措施。在信息化时代，如果我国只是按部就搬的等待发达国家的研究成果，就很难有所超越。因此，我国应积极的将这种先进理念运用到实践中，并争取更快的取得成效。
3 MRO技术
3.1 MRO产生的背景
服务制造业的蓬勃发展、维修理论的进一步完善及产品生命周期管理广度的延伸必然会带来新的思考，引发新的技术需求，MRO技术顺应了这种需求。
MRO 是英文Maintenance，Repair， Operation的缩写，Maintenance维护、Repair维修、Operation运行 。MRO通常是指在实际的生产过程不直接构成产品，只用于维护、维修、运行设备的物料和服务，是非生产原料性质的工业用品。
3.1.1 MRO技术发展的必然性
当今，MRO市场规模在国内外快速发展，如2007年中国MRO市场的规模约为14亿美元，平均每年增长8.7％；美国商业航空的MRO成本2007年为410亿美元,预计2017年将超过625亿美元。主要原因如下：
第一，制造业价值链向下游扩展，MRO成本增加。产品MRO费用占全生命周期总费用的60-70%；
第二，大型产品的安全运行事关国际民生。50%的事故与产品维修与管理不善有关；
第三，大型产品MRO技术支持节能消耗和绿色环保；
第四，工业化产品及其管理手段的差别。
3.1.2 MRO在产品生命周期管理中的再思考
在设计制造阶段解决优化设计和制造的问题，并能支持售后服务；在使用维修阶段考虑如何建立合理维修策略、充分有效使用设备及重用物料和再制造的相关信息；在回收利用阶段则应能指导设备拆解回收、准确的掌握设备寿命特征。
从上图可看出，每一阶段还包括信息的传递和反馈的过程，这些信息应都应作为PLM系统考虑的范筹。通过提高产品生命周期信息化水平，构建一个一体化产品全生命周期管理系统。MRO在产品全生命周期的作用主要体现在：
产品生命周期增值业务管理；
产品保持性能的再制造；
产品真实环境下的改进与创造；
3.2 MRO技术发展历史
3.2.1 MRO技术发展历史
第1代：手工电子文档管理
采用电子表格代替纸介质图文档，没有软件系统支持！
海量MRO数据不能有效管理
数据的正确性和致性难以保证
各种零散的信息系统不能有效集成
第2代：零散的维修数据管理
目前国内自主开发的MRO软件系统基本属于这一代产品
SmartEAM设备管理系统（北京神农氏软件有限公司）
EAM设备资产管理系统（广州市正泰商业数据有限公司）
机务工程管理系统（成都飞行设计研究所）
铁路货车技术管理信息系统（铁道部）
武器产品的远程监控和服务系统（南京理工大学）
数控机床维护及故障分析系统（北京机械工业学院）
第3代：衍生的MRO管理系统
资产档案、维修记录、静态结构化数据
航空国防产品维修(Avexus，VISaer)：关注拆卸和大修
企业资产管理厂商(IBM Maximo)：通过资产管理进入维修管理
ERP厂商(SAP Oracle IFS)：利用物料管理功能进行扩展
SCM和CRM厂商：局部问题，技术文档编写和发放
第4代：面向全生命周期的MRO支持系统
面向全生命周期，覆盖产品运行状况，维修计划、维修过程、维修材料，维修知识等多种MRO业务过程。
3.2.2 MRO在企业信息化系统中的地位
MRO系统的研究，使得产品维修模式发生了巨大的变化，修复性维修、计划性维修的比例会越来越小，预测性维修会逐渐增大，最终将超过50%。总的产品维修工作将得到大幅减少。
如下图，完整的MRO系统应包括运行状况管理、维修计划管理、维修材料管理、维修过程管理、维修知识管理五大部分，以及与SCM、PLM、ERP/MES等集成的四个接口和２大决策工具组成，保证了产品数据在全生命周期的共享和重用。
