设备故障分析模型设计wylv01

中海石油（中国）有限公司天津分公司

设备故障分析模型设计报告

华瑞特管理咨询

MAXIMO推广应用及优化完善项目 王亚林 2005年06月04日 1.0 项目名称 编写 编写日期 审核 批准 文档编号 版本号

天津分公司MAXIMO系统设计报告－设备故障解决方案

目 录

第一章 概述................................................................................................................................... 3 第二章 故障标准化管理............................................................................................................... 4

一、 基本原理..............................................................................................................4 二、 实际应用..............................................................................................................6

第三章 设备故障关键性能指标................................................................................................... 8

第一节 平均故障间隔时间MTBF......................................................................................... 8

一、 基本原理..............................................................................................................8 二、 实际模型............................................................................................................10 第二节 平均故障修复时间MTTR ..................................................................................... 1

一、 基本原理..............................................................................................................1 二、 实际模型..............................................................................................................2 第三节 瓶颈设备之TOP10分析 ........................................................................................ 1

一、 基本原理..............................................................................................................1 二、 实际模型..............................................................................................................2 第四节 设备瓶颈原因之TOP10分析 ................................................................................ 6

一、 基本原理..............................................................................................................6 二、 实际模型..............................................................................................................6 第五节 故障停机次数与小规模停机次数........................................................................ 10

一、 基本原理............................................................................................................10 二、 实际模型............................................................................................................10

第四章 设备预防维护关键性能指标......................................................................................... 13

第一节 PM实际完成率 ..................................................................................................... 13

一、 基本原理............................................................................................................13 二、 实际模型............................................................................................................14 第二节 按排定时间完成的PM的比率 ............................................................................ 17

一、 基本原理............................................................................................................17 二、 实际模型............................................................................................................18 第三节 故障维护时间与计划维护时间的比率.................................................................. 1

一、 基本原理..............................................................................................................1 二、 实际模型..............................................................................................................2

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天津分公司MAXIMO系统设计报告－设备故障解决方案

第一章 概述

天津分公司应用MAXIMO设备资产管理系统，在先进的维修管理理念的基础上，通过管理系统的应用，改造并优化了原有的生产维修管理流程，提高了整个油田管理水平。在应用系统的过程中，积累了大量、完整、规范的维修记录数据，但是数据的记录和积累并非我们使用MAXIMO系统的最终目的，我们使用MAXIMO系统的目的是从这些日常记录和积累的数据和信息中提取和挖掘管理层所需要的信息，来优化维修相关的各方面管理工作，提高管理水平，从而制定更加合理的管理措施和计划，保障设备的最优使用状况，从而增加设备系统的可靠性，保障生产活动的正常开展。

要有效的记录各种维修数据，特别是故障数据，以加以分析利用，那么就需要有一套规范的管理方法，为此，需要定义故障的体系结构。

KPI- Key Performance Indication，中文可翻译为[关键性能指标]。它的核心观念是：设定与企业管理相关的标准值，定出一系列的对企业发展、经营有提示、警告和监控作用的标准衡量指标，然后把实际经营过程中产生的相关指标实际值与预先设定的标准值进行比较和评估，并在其中分析其原因，找出解决的方法和途径，从而再将企业的管理做相应的调整和优化，以使未来的实际性能指标值可以达到令决策者满意的程度 。

设备管理KPI就是通过对设备管理流程的输入端、输出端的关键参数进行设置、取样、计算、分析，衡量设备的效能的一种目标式量化管理指标，是把设备管理的长远目标分解为可运作单元的工具，是企业设备管理系统的基础。KPI是现代企业中受到普遍重视的管理考评方法。KPI可以使管理层明确设备的性能衡量指标，使设备管理考评建立在量化的基础之上。

设备管理KPI数据的提取和挖掘主要是通过报表和分析工具来实现的。本文档的目的就在于以报表为载体，提供一套数据分析方法，通过历史数据的情况，分析影响设备关键性能的事件原因、专业发生趋势、特殊性及规律性问题，供领导和专业技术人员决策时参考，及早采取有效的防范措施。

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第二章 故障标准化管理

对于一个生产企业来说，机械设备每天会产生很多的故障由维修人员进行处理，如果能将维修人员处理故障的经验积累并继承下来，成为公司内共有的宝贵的维修知识库，对企业维修处理效率的改善和KPI数据分析是很有益处的。这样就可以对将来出现类似问题快速有效的解决提供重要的参考和依据，从而降低设备故障为企业带来的损失。

由于设备系统的复杂多样性，每天产生的故障种类各不相同，其表现形态和解决方法也千变万化。那么要对这样一些故障信息进行记录和有效管理，就需要对其进行标准化。

一、基本原理

1、故障代码体系

MAXIMO 故障体系是一个具有层次概念的结构，它是建立在“故障类别 - 问题－原因－措施”的层次架构上的，通过4个层次，可以完备的描述一个故障，每个层次结构均由其故障类识别。

故障体系的第一层是故障分类。在故障体系中，属于同一设备分类的设备其故障类别应该是相同的，例如“发动机故障”、“泵故障”。 如果有维修需求，也可以尝试将某些逻辑系统定义为故障大类，统计该逻辑系统的故障分布及解决情况。

