设备运维导论

本书面向设备安全高效运行的实际需求, 重点讲解常用设备运维基本原理、实现方法和关键技术,介绍设备运维体系及全流程环节、运维工具及评价方法等实践性内容, 旨在培养学生具有设备运维作业与管理的基本知识以及思维能力、管理能力和跨学科的沟通能力。 本书结合了作者在设备运维方面累积的研究成果与近年来在国际相关期刊中的研究进展, 全面反映了相关学科前沿的新知识、新技术，填补其学科相关的空白。在应用经验的基础上, 深入浅出且系统性的讲解设备运维的基础知识与关键技术。 本书可作为高等院校相关专业高年级本科生和研究生的专业教材与参考书, 也可供从事相关行业设备运维的科学研究与工程技术人员参考。

设备维护是保障工矿企业生产的一项重要工作，是机械产品“设计、制造、维护”全周期的主要环节。理解并掌握设备维护工作是推行升级“设备智能运维”的基础。梳理总结设备维护管理知识，既是行业的需要，也为机械类专业本科生和机械工程学科研究生补全相关基础。鉴于此，我们编写了本书。读者通过学习本书内容，不仅能够理解设备运维的主要思想和主流方法，而且能够掌握设备运维的全套作业流程环节。
全书共分17 章，包括基础性维护、预测性维护、可靠性维护、全面生产维护、维护数据的收集和分析、维护计划和安排、维护库存和采购、维护控制、维护工作改进、维护工程师的工具、维修工人的等级评估、维护模型和建模过程、维护策略优化方法、针对随机失效的检查策略、根本原因分析、集成式电子维护与智能维护系统、基于计算机的维护管理系统。
本书力求立足前沿，简洁易懂，着眼于从应用的角度较全面地介绍设备维护的一系列相关工作，配合实际工程问题作为案例和补充，既突出概念及原理，又强调维护工作实务，使读者逐步提升设备维护的系统性能力。
本书获得了西南石油大学研究生教材建设项目资助，并参考了同类教材和著作，在此表示感谢。
由于编者水平有限，内容深度和广度仍显不足，书中不足之处，恳请读者多提宝贵意见。编者电子邮箱：zhen.song@rwth-aachen.de，meng.zhou@hotmail.com。

编者

宋震，西南石油大学过程系统工程专业教研室主任、副研究员，亚利桑那大学、阿德莱德大学访问学者。主要科研方向为热流固耦合、过程智能化等。对装备状态检测、故障诊断、失效分析等领域的研究尤其深入。发表SCI论文7篇，参加行业内重要国际会议4次并作大会发言。荣获西南石油大学优秀海外引进人才、欧盟Erasmus Mundus奖学金得主、FLSmidth公司优秀产品设计师等荣誉，并兼任多个SCI期刊审稿人。参与欧盟第七框架研究项目并负责其中子课题。

本书内容包括设备维护的各类方法以及实践，前四章分别介绍了主流以及前瞻的几种维护方法，其后的章节则面向日常运营，分别从数据收集、维护计划、维护管控、维护改进、维护手段、模型构建与策略优化等方面进行了详细的讲解，并在最后两章补充了先进的设备维护系统方面的知识。不同于现有书籍强调设备状态监测与故障诊断，本书较系统地介绍了设备维护的基础知识和实践经验，深入浅出，内容连贯且覆盖面广，学科交叉性强，内容实用性突出。
本书可以作为机械类专业高年级本科生和机械工程学科研究生的学习用书，也可供工程技术人员参考。

第1章 基础性维护 001
1.1 故障维修 002
1.2 纠正性维护 002
1.3 预防性维护 003

第2章 预测性维护 008
2.1 预测性维护技术 010
2.1.1 振动监测 010
2.1.2 热成像 010
2.1.3 摩擦学 011
2.1.4 工艺参数监视 015
2.1.5 电动机分析 015
2.1.6 超声波监测 016
2.1.7 操作动力学分析 016
2.1.8 目视检查 016
2.1.9 其他技术 017
2.2 计划费用 017
2.3 预测性维护的优势 018

第3章 可靠性维护 019
3.1 基本概念和方法 020
3.2 可靠性经济学 028
3.2.1 可靠性、价格和性能的相对重要性 028
3.2.2 可靠性的资本价值 028
3.2.3 可靠性的成本影响 030
3.2.4 可靠性的分析工具 032
3.2.5 可靠性的成本计算 035

第4章 全面生产维护 037
4.1 全面生产维护的基本结构 038
4.2 设备有效性 040 
4.3 全面生产维护指标 041
4.4 全面生产维护的实施 042
4.5 常见障碍 043
4.6 促成因素 043
4.7 改进的建议 044
4.8 全面生产维护详细描述 045
4.9 全面生产维护的主要组成部分 046
4.10 全面生产维护的作用 047

