孟秀峰

（山西能源學(xué)院,山西 晉中 030600)

1672-5050（2017)05-0004-04

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.10.002

2017-09-12

孟秀峰（1963-),男,山西太原人,博士,副教授,從事礦山壓力檢測的相關(guān)研究工作。

基于RCM的煤礦機電設(shè)備維修管理系統(tǒng)的研究

孟秀峰

（山西能源學(xué)院,山西 晉中 030600)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,煤礦機電設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛,然而隨之而來的維修問題也越來越多,傳統(tǒng)的維修管理系統(tǒng)主要是以時間為基礎(chǔ),存在著很多的關(guān)鍵性問題,比如維修人員成本和臨時性的維修頻率過高,并且在維修過程中沒有按照維修相關(guān)規(guī)定和要求,盲目地進行維修。針對這些問題,本文將現(xiàn)代的以可靠性為中心的維修（簡稱RCM)理論作為基礎(chǔ),對煤礦機電設(shè)備的維修方法進行了探討。在RCM的基礎(chǔ)上設(shè)計了一套煤礦機電設(shè)備維修管理系統(tǒng)。通過研究發(fā)現(xiàn),在維修管理系統(tǒng)中科學(xué)應(yīng)用RCM的方法及理論,能夠?qū)υO(shè)備的期限進行合理安排,可以進一步降低維修成本,使煤礦機電設(shè)備的運行質(zhì)量以及使用壽命得到提高和延長。

RCM;煤礦機電設(shè)備;維修管理系統(tǒng);維修方法

科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新與進步為社會中各行各業(yè)提供了發(fā)展動力,而科學(xué)技術(shù)在煤礦機電設(shè)備中的運用使得煤礦機電設(shè)備的智能化和自動化等特點更加明顯。在煤礦機電成套設(shè)備中,每個設(shè)備之間的聯(lián)系越來越緊密,煤礦機電成套設(shè)備的安全運行離不開任何一個設(shè)備的正常運轉(zhuǎn),當其中一個設(shè)備產(chǎn)生故障時,很有可能導(dǎo)致整套煤礦機電設(shè)備停止運轉(zhuǎn),從而造成生產(chǎn)流程被終止,大大提升了維修成本,嚴重的情況還會導(dǎo)致人員傷亡的事故產(chǎn)生[1],給企業(yè)或單位造成了巨大經(jīng)濟損失。國內(nèi)傳統(tǒng)的維修管理模式主要是以時間為計劃來對煤礦機電設(shè)備進行維修,然而這種維修模式存在著較多的問題。因此針對煤礦機電設(shè)備維修管理需要更加有效的理論和手段來支持。本文以RCM理論作為基礎(chǔ),剔除掉了傳統(tǒng)維修管理模式中一些有問題的部分,對新的維修管理方法進行了探討,使煤礦機電設(shè)備維修管理系統(tǒng)更具科學(xué)性和先進性。

1 分析RCM的理念和決策

在二十世紀六十年代左右,美國民航領(lǐng)域內(nèi)提出了RCM理論,RCM在民航領(lǐng)域得到較好的運用,后來在軍用設(shè)備和系統(tǒng)中也得到了運用,現(xiàn)如今RCM理論在各個行業(yè)都有涉及[2],下面對RCM的理論和決策進行分析。

1.1RCM理論

RCM理論經(jīng)過五十多年的發(fā)展和完善,已經(jīng)成為了一套獨立的全新維修管理模式,在國際上,RCM理論在多個領(lǐng)域的設(shè)備維修管理中都有不同程度的涉及。作為一種在世界范圍內(nèi)得到認可的系統(tǒng)分析方法,RCM能夠針對不同的設(shè)備特點來制定不同的維修計劃和維修制度。在保證設(shè)備可靠性以及安全性的前提下,能夠通過邏輯判斷分析方法來選擇合適的維修方式,最大限度提升對維修資源的利用。具體的過程是[3]:首先對組成整個系統(tǒng)的各個元件和這些元件發(fā)生故障后可能導(dǎo)致的問題進行了解;然后通過科學(xué)的邏輯判斷方法來進行分析,針對每個元件產(chǎn)生的故障而導(dǎo)致的不同問題,制定出不同的、合適的維修計劃和方法。最后以保證整個設(shè)備的安全性、可靠性作為維修的前提,對發(fā)生故障的設(shè)備進行故障數(shù)據(jù)信息的收集和整理,然后再進行建模以及分析評估,將最低限度的降低維修資源以及停機維修的損失減到最少作為主要目的,對維修方式和方法不斷地進行優(yōu)化和調(diào)整。

