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面向21世纪的交通运输机械维修现状与展望我的钢铁-【资讯】

发布时间:2021-07-19 12:13:19 阅读: 来源:风扇灯厂家

面向21世纪的交通运输机械维修现状与展望_我的钢铁

    摘 要:根据交通运输机械设备维修发展现状,分析了运输机械设备维修在21世纪中的地位和发展前景,探讨了运输机械设备维修的策略和技术所面临的挑战及发展趋势。提出运输机械设备维修在维修思想和模式、监测诊断技术、维修技术等方面的发展思路。

    

    维修作业是一项历史悠久的生产活动。在20世纪,特别是50年代以后维修科学和管理技术得到了迅速的发展,它经历了经验管理―统计管理―运筹管理―系统管理等几个阶段。维修从单纯的技艺发展成为一门学科,它从生产的从属地位转变为社会经济的重要支柱行业,从设备后期的作业管理转变为一项系统工程。20世纪70年代末维修作为一门科学在中国受到广泛的重视,20世纪80年代在中国交通和其它部门企业得到应用,经过20多年的工作,在维修理论的研究和推行方面取得了很大进展。在进入21世纪之际,人们不禁要问,随着科学技术的发展,今后维修科学和维修作业还会继续发展吗?会不会随着无维修设计的产品、全寿命保险产品和一次性使用产品的出现,维修业将会逐渐萎缩,以致变成无关重要的生产活动?如果还要发展,面向21世纪的维修科学和技术的发展战略是什么?如此一些问题自然是包括交通运输战线在内的工程技术人员所关心的。本文就此展开讨论,以作引玉之砖。

    

      1 21世纪设备维修的地位

    

      20世纪是人类物质文明最发达的时期,然而也是生态环境和自然资源遭到破坏最为严重的时期,人类创造了空前的经济繁荣,物质文化生活不断得到丰富。但与此同时,地球的有限资源大量地被消耗了,生态环境遭到严重破坏,使人类面临着资源日益枯竭,环境日趋恶化的危机,这反过来成为制约世界经济发展、社会可持续发展和威胁人民健康的主要因素之一。人类在思考未来发展的模式时,必然提出走可持续发展的道路[1]。这种新的可持续发展的模式,要求经济发展速度与自然界的再生能力相适应,以做到既能满足当代人的需求,又不对后人构成危害。从可持续发展的观点看,资产的再使用和避免产生废物至关重要,而维修由于其自身功能的所在,恰恰能在这两方面发挥独特的作用。正如德国TSCHUSCHK所指出的那样:“对于所谓可持续发展,维修是一项关键性的技术”。“维修成为延长资产寿命期的一个重要因素”[2]。曾不为人们所重视的“资产维修”将与可持续发展的目标紧密地联系在一起的。维修是对资产(指有形资产,包括设备、设施、各种产品)的再投资(为了未来的投资)、再制造(甚至局部再设计)、再利用。一般说来,通过维修恢复一种产品的性能(含使用寿命)所消耗的劳动量和物质资源,仅是制造同一产品的几分之一甚至十几分之一。这种消耗的减少就意味着材料和能源消耗的减少,意味着对环境污染的减少而有利于社会的持续发展。鉴于维修(包括改进维修)的主要任务之一是防止和减少资产运行对环境的污染(例如设备运行中排出的有害气体、液体,物资储存中的有害挥发物等),因而维修对保护生态起到积极的作用。可见,科学合理的维修和改造是保护生态环境和可持续发展的重要技术途径[3]。另一方面,中国加入WTO(世界贸易组织)将会对维修业有巨大的影响。可以预见,随着贸易量大增多,交通运输发展加快,将给维修业的发展提供良好的机遇,这必然推动维修业的发展。实施市场开发原则,将使维修业不再只是从属性的服务行业,而要成为面向市场竞争的支柱产业。它不仅面向国内市场,还要面向国际市场。以船舶维修为例,近年外轮进出中国港口的数量大幅度增加,每年按9.7%递增,其中3%需要维修,维修有着广阔的市场。维修业走向市场,这使维修在观念上、在管理方式上、在制度上和技术上都将受到很大的冲击,促使它改革和发展。可以预料,在21世纪,维修将更加受到重视,并纳入优先发展的渠道,成为可持续发展战略的重要支柱。

    

      2 面向21世纪初的维修策略和技术

    