第5章 维护数据的收集和分析 050
5.1 数据、信息和知识 051
5.2 维护数据 052
5.3 数据分析 053
5.4 描述性统计 054
5.4.1 数值统计 054
5.4.2 图形柱 056
5.5 推断统计 057
5.6 产品维护数据的收集 058
5.7 收集工厂维护数据 058

第6章 维护计划和安排 062
6.1 维护计划员和主管 063
6.2 主管岗位描述 064
6.3 计划员职位描述 064
6.4 计划员的工作技能 065
6.5 计划失败的原因 066
6.6 计划的好处 067
6.7 维护计划 067
6.8 维护计划的数字化 070

第7章 维护库存和采购 072
7.1 库存系统要求 073
7.2 组织维修库房 074
7.3 存货成本及控制 075

第8章 维护控制 077
8.1 维护控制的功用 078
8.2 维护控制的流程 079
8.3 维护控制的功能结构 081
8.4 工单系统 081
8.5 工单系统流程 085
8.6 有效地维护控制系统所需的工具 087

第9章 维护工作改进 090
9.1 工作改进的五个步骤 093
9.2 图表绘制技术 094
9.2.1 流程图 094
9.2.2 多重活动图 095
9.3 操作轨迹的四大原则 097
9.4 工作改进在维护中的应用 099
9.5 维护工作启动 099
9.6 维护工作度量 101
9.7 关键绩效指标 102

第10章 维护工程师的工具 109
10.1 简化的失效模式和影响分析 110
10.2 故障树分析 115
10.3 因果分析 116
10.4 事件顺序分析 117
10.5 五个原因 118
10.6 统计分析工具 119
10.6.1 帕累托分析 119
10.6.2 80/20 规则 120
10.6.3 因果图 120
10.6.4 控制图 122
10.6.5 直方图 123
10.6.6 散点图 127

第11章 维护工人的等级评估 130
11.1 有效薪资计划的好处 131
11.2 工作评估的一般原则 131
11.3 传统因素 131
11.4 因素的相对权重 132
11.5 工作评估分析 132
11.6 评估工作 135
11.7 常见要素定义 135 
11.8 确定工作类别 137
11.9 不同类别薪资水平的确定 138

第12章 维护模型和建模过程 141
12.1 模型介绍 142
12.2 模型构建 144
12.2.1 数学公式和分类 144
12.2.2 数学模型的分类 146
12.3 建模方法 146
12.4 数学建模过程 148
12.5 统计与概率观点 151
12.6 维护决策问题建模 152

第13章 维护策略优化方法 153
13.1 可靠性模型评估 154
13.1.1 回归和最大似然方法 154
13.1.2 不确定性影响的可靠性模型 156
13.2 维护性能 157
13.3 基于仿真的维护框架 159
13.3.1 统一框架 159
13.3.2 维护策略 159
13.3.3 不确定性影响的维护性能 162
13.3.4 案例研究 163

第14章 针对随机失效的检查策略 167
14.1 基本检验模型 169
14.2 基本检验模型的扩展 170
14.2.1 单组件系统检验模型 170
14.2.2 多组件系统检验模型 176
14.3 条件维护模型 177

第15章 根本原因分析 180
15.1 概念和方法 181
15.2 管理问题解决过程 183
15.2.1 A3 流程 185
15.2.2 根本原因分析的简单流程 186
15.2.3 根本原因分析的正式流程 188
15.3 根本原因分析方法 189
15.3.1 识别潜在根本原因分析的事件 191
15.3.2 报告问题 191
15.3.3 澄清问题 192
15.3.4 确认事实 194
15.3.5 收集整理数据和物证 194
15.3.6 设计审查 195
15.3.7 程序审查 196

第16章 集成式电子维护与智能维护系统 200
16.1 视情维护技术及发展状况 202
16.2 集成式电子维护系统及现状 203
16.3 电子维护技术框架 204
16.4 基于Watchdog Agent 的智能维护系统 206
16.4.1 R2M-PHM 平台 207
16.4.2 系统架构 207
16.4.3 用于多传感器性能评估和预测的工具箱 208
16.4.4 维护决策支持系统 212
16.5 用于高级电子维护的技术集成 213
16.5.1 通用ICT 接口 213
16.5.2 Watchdog Agent 的通用接口要求 216
16.5.3 系统用户界面需求 218
16.6 工业应用实例 219
16.6.1 复杂工业设施的电子维护系统 219
16.6.2 用于产品生命周期设计和管理的Watchdog Agent 技术 220
16.6.3 用于解决轴承劣化问题的Watchdog Agent 技术 221
16.7 电子维护应用系统面临的挑战 224

第17章 基于计算机的维护管理系统 226
17.1 基于计算机的维护管理系统的功能 227
17.2 基于计算机的维护管理系统的文件 227
17.3 基于计算机的维护管理系统的使用 233
17.4 基于计算机的维护管理系统的适用性 240
17.5 基于计算机的维护管理系统的不适用之处 241
17.6 基于计算机的维护管理系统的失效 242