精益维修

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精益维修(Lean Maintenance)

目录

什么是精益维修

  精益维修精益思想在维修行业的生产(维修)实践中不断应用、总结而发展形成的。它以精益思想为指导,综合运用各种维修技术,涉及到企业管理物流、生产和维修等活动;通过一系列的原则、概念和技术,发现和消除维修过程中的各种"浪费",创造更多维修的"价值"。

  因此,精益维修与传统的事后维修预防性维修以可靠性为中心的维修一样,是一种维修思想,它综合了以上几种维修思想,以现有维修技术为支撑,并突出了消除浪费和创造价值在维修活动中的地位。Richy Smith用金字塔模型阐述了精益维修的执行环境和技术",主要包括:全员生产维护(TPM)、以可靠性为中心的维修(RCM)、5S过程、Kaizen改进方法自主维修技术故障源分析技术(RCA)、备件准时供应工作指令系统(work order system)、计算机维修管理系统(CMMS)、设备管理系统(Equipment Management System,EMS)等思想和技术。精益维修还突出了维修人员在维修活动中的主导作用,将其定位为维修企业最具价值的资产。当前精益维修多应用于工厂等生产设备的维修,而在工程机械维修中尚处于起步阶段,亟需在现有工程机械维修思想和技术基础上,深入分析工程机械维修的特点和存在的问题,在精益思想的指导下,开展工程机械的精益维修实践和理论研究。

精益维修的发展概况

  对于目前相对比较成熟的各种维修理论和维修技术而言,精益维修还是一个较新的术语。从上个世纪70年代起,日本丰田公司的“精益制造”模式风靡世界,但是,人们很快发现,按照已有的设备维修管理理论和技术来维护现代制造企业中各种复杂设备,其可靠性要求根本就无法满足精益制造的运行需求,因而需要在企业内部开展一些针对精益制造模式的设备维修保障模式,于是,提出了“精益维修”的概念。但当时人们对“精益维修”的认识仅仅表述为“精益原则在设备维护、修理过程中的应用”,精益维修理论中缺少具体的维修背景和专业基础知识。

  2000年以后,由于企业对装备维修优质迅捷的要求日益强烈,有的企业甚至要求“100%的设备运行时间”,已有的维修理论和技术已经不能满足市场的需要,如RCM无法强调设备操作者的责任,而TPM无法涵盖备件供应模式改革,在这种情况下,“精益维修”得到一些管理咨询公司、院校和研究所包括军方的支持,开始大力推广,并且其理论体系也日趋丰富。

  在理论研究方面,美国全寿命工程公司(Life Cycle Engineering Inc,LCE)、Tennessee大学的商务管理学院、可靠性中心和美国维修和可靠性协会(society of maintenance & reliability process, SMRP)都开设了相关的培训课程,2004年2月,LCE出版了《精益维修》一书,较为系统地阐述了精益维修的形成背景、基本理论和一些支撑技术,成为精益维修研究的一种阶段性成果。

  在精益维修实践领域,除了一些大型制造企业外,美国国防部对“精益维修”的重视与推广也促进了该理论的应用。根据目前掌握的资料,AN/SLQ-48 水雷修理车、空军后勤中心、海军陆战队后勤部、海军航空兵的中继级维修站等单位都实行了“精益维修”模式,并取得了显著的效果。2004年3月,美国国防部长办公厅召开了“加速精益原则在国防部装备维护、修理领域的应用”研讨会,对国防部及各军兵种应用精益原则开展维修工作的经验进行了总结,形成了《国防部精益维修原则草案》和《精益维修资源保障战略》两个文件,强调在装备维修体制中建立精益维修的运行环境,以适应装备维修所面临的挑战。今年1月,美国维修和可靠性过程协会将召开第一届“精益维修”论坛。

   在信息技术领域,西北精益网络公司(The Northwest Lean Networks )和Salvagnini信息技术公司则开始向用户提供用于实现精益维修的计算机维修管理系统(CMMS)。这些事件都标志着精益维修的理论和方法逐步走向成熟和系统化。

精益维修的实施过程

  为了在企业正确地推行精益维修的理念,并使企业的每一个成员和组成单位都明确自己在精益维修过程中的地位和作用,一些维修咨询公司提出了针对制造企业实行的精益维修工作流程图。通过该流程图,可以确保该流程中的每一位成员都能够收到准确信息,并便于他们规划最对现有资源的最有效能的利用,同时也为管理全部的可靠性工作提供一个了准确的信息处理机制。该流程图中,首先应该明确各个工作组和各维修管理部门的功能,同时,要求所有的人都认可这个工作过程,从该流程图可以看出,精益维修的良好效果必须通过团队的共同努力来创建,这一点恰恰突出了实现精益维修的金字塔中全员生产维修(TPM)的核心精神。