      由于世界技术革命的影响,特别是近几年微电子技术、通讯技术的飞速发展,导致企业的装备发生了巨大的变化,其机械化、自动化和精密化程度不断提高。这种形势必然对维修人员素质、维修装备、维修策略、维修计划、维修费用等,无不提出了新的要求,从而使传统的维修管理模式难以适应形势要求,需要寻找更合适的维修制度、更有效的维修策略并开发更先进的维修技术。从交通运输的特殊性来看,跨世纪交通三大目标是安全、效率及环境保护,可这必然对维修管理和技术也提出新的更高的要求,促进维修概念的发展。这主要表现在:把减少对环境和社会持续发展的影响作为维修决策的目标或约束条件之一;把对安全和环境的影响纳入故障判断准则;把对安全和环境的危害及资源消耗纳入设备寿命的判别标准,作为其维修或报废处理决策的重要因素;把改进维修提到更重要的地位上。维修的目标将是:以最少的资源消耗,保持、恢复、延长和改善设备的功能,保证应有的可靠性、安全性;避免产生废物或污染环境;符合社会和公众利益及政府法规。面向21世纪,维修策略和技术的进步将主要表现在以下方面:

    

      2.1 设备维修的综合管理思想将成为维修的主导思想

    

      在20世纪后期,维修己从事后被动消极的活动转变为以可靠性为中心的、积极主动的系统工程,新的管理模式逐渐代替传统的管理模式。但在交通运输系统,由于多年推行以时间为基础的预防维修体制,传统的管理模式仍比较根深蒂固。例如长期以来,中国船舶机械的维修主要采用定期预防维修的制度(与之对应的是船级社的定期检验,如:“年度检验”,“特别检验”等)。这种维修制度的最大缺点是过剩维修造成了大量浪费,维修成本已经成为航运企业的主要成本构成。解决问题的出路无疑应该从维修思想的改变和制度本身的改革出发。近年来,国外一些船级社(如ABS、NK等)和中国船级社先后引入状态维修方式,并对其船舶检验规范做了相应的修改(或正在修改)。同样,汽车维修也已改变传统的三级维护制,在诊断检测技术基础上,逐步转变到状态监测的轨道上来。这些变化与发展无疑给维修制度改革带来了生机。先进的维修管理思想,必然为各企业设备管理人员和使用人员所接受。设备综合管理思想、以可靠性为中心的维修思想,必然成为新世纪维修的主导思想。

    

      2.2 探索和建立适合中国国情的维修管理模式

    

      20世纪70年代发展起来的维修工程学,强调在设备寿命前期用系统工程方法规划维修。与此同期建立的“全员生产维修”(TotalProductiveMaintenance,TPM),这种体制通过自主作业组的活动,实现企业的总目标:使设备的综合效益最高、延长设备的寿命、所有部门为了达到同一目标而参与维修、动员和激励从最高管理部门到工人的全员参与维修。以可靠性为中心的维修(Reliability-CentredMaintenance,RCM)理论是在通过分析产品的功能、功能故障、故障模式、故障后果的基础上,以适应性和有效性为准则选择必需做和最好去做的维修,从而避免了做无效果或起反作用的维修,使维修彻底摆脱基于故障率服从浴盆曲线规律所建立起来的传统的定期维修制度。RCM得到广泛应用并取得了重大效益。20世纪90年代中期国际标准化机构制定了RCM标准,完全可以相信RCM理论和方法在21世纪会有进一步的发展。在设备管理现代阶段,各个国家在研究现代设备管理共同性的科学理论和方法的同时,也十分注重结合本国国情,形成有自己特色的设备维修管理体系。这些不断涌现的新方法和新模式,给该学科注入新的活力。同样,探索和建立适合中国国情的维修管理模式一直是国人的努力方向。我们既应学习和继承,又应该重视创新。上海远洋运输公司等单位开发的“船舶维修保养体系(CWBT),以及在CWBT基础上,中国船级社于1997年颁布“船舶机械计划保养系统(简称PMS)检验指南”,都是这种创新的尝试。这些新的管理模式,在试行过程中都取得了可喜的效果,并被列为交通部重点新技术推广项目。近年来我们提出的针对性维修策略[4]也是适应中国运输机械的实际情况而提出来的,在实施中证明是可行的并具有先进性。针对性维修制和相应的维修决策支持系统也已列入交通部科技推广项目。可以预期在21世纪,针对性维修体制在交通运输设备维修管理中将会有很大的前景。

    

      2.3 发展状态监测、故障诊断技术和科学的维修决策方法

    

