文章闡述了離散型制造企業(yè)中關(guān)鍵設(shè)備的預(yù)防性維護(hù),并對多臺關(guān)鍵設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)與車間作業(yè)計(jì)劃管理的同步與協(xié)調(diào)模型進(jìn)行研究。

　　關(guān)鍵設(shè)備在企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營中對企業(yè)的生產(chǎn)起著決定性的作用,一旦這些設(shè)備出現(xiàn)故障引起生產(chǎn)線乃至整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的停產(chǎn),將對制造企業(yè)造成不可估量的損失,因此加強(qiáng)對關(guān)鍵設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)就成了離散型制造企業(yè)設(shè)備預(yù)防性維護(hù)管理的重點(diǎn)。離散型制造企業(yè)設(shè)備預(yù)防性維護(hù)的主要作用是在已有的設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)所具有的維護(hù)、維修等常規(guī)功能的基礎(chǔ)上,對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù),并實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備預(yù)防性維護(hù)與車間作業(yè)計(jì)劃管理的同步與協(xié)調(diào)。

　　車間作業(yè)計(jì)劃管理也常稱為車間生產(chǎn)調(diào)度管理或車間作業(yè)排序管理,設(shè)有n個(gè)作業(yè),每個(gè)作業(yè)都由一組工序組成,有m臺加工設(shè)備,則該問題可描述為:在指定的時(shí)間內(nèi),將n個(gè)作業(yè)按照一定的原則或算法分配到m臺加工設(shè)備上進(jìn)行加工,以滿足一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的性能指標(biāo)。工序的加工必須按照可行的工藝次序進(jìn)行,每個(gè)工序的完成都要占用一定數(shù)量的加工設(shè)備時(shí)間、人員及工裝等相關(guān)制造資源。車間作業(yè)計(jì)劃的目標(biāo)是將作業(yè)合理地安排到各加工設(shè)備,并合理安排作業(yè)的加工次序和加工開始時(shí)間,使約束條件滿足,同時(shí)優(yōu)化一些性能指標(biāo)。常用的目標(biāo)有滿足交貨日期、極小化工序準(zhǔn)備時(shí)間或成本、極小化在制品庫存、極大化設(shè)備和勞動力的利用率。離散型制造企業(yè)以多品種、小批量加工為主,企業(yè)為了滿足客戶對交貨期的嚴(yán)格要求,一般都以極大化設(shè)備利用率作為目標(biāo)。

　　如何合理地安排車間作業(yè)計(jì)劃和關(guān)鍵設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)以實(shí)現(xiàn)設(shè)備維護(hù)與車間作業(yè)計(jì)劃的統(tǒng)籌安排正為越來越多的企業(yè)所關(guān)注。設(shè)備預(yù)防性維護(hù)盡管浪費(fèi)實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間,但是避免了因設(shè)備完全失效和產(chǎn)品報(bào)廢造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失,兩者是緊密關(guān)聯(lián)的,但是在實(shí)際應(yīng)用中,人們往往把兩者獨(dú)立的進(jìn)行決策,不可避免的增加了生產(chǎn)延誤。因生產(chǎn)過程中設(shè)備的失效不可避免,必須在制定車間生產(chǎn)計(jì)劃的同時(shí)考慮關(guān)鍵設(shè)備的預(yù)防性維護(hù),只有如此才能真正達(dá)到關(guān)鍵設(shè)備的使用效率最高的目標(biāo)。

　　(一)假設(shè)

　　1、關(guān)鍵設(shè)備預(yù)防性維護(hù)只維修或者更換失效零部件。

　　2、由于設(shè)備由許多的零部件所組成,任一零部件失效都會引起設(shè)備的失效,因此設(shè)備失效取決于設(shè)備的最弱環(huán)。假設(shè)設(shè)備失效服從威布爾分布。

　　(二)模型

　　在企業(yè)生產(chǎn)過程中,要使關(guān)鍵設(shè)備的利用率最高,即由于設(shè)備維護(hù)而延誤設(shè)備生產(chǎn)的時(shí)間最小。

