王海峻 徐永能 陳城輝

(南京理工大學(xué)車輛與交通工程系,210094,南京∥第一作者,碩士研究生)

全面生產(chǎn)維修(Total Productive Maintenance,簡為 TPM)和以可靠性為中心的維修(Reliability Centered Maintenance,簡為 RCM)是設(shè)備維護(hù)和管理工作的兩種方法,經(jīng)過多年的推廣和實(shí)踐,越來越被人們廣泛采用。南京地鐵在實(shí)際的設(shè)備維護(hù)和管理工作中首次將兩者結(jié)合起來同時(shí)運(yùn)用。該方法的相關(guān)成果在南京地鐵推行了2年,在設(shè)備管理推行的四項(xiàng)重點(diǎn)工作(設(shè)備點(diǎn)巡檢優(yōu)化管理、設(shè)備自主維修管理、重大慣性故障信息化管理和檢修修程優(yōu)化)中取得了較為理想的成績,獲得了較為理想的社會(huì)效益和潛在的經(jīng)濟(jì)效益。本文針對TPM和RCM開展的具體情況,構(gòu)建了實(shí)施效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。由于評(píng)價(jià)對象中很多因素是模糊、灰色、難以量化的,所以選用模糊層次綜合評(píng)價(jià)對實(shí)施效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)和分析,并選用灰色理論對評(píng)判的信息進(jìn)行進(jìn)一步處理。

1 TPM和RCM方案在南京地鐵推行簡介

南京地鐵1號(hào)線自2005年9月3日開通試運(yùn)營以來,其設(shè)備主要采用傳統(tǒng)的計(jì)劃修檢修模式。但由于1號(hào)線設(shè)備廠家質(zhì)保工作退出而帶來的維護(hù)工作量加大,新建2號(hào)線設(shè)備安裝、調(diào)試工作的提前介入使設(shè)備故障漸進(jìn)入多發(fā)期而導(dǎo)致安全隱患的日益增多,以及備品備件材料價(jià)格和用工成本壓力增大等一系列原因,南京地鐵必須在設(shè)備維修管理方面進(jìn)行思維創(chuàng)新。為了保證整個(gè)系統(tǒng)正常、安全、有效運(yùn)轉(zhuǎn),在確保系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上,南京地鐵結(jié)合自身特色,吸取國內(nèi)外先進(jìn)維修思想,融合TPM和RCM,實(shí)現(xiàn)維修管理的一體化。在此過程中,南京地鐵采用“樣板建設(shè),標(biāo)準(zhǔn)作業(yè),全面推廣”的原則,使TPM和RCM逐漸由點(diǎn)到面推廣開來。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

南京地鐵TPM和RCM推行工作的開展涉及的系統(tǒng)內(nèi)容很多,因此在建立指標(biāo)體系時(shí),應(yīng)遵循以下原則:

(1)定性與定量結(jié)合——考慮到影響TPM 和RCM實(shí)施效果的因素具有廣泛性,必須將定性與定量相結(jié)合。

(2)側(cè)重性——要考慮影響因素對整個(gè)實(shí)施效果影響的大小,選取具有實(shí)際意義且影響較大的指標(biāo)體系。

(3)可比性——數(shù)據(jù)越具體越精確,就越能反應(yīng)實(shí)際的效果。

(4)層次性——根據(jù)各指標(biāo)的相關(guān)性和層次分析的特點(diǎn),將指標(biāo)細(xì)分到相關(guān)層次,以利于專家評(píng)估。

從南京地鐵“安全、經(jīng)濟(jì)”的宗旨來看,首要是保證安全運(yùn)營,然后再考慮經(jīng)濟(jì)性。新的維修方法的運(yùn)用會(huì)帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。為此,從安全性、風(fēng)險(xiǎn)性、經(jīng)濟(jì)性三方面對維修效果進(jìn)行評(píng)估,對 TPM和RCM實(shí)施效果的影響因素進(jìn)行分析,將包含的因素分層,按照最高層、中間層、最底層的形式排列起來,建立了維修效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(如圖1所示)。

圖1 推行效果評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系

按照圖1的指標(biāo)體系,評(píng)價(jià)集中的各因素應(yīng)對應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的各指標(biāo),即:U={u1,u2,u3}。其中,u1={u11,u12,u13,u14},u2={u21,u22,u23},u3={u31,u32,u33},uij為與第i類指標(biāo)相關(guān)性的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

推行效果的評(píng)語集為:

V={很好(v1),較好(v2),一般(v3),差(v4)}

3 組合綜合評(píng)價(jià)方法

3.1 模糊層次綜合評(píng)價(jià)

(1)用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重。利用1～9比率標(biāo)度法對不同指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較構(gòu)造判斷矩陣A;根據(jù)判斷矩陣計(jì)算各層指標(biāo)權(quán)重,并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

(2)構(gòu)造各層指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣。從最底層開始,對該層中各方案針對不同類中的指標(biāo)構(gòu)造出一個(gè)模糊評(píng)價(jià)矩陣R,即

其中,rij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)表示從因素ui著眼,該評(píng)判對象能被評(píng)為vj的隸屬度。

(3)模糊合成和單層次評(píng)價(jià)。對最底層中的第i類單因素Ai、Ri矩陣進(jìn)行一級(jí)模糊綜合運(yùn)算:Bi=Ai°Ri,其中°為算子 。