1.2RCM決策分析

RCM決策可以從三個方面進行,分別是維修方式的決策分析、維修間隔周期的分析以及維修策略的確定,下面對這三個方面內(nèi)容詳細進行介紹。

1.2.1維修方式?jīng)Q策

通過對設(shè)備維修的內(nèi)容和時機進行控制的方式指的就是維修方式。它能夠按照一定方法對設(shè)備進行分類并制定出設(shè)備的最初維修大綱,具體的維修方式可以分為三種類別,一是定期維修,二是看情況維修,三是事后維修[4]。下面將對三種維修方式分別進行維修對象、維修性質(zhì)、維修判據(jù)、維修費用以及適用范圍的介紹,如表1所示。

表1 三種維修方式比較

要結(jié)合設(shè)備的種類、設(shè)備產(chǎn)生故障的類型還有單位生產(chǎn)的需求差異來選擇不同的維修方式,并且要綜合考慮設(shè)備的經(jīng)濟性和可靠性等因素,同時也要按照設(shè)備部件可靠性的不同以及各部件危害程度的差異來選擇合適的維修方式[5]。

1.2.2分析維修周期

在預(yù)防維修工作的評估分析中比較重要的一個因素就是設(shè)備的維修周期。一旦設(shè)備的維修具有較長的的維修周期,很容易導(dǎo)致不會有故障產(chǎn)生的設(shè)備卻發(fā)生故障,從而導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)生本來不應(yīng)該有的經(jīng)濟損失。而設(shè)備的維修周期過短的話,不但會影響設(shè)備的可靠性,并且還會增加設(shè)備維修的時間和費用。圖1為設(shè)備維修周期對設(shè)備總體維修費用的影響。

圖1 設(shè)備維修周期對設(shè)備總體維修費用的影響Fig.1 Effect of maintenance cycle on the overall maintenance cost of equipment

圖1中,設(shè)備周期性維修的費用就是C1,而當設(shè)備發(fā)生故障后,由于停機產(chǎn)生的損失用C2表示,設(shè)備總體維修費用用C來表示。通過觀察圖一可以了解到,當設(shè)備的維修周期為T2時,設(shè)備的總體維修費用C是最少的,因此最佳的設(shè)備維修周期應(yīng)該是T2。

在煤礦機電設(shè)備的預(yù)防維修過程中,設(shè)備無故障產(chǎn)生時修復(fù)零部件的費用用C1來表示,而設(shè)備有故障產(chǎn)生后的零部件修復(fù)費用用C2來表示,不管是以上哪種情況,C2始終都是大于C1的,因此,在任何一個時間段,設(shè)備在預(yù)防維修時需要花費的費用為:

C=N2C2+N1C1.

（1)

式（1)中:N1指的是在一段時間內(nèi)預(yù)防維修的過程中沒有發(fā)生故障時修復(fù)零部件的總次數(shù),N2指的是在一段時間內(nèi)預(yù)防維修的過程中有故障產(chǎn)生時修復(fù)零部件的總次數(shù),在這段時間內(nèi)零部件進行修復(fù)的總次數(shù)用N來表示:

標準段箱梁采用單箱單室截面，混凝土箱梁頂板寬為12.15 m，底板寬6.15 m，梁高2.0 m，懸臂3.0 m；主梁頂板厚22 cm，底板厚25 cm，跨中截面腹板厚30 cm，腹板厚度由跨中向支點漸變2次，分別為由30 cm漸變?yōu)?6 cm，再由56 cm漸變?yōu)?0 cm，為方便施工，腹板漸變采用臺階狀漸變方式。

N=N1+N2.

（2)

如果煤礦機電設(shè)備在進行一次維修后到下次維修之間的平均時間（表示為MTBR)比設(shè)備運行時間的總和t要低得多,那么設(shè)備維修的總次數(shù)N還可以估算為:

（3)

1.3確定維修策略

為了能夠快速組織和完成設(shè)備維修工作,制定出的一套維修指導(dǎo)體系,這個體系就是維修策略。整個維修指導(dǎo)體系流程要清晰,結(jié)構(gòu)要嚴謹,目標要明確,要具有簡便的評估系統(tǒng)并且能夠帶來較好的維修效果。

按照設(shè)備在故障產(chǎn)生以后造成的問題還有設(shè)備可靠性的差異來進行不同設(shè)備維修策略的選擇。如果設(shè)備發(fā)生故障后會影響設(shè)備的安全使用那么必須要采取預(yù)防維修的方式,從而使設(shè)備產(chǎn)生故障的概率能夠得到一定的控制,并使其最大程度得到降低,如若無法滿足這些要求,那么就需要對設(shè)備設(shè)計方案進行重新調(diào)整和修改。對于預(yù)防維修類型的選擇,第一時間應(yīng)該對看情況維修方式進行充分考慮,然后才是對定期維修方式進行考慮;如果設(shè)備在故障產(chǎn)生后造成的問題是具有隱蔽性的,那么一開始就要選擇對設(shè)備隱患進行監(jiān)測的方式,然后根據(jù)設(shè)備故障造成的多方面影響,選擇出最合適的維修方式。利用決策分析的方法能夠?qū)Σ糠种匾潭容^高的設(shè)備維修項目中的設(shè)備可靠性以及設(shè)備產(chǎn)生故障后導(dǎo)致的問題,以及如何選擇最合適的維修方法進行分析。