　　Li,j-1表示設(shè)備i加工第j個(gè)工件前的設(shè)備壽命。

　　y =1當(dāng)設(shè)備i加工工件j0其他

　　i=1,2,…,m

　　j=1,2,…,ni

　　其中:m為加工該批工件某一工序的設(shè)備數(shù)量;ni為該批工件在設(shè)備i上加工的數(shù)量。

　　令ti表示設(shè)備i的失效時(shí)間,Fi表示設(shè)備i的失效概率分布函數(shù)。

　　那么:

　　F (t )=1-exp(-(t /η ) )

　　設(shè)備失效服從威布爾分布,在設(shè)備i加工第i個(gè)工件時(shí),設(shè)備i失效的概率為:

　　Fij=Fi(tij+Li,j-1|Li,j-1)=Pi{t≤tij+Li,j-1|t>Li,j-1}=1-exp-+

　　其中tij表示設(shè)備i加工工件j所用的時(shí)間。

　　一個(gè)工件的加工時(shí)間是任意的離散變量,主要取決于:

　　1、執(zhí)行該批生產(chǎn)任務(wù)前設(shè)備的壽命。

　　2、該工件的加工時(shí)間。

　　3、設(shè)備預(yù)防性維修需要的時(shí)間。

　　4、設(shè)備失效時(shí)的維修時(shí)間及進(jìn)行該工件加工時(shí)設(shè)備失效的概率。

　　令tc[ij]表示設(shè)備i加工工件j的完成時(shí)間,那么:

　　t =ty + t +M

　　i=1,2,…,n;j=1,2,…,ni

　　其中:tip為設(shè)備i的預(yù)防性維修時(shí)間;tij為設(shè)備i加工工件j時(shí)的失效時(shí)間。

　　這里Mij是一個(gè)任意的離散變量,其表達(dá)式為:

　　Mij=ktirk=0,1,…ni

　　tir為設(shè)備i失效后維修的時(shí)間。

　　令Ni={1,2,…,m},Ni,j表示由設(shè)備所加工的工件,它的概率分布函數(shù)是:

　　π =P {M =kt }=Fj=0,1,…,ni

　　對所有的i=1,2,…,m,令

　　t =ty + t +kt j=0,1,…,nii=1,2,…,m設(shè)ψ[ij]表示設(shè)備i加工工件j的延誤時(shí)間,它有j+1個(gè)可能取值:

　　θ[i,j]=max(0,tc[ij]-dij)j=0,1,…,ni

　　其中dij表示設(shè)備i完成工件j加工的預(yù)定時(shí)間。

　　因此設(shè)備i加工工件j的延誤時(shí)間的期望值為:

　　E(ψ )= θ π

　　則關(guān)鍵設(shè)備i加工工件的延誤時(shí)間的期望值為:E(ψi)= E(ψ )

　　將m臺關(guān)鍵設(shè)備總的工作延遲時(shí)間最小作為決策目標(biāo),可得出目標(biāo)函數(shù)為:

　　min E(ψi)

　　在離散型制造企業(yè),保證設(shè)備的完好率,特別是關(guān)鍵設(shè)備,是提高制造企業(yè)生產(chǎn)率的重要因素。將關(guān)鍵設(shè)備的車間作業(yè)計(jì)劃與預(yù)防性維修計(jì)劃進(jìn)行同步與協(xié)調(diào),以達(dá)到設(shè)備利用率最高的目標(biāo),具有實(shí)際生產(chǎn)意義。

　　參考文獻(xiàn):

　　1、陳禹六.IDEF建模分析和設(shè)計(jì)方法[M].清化大學(xué)出版社,2000.

　　2、李鐵克,張文新,崔建雙.鋼鐵企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)[J].冶金自動化,2003(4).

　　3、巫世晶.設(shè)備管理工程[M].中國電力出版社,2005.

　　4、蔣亞男.設(shè)備維修管理模式的發(fā)展[J].機(jī)床與液壓,2002(5).

　　5、應(yīng)保勝,但斌斌,張華.生產(chǎn)計(jì)劃和預(yù)防性維修計(jì)劃的統(tǒng)籌優(yōu)化模型[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2005(3).

　　(作者單位:浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控分院)

　　注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文