      通过故障和失效分析、诊断技术以及计算机技术的发展,维修活动将在严密的科学决策指导下进行。状态监测和故障诊断是开展状态维修(视情维修或预知维修)的支柱,也是缩短停机时间,降低维修费用的有利因素。特别是微电子、计算机和信息技术迅速发展及广泛应用后,状态监测、故障诊断技术越显重要,成为提高机械设备有效性的关键技术。现今的状态监测和故障诊断设备己从分散、单一、专用走向了综合化、通用化并成为一个系统[5,6]。以船舶机械为例[7],自20世纪80年代起,国外有几个船级社开展了滑油状态监测试验以探讨船舶机械的最佳检验周期,并制订了相应的检验规范。1987年,英国劳氏船级社(LR)与MOBIL石油公司合作对35个航运公司的130艘船舶的机械进行了为期3年的油料分析研究。研究结果表明,滑油分析技术在可靠性与重复性方面达到了较高水平,已经成为船舶机械检验要求的可接受的一部分。研究数据还证明,机械的磨损与滑油污染趋势分析可以给出准确的机械劣化情况的判断。劳氏船级社已经在其1994年规范中规定,可根据滑油状态监测结果延长螺旋桨轴的抽轴检验间隔期[8]。劳氏船级社成立了滑油监测分析服务机构――LubricantQualityScan(简称LQS),MOBIL公司开发了油料分析服务系统――PropessiveFastAnalysis(简称PFA),并在世界各地形成了拥有25个以上实验室的工作网。美国船级社(ABS)、挪威船级社(DNV)和日本船级社(NK)等也开展了状态监测和故障诊断并制订了相应的规范。中国船级社十分重视油料分析在船舶机械检验与维修中的重要作用,于1995年初,在广州分社成立滑油监测中心。该机构可进行包括粘度、水分、总酸值/总碱值、污染、氧化等理化及红外光谱分析,包括约20种元素的发射光谱分析,定量及定性铁谱分析,以“理化分析为基础,光谱分析为中心,铁谱分析为验证的综合分析方法”为指导思想,展开了多种机型的应用研究和监测标准的制定。经过近几年的努力,比较完善地形成了柴油机及螺旋桨轴滑油状态监测系统。同时,中国船级社上海规范所对《钢质海船入级与建造规范》进行修改,将有关状态监测系统的检验要求纳入到规范中来,编写了《螺旋桨轴状态监测系统指南》[9]及《柴油机滑油状态监控系统指南》[10]指导性文件,对推动滑油监测技术在船舶机械检验中起到了重大促进作用。在21世纪开端,交通运输行业针对交通运输特点,发展具有适合交通运输机械特点的状态监测、故障诊断技术和维修决策系统是当务之急。

    

      为加速交通运输机械维修事业的发展,应当注重:

    

      (1) 加强合作。交通运输机械流动性大,人员变动频繁,因此特别强调机械使用人员和维修管理人员的协调与支持,并对使用人员应进行必要的维修培训。

    

      (2) 分析机构多点化。考虑到交通运输机械的流动性、地域分布等多种因素,监测分析机构应多点化,所以状态监测活动要加强不同部门,单位之间的协调与合作,能充分保障状态监测的可行性和方便性。

    

      (3) 将智能技术引入故障诊断设备中以减少虚警并提高诊断本领,做到智能信息处理和智能诊断决策。

    

      (4) 监测标准的制订。由于交通运输机械类型较多,实际运行状态的变化,监测标准不仅是一个具体的数值,还应是一个经常变化的动态数据,而且趋势判断尤为重要。

    

      (5) 把状态监测和故障诊断与维修管理决策的结合是未来的发展趋势,将故障诊断与工程控制相结合,并运用专家知识成为一个维修管理的决策支持专家系统。

    

      2.4 重视改进性维修和主动维修维修

    

      在原来的意义上只是保持和恢复设备的功能的被动行为,维修概念进一步扩展是预防故障的出现。随着设备在生产和服务中地位作用的提高,改进性维修和主动维修也日益受到重视,改进性维修(IM,ImprovementMaintenance)是利用完成设备维修任务的时机,对设备进行改进或改造,以提高设备的固有可靠性、维修性和安全性水平。在实行改进性维修中,困难在于管理制度不严和经费渠道不畅,需通过改革并做到规范化,以发挥改进性维修应有的作用和效益。同时,还必须看到改进性维修也是延长设备寿命所必需的和十分有效的手段,这恰恰符合可持续发展的需要,因此有必要更加重视。同时,主动维修也是近年发展起来的一个新概念[11]。与反应式的预防、预测性维修活动不同,主动维修是更主动的行为,它是在系统材料性能损伤或退化之前所做的预警活动。主动维修精髓在于追根求源,是防止材料退化(初始故障)和并发性能退化(临近故障)的第一道防线,因此,主动维修可以做到减少维修工作量,并保证机械设备较高可靠性和较长使用寿命。主动性维修要求有精确的监测和检测手段、适当的诊断方法和预测算法,需要更高的技术条件,这是维修技术和管理发展的方向。

    

      2.5 维修市场的培育与交通运输维修保证体系的建立

    