2 系統(tǒng)的設(shè)計

以煤礦的實際生產(chǎn)情況作為參考依據(jù),文章中設(shè)計出來的設(shè)備維修管理系統(tǒng)主要采用的是B/S結(jié)構(gòu),在服務(wù)端安裝的操作系統(tǒng)是Windows server 2003,用戶端采用的瀏覽器是IE6.0以上版本,采用是MySQL數(shù)據(jù)庫。此設(shè)備維修管理系統(tǒng)主要有下面幾個模塊組成,分別是系統(tǒng)登錄和用戶信息管理、設(shè)備和備件以及設(shè)備維修信息管理、統(tǒng)計報表和系統(tǒng)維護管理、制造商與供應(yīng)商管理和信息查詢,還有RCM分析。

1) 系統(tǒng)登陸。主要是用于用戶登陸系統(tǒng)進行后續(xù)相關(guān)操作。

2) 用戶信息管理。指的是登陸系統(tǒng)或者使用系統(tǒng)的人員信息進行管理。具體功能有增加和刪除用戶、按照用戶需求修改用戶的資料和密碼。

4) 備件信息管理主要包含兩個方面,一是對備件的計劃管理,另一個是對備件基礎(chǔ)信息的管理。其中備件的計劃管理是通過設(shè)備的改造和檢修來對項目計劃進行編制,主要指的根據(jù)備件的需求來進行計劃的安排,根據(jù)時間可以分為日計劃、月計劃以及年計劃。

5) 統(tǒng)計報表的管理。對數(shù)據(jù)進行整理與分析之后然后對數(shù)據(jù)進行輸出,在系統(tǒng)中顯示出來的過程,指的就是統(tǒng)計報表的管理。利用統(tǒng)計報表管理系統(tǒng)能夠按照用戶的需求對數(shù)據(jù)進行重新編排與整理,對RCM的分析有很大的幫助。

6) 設(shè)備維修信息管理。包含了維修人員信息、設(shè)備維修計劃、設(shè)備維修信息的管理。其中,對維修人員的姓名和年齡以及所負責的設(shè)備的管理指的就是維修人員信息的管理。

7) 信息查詢管理。此功能模塊主要是根據(jù)用戶的不同需求,能夠為用戶搜索并顯示需要的數(shù)據(jù)信息。

8) 系統(tǒng)維護。此模塊主要是用來管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,為了保證此系統(tǒng)能夠持續(xù)的為用戶提供服務(wù),需要對系統(tǒng)進行定期的維護,包括在系統(tǒng)中輸入設(shè)備維修的信息和更改或更新設(shè)備的信息。

9) 制造商與供應(yīng)商的管理。制造商與供應(yīng)商管理主要包括四個方面,分別是制造商和制造商供貨的管理、供應(yīng)商和供應(yīng)商評估的管理、定期評估的管理和維護制造商和供應(yīng)商相關(guān)信息的管理。

10) RCM分析。RCM分析指的是通過設(shè)備中存在的數(shù)據(jù)信息,對設(shè)備零部件的最合適維修方式和維修周期進行分析。

3 分析系統(tǒng)

以RCM理論作為基礎(chǔ)的煤礦機電設(shè)備維修管理模式,指的是在煤礦設(shè)備的維修管理中科學(xué)地應(yīng)用RCM理論,按照RCM的具體步驟進行實施,對煤礦設(shè)備的維修管理進行研究分析。下面以MG500/1130-WD 采煤機中的牽引電機YBQYS-55作為研究分析的對象,把此牽引電機分割成多個子系統(tǒng),然后再將子系統(tǒng)分割成多個零部件。接下來對牽引機一年時間段內(nèi)的維修情況進行整理和分析。然后通過RCM理論牽引電機中每個零部件的有效信息進行分析,以實現(xiàn)對此牽引電機的維修管理模式的探究。