建立实行精益维修的组织结构

  在典型的精益生产组织中,资源被划分为以工作区域或者制造单元为中心的工作组,并准确区分工作组中每一个成员的角色和责任。经验证明,这种组织结构精益生产过程中十分重要。而要结合精益生产实施精益维修,则该工作组的结构必须包括必要的操作人员和一个可能的为该工作区域负责的维修人员。同时为了保证对所有的工作组都能够实现精益维修,还应该有一个维修中心来进行统一的规划和计划。集中统一的维修规划有助于避免任何重复的维修项目资源配置。图3显示了在一个精益生产环境中实施精益维修的组织结构,这种组织结构有助于促进精益生产和全员生产维修的效果,并把维修的效果从事后的反应式维修调整到事前的主动维修中。

精益维修的效果度量指标

  为了衡量各企业开展精益维修带来的效益,需要制定一系列的指标。设定指标时,应该重点强调维修活和企业行为的整体目标一致性。这里,我们把精益维修的效果度量指标分为三类(见下表:精益维修的效果度量指标),一是基本的度量指标,主要用来验证精益维修带来的效益,一般可以用经济指标来衡量,如每单位产品的平均维修费用和延长工作时间的百分比,二是维修性能的度量指标,主要用来衡量企业维修系统的运行情况;第三类是维修计划有效性的度量,主要用来反映维修计划的有效程度。三类指标的具体内容见表1,从这些度量指标可以看出,开展精益维修活动,既能够给企业带来明显的经济效益,同时也能够优化企业的维修系统运行性能,加强企业生产和维修计划的有效性。

表:精益维修的效果度量指标
基本的度量指标维修性能的度量指标计划有效性的度量指标
每单位产品的平均维修费用计划维修所占工作量的百分比计划的人力工时/实际的小时
延长工作时间的百分比预防性维修内容的一致性完好的订货小时
每单位产品的能量消耗费用备件的订货周期计划的效能
备件的月利用率预防性维修的人力工时和事后维修的人力工时之比维修人员的利用率

精益维修的案例分析

  案例一、美军装备精益维修的典型案例[1]

  美军之所以选中精益工具箱作为维修过程改进效果的中心支持工具,因为国防部对所属的装备维修部门和企业进行调研时发现,大多数装备维修部门都开始有意识地应用精益思想来改进装备维修过程。这里对其中几个典型的案例进行分析。

  3.1 海军陆战队的精益后勤

  3.1.1 目标确定和工具的选择 海军陆战队是美军重要作战力量之一,拥有陆军的绝大多数地面装备。海军陆战队希望借助精益思想,在维修企业和供应商之间,沿着价值流的形成过程,建立一种频繁的、小规模的随机补给机制,或者说建立一种拉式系统,实现精益后勤的目标。

  海军陆战队后勤司令部把精益后勤的度量指标确定为:(1)增加装备的可用度和完好性;(2)实现装备维修的更大的敏捷性,具备快速适应战场情况和改编的能力;(3)减少装备的全寿命周期费用,力争使采办费用减少28%,使用费用减少12%,后勤保障费用减少60%。为了同时满足上述三个目标,需要在其后勤保障体制内建立一个跨越企业范围的装备全寿命周期管理系统。

  海军陆战队精益后勤的实施过程中,有很多可用的工具和备选方案。如基于能力的维修承包商后勤保障点到点运输服务6δ技术供应链理论约束理论ISO9000认证、精益生产全资产可视化等。经过评审,1998年Albany 维修中心开始用精益思想和约束理论进行装备维修过程的改进;2003年1月,Barstow 维修中心借鉴Albany的经验,也开始应用精益思想和约束理论改进装备为过程。

  3.1.2 组织实施过程

  在确定目标和选定工具以后,落实组织机构是保证实施精益后勤的首要任务。Barstow 维修中心首先与地方咨询公司合作,拟订了一个精益维修的实施计划,成立了由基地司令部牵头的精益团队;然后在维修中心范围内组织了对相关人员精益思想的培训

  在精益工具应用方面,以水压车间为模板,利用6S技术进行了现场布局整理、清洁和优化,从修理车间地面上移走多余的零件;利用工作流技术停止了车间起先实行的多任务并行流程,规划了单一任务流程;利用关键线路优化技术,计算维修流程中的生产节奏和缓冲时间;对于有规律的库存消耗,实行直接的销售商供应。

  经过一年左右的探索和规划后,维修中心以该车间的经验为基础,建立了精益维修的标准操作程序,然后以简报的形式分发给维修中心所有的车间,由这些车间根据自身的情况精益团队提供的指南制定自己的精益计划,并形成定期汇总的制度,各个车间都要定期总结他们如何精益思想在车间内开展的工作。