(4)綜合評(píng)價(jià)。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量為B=A°R=(B1,B2,…,Bn)。其中,Bi表示評(píng)價(jià)對象屬于評(píng)語等級(jí)vi的隸屬度。

3.2 模糊灰色綜合評(píng)價(jià)

模糊數(shù)學(xué)和灰色理論是研究不確定性系統(tǒng)的兩種研究方法。對所建立的指標(biāo)體系,考慮到專家評(píng)判的信息存在一定的灰度,故基于三角白化權(quán)函數(shù)的灰色評(píng)估建立白化權(quán)函數(shù),利用灰色聚類理論得到的綜合聚類系數(shù)矩陣構(gòu)造出模糊隸屬度矩陣,再利用模糊算法評(píng)估維修實(shí)施效果。

3.2.1 劃分灰類數(shù)

按照評(píng)估要求所需劃分的灰類數(shù)s,將各指標(biāo)的取值范圍也相應(yīng)地劃分為s個(gè)灰類。例如,將j指標(biāo)的取值范圍[a1,as+1]劃分為[a1,a2],…,[ak-1,ak],…,[as-1,as],[as,as+1],其中ak(k=1,2,…,s)的值一般可根據(jù)實(shí)際問題的要求或定性研究結(jié)果確定。此時(shí)的灰類即評(píng)語等級(jí),即s=4。

3.2.2 建立白化權(quán)函數(shù)

根據(jù)基于三角白化函數(shù)的灰色評(píng)估,j種指標(biāo)第k個(gè)灰類的白化函數(shù)為:

由式(1)計(jì)算出其屬于灰類k(k=1,2,…,s)的隸屬度 fkj(x),其中 λkj=(xkj+xk+1j)/2。

3.2.3 確定綜合聚類系數(shù)σki

根據(jù)對象i(i=1,2,…,n)關(guān)于灰類k的綜合聚類系數(shù)σki為:

式中:

3.2.4 評(píng)價(jià)結(jié)果

4 南京地鐵TPM和RCM實(shí)施效果評(píng)估

4.1 模糊層次綜合評(píng)價(jià)

通過專家評(píng)價(jià)確定1級(jí)指標(biāo)和各2級(jí)指標(biāo)的權(quán)重向量,評(píng)判結(jié)果見表1。

1級(jí)指標(biāo)的權(quán)重向量為:

各2級(jí)指標(biāo)的權(quán)重向量為:

通過模糊計(jì)算可得出相應(yīng)的1級(jí)指標(biāo)評(píng)語集為:

由1級(jí)指標(biāo)的單因素評(píng)語構(gòu)成1級(jí)指標(biāo)的評(píng)判矩陣再進(jìn)行模糊計(jì)算,可以得到對綜合指標(biāo)U的評(píng)語集。即:B=W°R=(0.199,0.421,0.307,0.073)。

評(píng)判結(jié)果表明,南京地鐵開展TPM和RCM,42.1%的可信度屬于較好,19.9%的可信度屬于很好,30.7%的可信度屬于一般。根據(jù)隸屬度最大原則,南京地鐵TPM和RCM開展情況處在較好水平。

表1 南京地鐵TPM和RCM指標(biāo)等級(jí)評(píng)語表

從表1可以看出,指標(biāo)層中,設(shè)備的故障率u12、設(shè)備的故障平均間隔u13、對運(yùn)營的影響程度u22三者是最重要的指標(biāo)體系,且權(quán)重之和大于0.6。其中u12的評(píng)語等級(jí)屬于“較好”,u13的評(píng)語等級(jí)屬于“一般”,u22的評(píng)語等級(jí)屬于“較好”,因此T PM 和 RCM實(shí)施效果屬于“較好”水平。這符合地鐵車輛對安全性、故障、應(yīng)急能力的要求,同時(shí)也表明 T PM 和RCM的開展使得軌道車輛的安全性提高,故障率得到降低。

然而,要進(jìn)一步提高 TPM和 RCM的維修效果,就要提高指標(biāo)層比較重要的指標(biāo)。即:要貼近現(xiàn)場,減少維修時(shí)間;增加員工技能培訓(xùn)課程,提升員工技能;優(yōu)化維修規(guī)程,提高工作效率。

4.2 模糊灰色綜合評(píng)價(jià)

按式(2)、(3)、(4)、(5)逐一計(jì)算各指標(biāo)的灰色統(tǒng)計(jì)量,得出模糊隸屬度矩陣,歸一化后為:

模糊計(jì)算B=W°R=(0.257,0.394,0.321,0.028)。因此,根據(jù)判斷實(shí)施的效果為“較好”。這進(jìn)一步說明了推行的實(shí)施效果處在較好水平。

5 結(jié)語

南京地鐵在構(gòu)建TPM和RCM 維修體系時(shí),綜合考慮了城市軌道交通車輛“安全、經(jīng)濟(jì)、高效”的特性,克服了主觀意志的隨意性,保障了評(píng)價(jià)工作的可操作性和準(zhǔn)確性;在處理專家評(píng)判的信息時(shí),采用灰色理論進(jìn)行信息處理。兩種評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致,也表明了文中指標(biāo)體系的科學(xué)性。

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