故障体系的第二层定义相应故障分类可能产生的故障现象。例如“漏气”、“超压”、“异常振动”、“启动失败”等等。

故障体系的第三层定义出产生设备故障现象的原因。 故障体系的最后一层定义出针对故障原因的有效的解决措施。 故障层次结构举例如下图所示：

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2、故障编码

故障类别的编码原则为：

故障类别标志

F

故障现象的编码原则为：

故障现象标志

P

故障原因的编码原则为：

故障原因标志

C

解决措施的编码原则为：

解决措施标志

R

解决方法英文缩写 XXXXXX（≤6位） 故障原因英文缩写 XXXXXX （≤6位） 故障现象英文缩写 XXXXXX（≤6位） 设备分类/系统英文缩

写

XXXXXX （≤6位）

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二、实际应用

“故障代码”应用程序用于构建和显示故障层次结构，它可以准确地创建影响设备与操作位置的故障历史，如图：

从最高层开始往下建立故障层次结构。可以使用现有故障代码或创建新的来建立层次结构。从最高层到最底层浏览故障层次结构。创建“故障层次结构”可以一次完成，或部分完成并在以后根据需要添加。如图：

故障代码可以和设备进行关联，我们可以通过故障代码来查找一类可能出现此类故障的设备。

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创建故障层次结构后，就可以记录、汇报并分析设备和位置故障。要完成故障汇报，以下几个条件必须具备：

? 问题的故障层次结构必须存在于数据库中。

? 报告故障的设备或位置必须具有在“设备”或“位置”应用程序中的故障类字段中指

定的适当的故障类代码。

使用“工单跟踪”应用程序在维修工单上记录它们的故障，如图：

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第三章 设备故障关键性能指标

设备故障关键性能指标，主要有平均故障间隔时间MTBF、平均故障修复时间MTTR、瓶颈设备之分析、设备瓶颈原因分析、故障停机次数与小规模停机次数分析等指标，它可以帮助管理层有效的了解生产系统的瓶颈，产生瓶颈的原因，设备故障发展趋势，从而更好的指定设备故障管理策略，改善维护措施，增加设备使用效率。

第一节 平均故障间隔时间MTBF

一、基本原理

1、描述

平均故障间隔时间MTBF（Mean Time Between Failure）指某台设备任何因故障而导致的停机之间的平均间隔周期。

平均故障间隔时间是设备可靠性的一个重要的定量指标，在现代设备运转过程中都要提出明确的平均故障间隔时间指标要求。根据此要求，在设计和生产时，就可利用数学方法计算和预测产品的可靠性。

2、目的

本KPI确定和量化设备失效或设备非计划停机的频率和周期，目的是来考察预防性维修策略的有效性。该指标为建立新的，或调整已有的预防性维修计划提供重要参考。它也可以被用来确定是否需要进行工程变更或操作步骤的变更。但不能仅依据它来确定预防性维修计划的频率。

3、计算方法 ? 公式

MTBF = 设备运行时间 / 设备故障停机次数

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? 说明

平均故障间隔时间MTBF等于计算周期内，设备的实际有效运行时间除以该周期内设备因故障而导致的停机次数。对于预防性维修计划所需要的停机和其他外部因素造成的停机如停电等，都不应计算在故障次数之内。

? 举例

假设某台设备在2005年4月28日到2005年7月28日之内发生了如下事件，并导致了停机。

日期 2005-04-30 2005-05-02 2005-06-07 2005-07-16 2005-07-30 设备投入运行 事件 压缩机子部件故障 停电 发动机子部件故障 压缩机子部件故障 合计： 停机修复时间 24.5 48 28.5 10.5 111.5 可运行时间（假设不间断运行）= 13周 * 168小时/周 = 2184 小时 设备实际运行时间 = 2184 – 111.5 = 2072.5 小时 故障次数 = 3

MTBF = 2072.5 / 3 = 690.83 小时

假设该设备在2005-04-30 日投入运行，那么在以该日期为起始点，以最后一次故障日期为终止点的整个周期内，发生了4次停机，由于由停电导致的停机是由于外部因数引起的，故不计算在故障次数内（预防性维修计划所需要的停机也不包含在内）。由整个周期的小时数减去设备的停机时间，从而得到设备实际运行时间。由设备的实际运行时间除以故障次数，即为MTBF。

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二、实际模型

1、描述

平均故障间隔时间MTBF应该只用于重要的设备。理想的情况下，一台设备应该以从安装运行日期到现在的设备运行历史来计算一个比较准确的数据。现实情况下，如果无法完整的收集设备历史数据，也可只按某一期段来计算MTBF值。任何设备停机维修期间所发现的额外问题和失效都不应该包括在计算范围内，但是从停机到开机后有失效发生，应该考虑在计算范围内。

2、数据要求

要有效地使用平均故障间隔时间MTBF指标，必须在MAXIMO系统中建立设备台帐，为每次维修工作建立工单，并记录维修的设备、维修日期、工单类型，维修的停机时间（小时）、包括计划内停机和计划外停机等信息。