  3.1.3 实施效果

  精益思想给海军陆战队的装备维修带来了巨大的变化。根据Essex基地的数据统计,美海军陆战队的主要装备在实施精益维修后都有了大幅缩短。表1是当前部分装备的在修时间变化情况。

表1:精益维修中海军陆战队装备在修时间的变化数据统计
装备类型精益维修前的 平均修复时间(天)关键线路长度(天)平均修复时间(全部完工)
MK481675258
MK48 能源车No Data1126
LAV-2521299120
LAV-AT200100142
LAV-C214799118
LAV-L190100128
LAV-M15892117
LAV-R194106154
MK14 拖车562330
MK15 拖车2297094
MK16拖车1262341
M931 5吨抢救船1134980
M936 抢救船27860**
M970 燃料补给船28277122
M149A2 拖船402133
M88坦克修理车213156171
AAV-P7 *666668
AAV-C7 *666672
M105拖救船461625
7.5 吨起重机1754769

  Essex基地还对MK48、LAV—25两种车型的在修时间进行了长期的跟踪和统计。图1图2分别显示了从2000年开始,到2003年MK48在修时间分布和人力工时的消耗分布情况,图3、图4则显示了LAV—25在修时间分布和人力工时的消耗分布情况。从这些图形中也可以看出,精益维修给海军陆战队带来的效益。

  精益维修1

  3.2 AN/SLQ-48型水雷瘫痪系统的精益维修实践

  AN/SLQ-48水雷瘫痪装备(Mine Neutralization Vehicle, MNV)是美国休斯公司制造的复仇者级水雷反制舰中的一种遥控车辆,车上装有高解析度高频主动侦雷声纳,首尾各装一部低光度电视摄影机、扫雷刀及爆破装置,通过一条长1070米的通信电缆施放入水,可侦测、识别、标定和瘫痪部分水雷,并能够以水力发动机提供动力,将爆破装置放置于水雷附近。该装置采用基于状态的维修和紧急维修相结合的方式进行修理,由Texas的MNV修理厂专门负责。

  该修理厂首先对所修的AN/SLQ-48MNV进行了FMEA分析,总结出导致该装备出现灾难性故障的主要故障模式包括电缆短路或者被海水污染、液压系统被海水污染、车内高压或者低压软管失效、印刷电路板功能失效(只要有一块电路板失效,整个MNV都不能工作)、命令控制单元或者电力分布单元失效。

  在此基础上,修理厂利用精益思想对修理过程进行了如下改进:在车间级的组织层面上,利用工作流技术规划了流线型的工作线路;在装备和部件的库存方面,利用计算机辅助维修系统改进和跟踪备件的入库清单,减少库存;在备件的存放方式上,根据常用备件的可用度,利用零件颜色标志法区分不同MNV所用的部件,同时按照MNV的型号分别放置备件,减少不增加任何价值的零件搜寻时间。

  精益维修2

  由于需要更多的修理空间,该工厂利用精益基本原则,优化了车间布局,实现了2个台位上一次同时修理3个装备的目标,使空间利用率和生产能力提高了33%,同时减少了工人维修过程中没有增加任何价值的800米移动距离。利用精益思想优化车间布局前后的效果如图5所示。Texas的MNV修理厂通过开展精益维修后,按照联合舰队维修手册规定的生产指数计算方法,其生产能力增加了25%,如图6所示;对备件的控制和跟踪能力增加了25%;空间利用率提高了33%,同时提高了对工人的劳动效率

  3.3 空军后勤司令部基地级维修的精益转化过程和案例

  鉴于精益理论在空军各个维修基地的广泛应用,空军后勤司令部希望通过对装备维修保障目标的分解和基地级维修未来状态的规划,引导各维修基地向着精益维修的方向转化,同时利用精益工具把装备的生产和生产保障过程集成在一起。

  3.3.1 精益环境下的空军维修目标阵列

  美国空军后勤部的精益维修目标排列

  任何一个兵种建设的最终目标都是为了满足战争的需要,空军的建设同样也要服务这一目标。为了达到这个最终目标,空军希望在保持现有使用保障费用不变的前提下,装备的可用度提高20%,并把它作为自己的二级目标。然后,此目标在更低层次上,分解为空军维修基地的目标和车间以及维修人员的关键维修指标,所有层次的指标上下对应,形成了空军在精益环境下的维修目标阵列,如图7所示。

  该目标阵列左面所列出的指标或者目标,反映了各个层面作为一个系统时,在保障外部客户需要方面的效能,右边的指标集中于在满足系统内部自我管理和自我评估的效能。目标阵列不仅显示了不同层次的行动和目标之间的关系,而且在同一个层次上,还同时列出了系统的外部效能和内部效能。良好的系统运行要平衡两个效率之间的关系,保证任何一个目标的优化绝不能以牺牲另一个目标为代价。通过这个目标阵列,每一个雇员都可以清楚在保证国家战争需要方面自己的贡献和责任。