通過收集和整理采煤機的實際運行情況數(shù)據(jù)并加以研究分析,可以了解到采煤機產(chǎn)生故障的主要形式有下面幾種:電動機噪聲異?；蛘哂羞^大的振動產(chǎn)生、牽引電機無法正常啟動、電動機冒煙、電動機的軸承過熱或者電動機溫度過高。接著統(tǒng)計分析關(guān)鍵設(shè)備產(chǎn)生故障的位置以及故障的形式,然后對各關(guān)鍵零部件產(chǎn)生故障的頻率進行計算,再研究分析此牽引電機的故障類型以及造成的問題之后,就能夠開始分析設(shè)備故障會導(dǎo)致的危害了。通過對牽引電機各零部件進行相關(guān)計算和分析,計算的零部件按照各零部件的危害程度不同分為機座、換向級、主磁級、補償繞組、繞組、鐵芯、轉(zhuǎn)軸、控制元件、接線腔、電刷裝置、換向器、軸承、水道、潤滑脂、前端蓋以及后端蓋。依據(jù)計算出來的零部件重要程度和危害度以及故障頻率,并通過煤礦機電設(shè)備的維修策略,能夠?qū)γ總€零部件的維修方式進行確定,具體如表2所示。

表2 牽引電機設(shè)備故障信息維修數(shù)據(jù)

零部件故障頻率重要程度危害程度維修方式主磁級00167C04566e-3事后維修補償繞組00589A1597e-3事后維修繞組00630B1370e-3看情況維修鐵芯00346C04785e-3事后維修轉(zhuǎn)軸00640B1198e-3定期維修控制元件00630B08562e-3定期維修接線腔01176A1598e-3看情況維修電刷裝置00336C04566e-3事后維修換向器00168D02854e-3事后維修軸承01555A2112e-3看情況維修水道00210D02854e-3事后維修潤滑脂02269A3082e-3看情況維修后端蓋00211D02865e-3事后維修前端蓋00249C03453e-3事后維修

注:A等級是最高等級,其次是B等級,然后是C等級,最低等級是D等級

在與采煤機牽引電機以400 h作為周期來對定檢信息進行比較后,了解到與傳統(tǒng)的維修方法相比,通過RCM為基礎(chǔ)的維修管理系統(tǒng)分析后需要的維修時間要比前者少5 d,維修人員也比前者減少了2人,有效降低了人力資源的使用,節(jié)省了維修成本,并且使維修的可靠性得到了提升。

4 結(jié)束語

傳統(tǒng)的煤礦機電設(shè)備維修方式由于維修人員成本過高、臨時性的維修頻率較高以及維修過于盲目等問題,對煤礦機電設(shè)備的維修工作造成了較大的影響。文章針對煤礦機電設(shè)備當前的實際維修管理現(xiàn)狀,對以可靠性作為中心的RCM理論為基礎(chǔ)維修管理方式進行了研究分析,將RCM理論應(yīng)用到煤礦機電設(shè)備的的維修管理系統(tǒng)中,對以RCM理論為基礎(chǔ)的煤礦機電設(shè)備維修管理系統(tǒng)進行了設(shè)計。通過對設(shè)計的系統(tǒng)進行研究表明,以RCM理論為基礎(chǔ)的維修管理系統(tǒng)有效地解決了過去的維修頻率高以及在產(chǎn)生故障后再進行維修的模式所帶來的問題,使煤礦機電設(shè)備的維修費用得到有效降低,充分提升了煤礦機電設(shè)備維修管理的科學(xué)性、技術(shù)性和專業(yè)性,在未來的煤礦機電設(shè)備維修管理中有著非常重要的應(yīng)用價值。

[1] 葉鐵麗,林金忠.煤礦機電設(shè)備維修管理模式初探[J].中國煤炭,2009（9):13-15, 50.

[2] 程中華,賈希勝.以可靠性為中心的維修（RCM)發(fā)展動態(tài)[J].軍械工程學(xué)院學(xué)報,2002,14（3):29-32.

[3] 王亞堅.故障診斷技術(shù)在預(yù)防維修中的應(yīng)用 [J].設(shè)備管理與維修,2007（10):42-43.

[4] 王勇,許飛云,賈民平.基于RCM的數(shù)控機床維修管理研究[J].機械制造與自動化,2007,36（1):91-94.

[5] 張樹良,張俊敏,傅貴,等.構(gòu)建煤礦自主安全管理體系的研究和實踐 [J].煤礦安全,2011,42（3):149-152.

MaintenanceManagementSystemofElectromechanicalEquipmentinCoalMineBasedonRCM

MENGXiufeng

（ShanxiInstituteofEnergy,Jinzhong030600,China)

With the development of scientific technology, electromechanical equipment is increasingly widely used. However, there are more maintenance problems. Traditional maintenance management system is based on time with critical problems, including high cost of maintenance personnel and high frequency of temporary maintenance. In addition, the maintenance was carried out in a blind manner without following the relevant provisions. Based on the reliability-centered maintenance theory （RCM), the paper discusses some maintenance methods and proposes a new maintenance management system. The results show that RCM method could plan the equipment lifetime better and further reduce the maintenance cost in order to improve the operating quality and increase the service life of the electromechanical equipment in coal mines.

RCM; electromechanical equipment in coal mine; maintenance management system; maintenance methods

TD607

A

（編輯:楊 鵬)