      在设备系统中设备维修保证和设备使用需求是一对基本矛盾。解决这个矛盾应从两个方面着手:一方面要培育维修市场和建立维修保证体系。目前中国市场经济不断发展,维修体系的发展要与市场经济的发展相适应。高新技术的发展为监测与维修提供了新的手段(材料、工艺、技术),而高新技术设备的维修与监测又面临着高费用等问题,这些因素必然阻碍机械设备维修的进一步发展,造成监测与维修设备水平低,各单位维修力量和设备重复建设,影响交通运输机械维修水平的进步。所以结合中国交通运输设备维修体制发展的实际,将维修工作社会化,集中力量发展维修科学与技术,改变目前维修力量分散、自发、低水平重复和不配套的状况,提出和建立符合中国国情的维修力量分布策略和布局。另一方面,应建立交通运输机械维修保证体系。机械设备维修保证要主动适应设备的使用要求,对维修保证体系要统筹规划,加强保证体系建设,合理制定维修计划,重视设备使用和维护人员培训,并为维修保证做好组织、人才、物资和技术准备。例如,在船舶机械设备维修保证系统中,建立全国性的监测网可适应船舶设备的使用要求,能够在不影响设备使用的前提下,及时有效地对设备工况进行跟踪监测。应当指出,维修市场的培育与维修保证体系的建立也是为了适应加入WTO后的新形势,是竞争的需要,势在必行。

    

      2.6 表面工程技术更加发展和完善,并成为维修领域的重要技术

    

      众所周知,表面工程能赋予固体以优于本体材料的特殊功能薄层,使机件达到更高的耐磨、抗蚀和耐高温等性能,从而具有延长使用寿命、节约资源、减少环境污染的效用,这无疑是使维修工程达到优质、高效、低耗、低污染等目标的一个重要手段。因此,表面工程自20世纪80年代问世以来获得了很大的发展。表面工程技术在维修中产生的效益,显示出其在制造行业有很大的潜力和广阔的前景。例如,镀铁技术目前被广泛应用于机车,船舶柴油机过度磨损的曲轴修复中,修复后曲轴的使用性能可以恢复到接近新轴的水平,但维修成本只有新轴的几十分之一,而且大大减少机械设备的维修时间,取得的效益是显而易见的。其它的一些表面技术也已经在交通运输机械维修工作中显示出巨大的应用前景。可以预料在21世纪,表面工程技术在维修领域的应用必将出现大的飞跃,同时还将向制造业领域推进。为了能在设计、制造和维修中系统而全面地采用表面工程技术,必需将其纳入产品设计要求中,并将其载入设计、制造的规范和手册等,并予以标准化,促进先进制造技术的发展。当前,国内外正在发展一种被称为“再制造”的产业[12]。“再制造”是以产品全寿命周期设计和管理为指导,以优质、高效、节能、节材、环保为目标,以先进技术和产业化为手段,来修复、改造旧产品的一系列技术措施和工程的总称。它不是一般的回收利用,回收利用一般要将旧部件毁掉,利用的是其材料,这就造成能源的耗费及污染生成。因此,从可持续发展观点看,再制造有巨大的潜力。把维修扩大到再制造,把表面工程技术引入再制造,更能创造辉煌。

    

      2.7 教育与培训是维修科学技术的基础

    

      21世纪的维修将是对现代设备的一生,采用高新技术和科学方法,按可持续发展的要求,追求最大效益的一项系统工程。随着交通运输机械设备日益复杂,企业维修管理水平的不断提高和维修管理人员的成熟,对设备维修也有了更高层次的认识。然而设备技术含量的提高和维修人员技术水平低下的矛盾日益突出。不少交通运输机械发生故障后,不得不从国外设备生产厂请来维修人员进行维修。所以如何对维修人员进行教育与培训逐渐成为企业和教育界关注的热点。在知识经济到来之际,维修工作中引入系统工程学的观念,为了追求设备寿命周期的最高效益,维修科学与系统科学、信息科学、控制理论、决策理论等多门学科交叉融合,对维修人员的设备维修管理学、设备维修经济学、维修工艺学、设备故障诊断技术等方面的知识要求不断更新、提高。维修科学的发展需要创新精神,创新的基础是学习,从当前实际出发,在丰富的维修学科内容中,针对交通运输机械维修发展特点,急需掌握和运用的是:以可靠性为中心的维修、维修工程、可靠性与维修性、状态监测与故障诊断、故障物理、表面工程等。为了21世纪的维修事业,建立和完善交通运输机械维修的教育与培训体系十分重要。

    

      3 结 语

    

      新的世纪里,交通运输机械维修面临着发展的机遇和挑战,未来的维修科学和工程发展将与可持续发展战略更紧密地联系在一起;维修将在综合管理思想的确立、新型管理模式的创新、诊断和检测技术的发展、维修市场的开拓以及教育培训等方面跨上一个新台阶。

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