3、实例 ? 说明

本实例按月统计某设备每日故障停机次数和每日无故障运行时间（小时），并根据历史纪录计算得到MTBF，以直观的图形方式显示。

? 输出图例

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? 字段说明

日期：从0~31，某月的每日。特别的，日期为0的纪录是历史数据，指累积到本月1日之前的数据。

每日停机故障次数：指的是每日因为故障而导致的停机次数。没有导致停机的故障不包含在此。

每日无故障运行时间（小时）：指的是每日某设备计划运行时间减去停机时间。

（注意：对于日期为0的纪录，“每日停机故障次数” 和 “每日无故障运行时间”都为空值。）

累积停机故障次数：

本纪录“累积停机故障次数”=上一记录的“累积停机故障次数” + 本记录的“每日停机故障次数”

（注意： 对于日期为0的纪录，本字段值为本月之前所有停机次数的累加。）

累积无故障运行时间Tc （小时）：

本纪录“累积无故障运行时间Tc”=上一记录“累积无故障运行时间Tc” + 本纪录“每日无故障运行时间Tc”

（注意： 对于日期为0的纪录，本字段值为本月之前所有 “无故障运行时间” 的累加。）

累积MTBF，即MTBFc：

MTBFc = 累积无故障运行时间Tc （小时） / 累积停机故障次数 4、分析说明

本KPI应该每月运行观察，同时以1年为周期观察其结果，以便作出更好的管理策略。

? MTBF的增加的结果

分析元素 设备可用性 计划完成率 PM比率 结果 只要平均故障修复时间MTTR保持相同或减少，平均故障间隔时间MTBF的增加意味着设备可用性的增加。 平均故障间隔时间MTBF的增加意味着设备失效减少，应急工作随之减少，计划完成率提高。 一般来说，预防性维修计划的增加使一些潜在的失效被有效地防止，失效减少。平均故障间隔时间MTBF增加。

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逾期工单 平均故障间隔时间MTBF的增加意味着设备失效减少，更多的工作可以按计划完成，逾期工单减少。

? MTBF的减少的结果

分析元素 设备可用性 计划完成率 PM比率 逾期工单 结果 只要平均故障修复时间MTTR没有大的变化，平均故障间隔时间MTBF的降低意味着设备可用性的降低。 平均故障间隔时间MTBF的降低意味着设备失效增加，应急工作随之增加，计划完成率降低。 一般来说，预防性维修计划的减少使一些潜在的失效不能被有效地防止，失效增加，平均故障间隔时间MTBF降低。 平均故障间隔时间MTBF的降低意味着设备失效增加，工作可能不能按计划完成，逾期工单增加。

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第二节 平均故障修复时间MTTR

一、基本原理

1、描述

平均故障修复时间MTTR(Mean Time To Repair)指某台设备任何因故障而导致的失效的平均修复时间。

2、目的

本KPI确定和量化设备失效或设备非计划停机的平均修复时间，目的是来考察维修工作的效率。MTTR值越小，则代表维修反应时间短，故障处理能力越强；MTTR值越大则代表维修反应时间长，故障处理能力弱。该指标可以被用来确定是否需要进行工程变更或操作步骤的变更。

3、计算方法 ? 公式

MTBF = 设备停机维修时间 / 设备故障停机次数

? 说明

平均故障间隔时间MTTR等于计算周期内，某设备的停机维修时间总和除以该周期内设备因故障而导致的停机次数。对于预防性维修计划所需要的停机和其他外部因素造成的停机如停电等，都不应计算在故障次数之内。

? 举例

假设某台设备在2005年4月28日到2005年7月28日之内发生了如下事件，并导致了停机。

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日期 2005-04-30 2005-05-02 2005-06-07 2005-07-16 2005-07-30 事件 设备投入运行 压缩机子部件故障 停电 发动机子部件故障 压缩机子部件故障 合计： 停机修复时间 24.5 48 28.5 10.5 111.5 设备总的维修时间 = 总的停机时间 – 净外部停机时间 设备总的维修时间 = 111.5 – 48 = 63.5 失效次数 = 3

MTTR = 63.5 / 3 = 21.16

假设该设备在2005-04-30 日投入运行，那么在以该日期为起始点，以最后一次故障日期为终止点的整个周期内，发生了4次停机，由于由停电导致的停机是由于外部因数引起的，故不计算在故障次数内（预防性维修计划所需要的停机也不包含在内）。由整个周期的总停机小时数减去因外部因素导致的停机时间，从而得到设备的维修时间。由设备的维修时间除以故障次数，即为MTTR。

二、实际模型

1、描述

平均故障修复时间MTTR应该只用于重要的设备。该指标应该与平均故障间隔时间MTBF指标结合起来考察某台设备的预防性维修策略是否有效。通常来说，MTTR的降低意味着员工效率的增加，维修能力增加，但是，当进行某个失效维修时花费较多的时间进行更全面的检查，可能会引起MTTR的增加，但是有可能会带来MTBF和设备可用性的增加。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/h5ht.html