  3.3.2 基地级维修的未来状态和实施方法

  基地级维修的未来状态被分为四个方面的

  状态如表2所示。其中,人员的集中点在于人的需求上,包括文化、交流、培训、报酬和荣誉;过程将通过一系列的技术和工具使精益转换变得更加容易和自然;结构描述了维修组织中人员相互之间的关系,权威的位置以及工作怎么做,在哪里做?技术将为方便的持续改进提供支撑作用。空军维修基地所做的每一件事情都将使整个基地向着未来的状态前进。

表2:美国空军基地级维修的未来状态特征
人员过程结构和技术
文化氛围的持续改进;
职业的,灵活的,有激情的工作力量;
责任、权威和义务;
灵活的规则和制度;
单一的修理单元流程
6S技术
标准工作过程
可视化控制
提前计划和规划
所有资源都在其可用点上,在需要的时间出现;
有效的供应和客户关系
适当规模的和可靠的设备;
功能完善的信息系统

  在对精益维修的实现目标和基地级维修的未来状态进行明确规划的基础上,空军后勤司令部提出了精益维修的实施计划,该实施计划首先建立精益示范车间,利用集成的方式,对下列车间内容进行了标准化:维修过程、策略、培训、度量和技术解决方案。然后通过自适应循环,对上述内容进行螺旋式发展,并逐渐向其他车间、基地推广。

  3.3.3 F-15 的精益维修过程

  实行精益维修前,F15 的维修一直采用多任务流程,所有待修的飞机都竞争同样的有限资源,如工具、备件、技术人员和保障设备,并且对飞机的维修过程没有一个标准工作流程描述。

  F15 实行精益维修的目标是实现对所有机械技师的同步技术支持;稳定飞机的在修天数,增强对交货日期的预测性;改进维修过程和维修质量;建立对飞机维修过程中各种应急性额外工作的处理方法。

  为了实现上述目标,维修基地首先对F15 的现有维修过程进行了价值流分析,如图8所示。根据价值流分析的结果,确定了一年之内需要改进的事件列表以及这些改进事件的完成时间。改进过程中,所使用的工具包括了工作流技术、标准化工作、6S技术,现场教育;全面生产维护(total productive maintenance, TPM)等常见的精益维修工具集。

  经过一年的改进,F15 的在修时间从03 年120 天下降到04 年的111 天,下降了8%;一次性交工的准时率从42%提高到83%;提高了98%。下一步,维修基地将按照精益维修的思想,协调各个改进事件之间的关系,对改进效果进行集成,并形成自适应循环的标准化工作过程。

  3.4、美军精益维修的实施特点

  F15某部件的维修过程价值流分析示意图

  通过上面的案例可以看出,美军的装备维修,除了技术先进以外,组织和管理观念上也相当先进,尤其善于借鉴各种先进的管理思想,并结合装备维修实践进行改进。美军开展的精益维修,有很多鲜明的特点。

  (1)注意到了装备维修与大规模生产之间的差别。和精益生产比较,军用装备的维修目标、度量方法、组织实施过程,等宏观规划方面都有众多约束条件,如必须在整个国家装备管理体制下运行,计划性和控制性较强。另外,在具体的技术细节上,F15 的部件修理过程价值流分析中,理论上的供应商被定义为故障装备,而把修竣装备作为客户的需求,从而建立了一个由故障装备和修竣需求共同作用的推拉系统,这种价值流的定义方法显然也具有鲜明的维修特色。

  (2)注重实效。《精益思想》的作者丹尼尔.T.琼斯曾经说过,提出一种崭新的管理理念并不是最困难的事情,最困难的事情而是在生活中去寻找那些按照这些理念运行的公司,并用他们的实际效果来证明这种理念。用事实和数据说话,是很多先进理念盛行世界的原因。本文收集的案例中,几乎所有推行精益维修的美军单位,都列举了详实的数据,证明了在装备的维修领域推广精益维修的可行性和效果。

  (3)充分发挥信息技术的优势。F15 的部件修理过程价值流分析中,几乎每一个管理行为和维修操作行为,都有与维修管理控制中心的信息流联系。另外,为了证明精益维修的效果,案例中所列出的数据都是长达数年的历史数据。无论是信息流对维修过程的控制还是数据的存储,都说明了美军在维修充分运用信息技术的优势。

参考文献

  1. 刘义乐、梁斌、刘福胜.美军装备精益维修案例分析
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123.9.246.* 在 2011年4月13日 15:29 发表

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