4 精益MRO2的信息化支持系统
4.1 MRO2的定义
MRO2是产品在使用和维护阶段（MOL）所进行的各种维护、修理、大修和操作等制造服务活动的总称，是产品生命周期的重要组成部分。
M—Maintenance维护，是例行维护保养，目的是使产品经常处于正常工作状态，技术要求低，一般主要由产品用户实施；
R—Repair维修是故障恢复，目的是产品受到损害后使之恢复良好状态，技术要求高，一般主要由产品用户或产品服务商实施；
O—Overhaul产品大修是为保护产品性能和寿命所作的翻新和革新，基本上是一个再制造的过程，技术要求较高，一般主要由产品制造商实施；
O—Operation产品运行相关流程、活动和资源的管理，同时为产品的健康状况、故障预测、寿命评估等提供大量的运行监控数据，为实现预测性的维护、维修、大修等提供充分的数据支持。
MRO2系统将现代MRO理论、网络信息技术和企业管理方法相结合，利用产品知识对MRO数据和过程进行有效管理，支持产品制造商、用户和维修服务商在整个产品生命周期中共享产品相关的信息和知识。
精益维修服务的基础是建立维修管理的单一知识源，保证参与MRO2的全体人员能够协同工作，支持精益MRO2过程。主要内容包括：
资料管理：
设备附带的全部文档、检查报告等
结构管理：
设备当前的产品结构和配置情况
主要零部件的序列号或批次号
设备允许的各种配置结构
运行管理：
整个使用生命周期中的使用情况和运行数据
零部件使用情况、故障率和健康状态监控
故障、变更及维修保养历史记录
全生命周期集成、设备可靠性和一致性管理
为了提高维修服务的效率，MRO2系统应提供以下功能：
基于条件的维修计划：按照预先设定维修判定标准，自动安排维修活动
维修执行：每项维修活动均对应标准的维修工艺
绿色维修：标准维修艺完全符合绿色保的法律法规要求
维修记录：维修对象终身关联每项维修记录和使用环境
物料管理：按照自动安排的维修活动，自动生成物料需求计划
库存管理：备品备件的进、存、取、跟踪等
订单处理：按照合同规定的承诺处理各类订单
资产跟踪：在整个使用生命周期跟踪设备结构变更零部件使用历史。
配置管理：按照实际配置的对象进行科学合理的维修。
人事管理：维修人员与其职责、权限、成本和能力的管理
培训与认证：维修人员的培训和资质认证
设备健康状态监控：按照预先定制的监控参数判定设备健康状态
预测维修：按照知识规则和设备健康状态指定预防性维修计划
4.2 MRO2目标与核心技术
MRO2的目标是全生命周期知识综合利用、支持精益维修服务、面向行业可定制和扩展。要实现这些目标有三大核心技术需要攻破：
核心技术(一)
1 BOM为核心的维修知识管理
根据BOM之间的关联性解决数据的唯一性、共享性。
2 履历表为基础的物料寿命管理
a 物料在其生命周期存在多种状态。状态之间的转移遵循一定的规则；
b 建立一种机制来控制和记录状态之间的互相转换，保证事后能够进行追溯；
c 物料履历表记录实例物料的状态和物理位置的变化。
核心技术(二)
1 基于规则的维修策略表示和判定
2 个性化的维修需求和计划
3 基于维修计划的全面预警
4 持续改进的BOM核心业务
从基础数据管理、维修需求管理、维修计划管理、维修执行管理、维修物料管理五个方面对维修管理进行优化。
核心技术(三)
1 通用MRO核心业务的构件
2 模型驱动的MRO基础平台
第四代MRO2系统特点：以产品结构为核心、以设备履历为中心，以维修标准为依据、以预测维护为重点、以物料跟踪为基础、以维修知识为资产、以运行数据为主线、以防止故障为目标、减少过渡维护维修、避免维护维修不足、提高产品无故障率、降低日常维护成本、人物技知流相结合、努力实现精益维修。