基于TOC的设备维修管理模式（策略）初探

      TOC（theory of constraints）是以色列物理学家 Eliyahu M.Goldratt 博士创立的基于“约束”的管理理论，该理论提出了（主要）在制造企业经营生产活动中定义和消除制约因素的一些规范化的方法，以实现整体效益最大化和持续改进。本文将根据TOC的基本原理，对如何构建实现整体效益最大化和持续改进的维修管理模式要点和框架进行初步探讨。LiQ设备管理大视野

一． TOC的主要内容LiQ设备管理大视野
（一）TOC的产生背景LiQ设备管理大视野
      TOC首先是作为一种制造管理理念出现，最初被人们理解为对制造业进行管理、解决瓶颈问题的方法，后来几经改进，发展出以"产销率、库存、运行费"为基础的指标体系，逐渐形成为一种面向增加产销率而不是传统的面向减少成本的管理理论和工具，并最终覆盖到企业管理的所有职能方面。1991年TOC又发展出用来逻辑化、系统化解决问题的"思维过程"（Thinking Process,TP）。所以，今天的TOC，它既是面向产销率的管理理念，又是一系列的思维工具。TOC的简要形成过程如图1－1所示。LiQ设备管理大视野
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图1－1TOC的简要形成过程LiQ设备管理大视野

（二）TOC的基本思想LiQ设备管理大视野
1.TOC强调必须把企业看成一个系统，从整体效益出发来考虑和处理问题；LiQ设备管理大视野
2. 一切妨碍企业实现整体目标的因素都是约束； LiQ设备管理大视野
3．整个系统的产出是由约束（瓶颈）资源的能力决定的。约束是多方面的，既有物质型的，如市场、物料、能力、工作流程、资金等；也有非物质型的，如企业文化、管理体制、员工行为等，其中，市场、物料和能力是主要的约束； LiQ设备管理大视野
4. 对大多数环节所进行的大多数改进对整个系统是无益的。系统的整体改进不等于各个分环节的改进之和； LiQ设备管理大视野
5. 根据市场需求在整个工厂平衡物料的流动，目标是在瓶颈区进行等同于市场需求的流动；LiQ设备管理大视野
6. 任何系统至少存在着一个约束（瓶颈），把重点放在瓶颈工序上，提高瓶颈工作中心的利用率，从而得到最大的有效产出；LiQ设备管理大视野
7．约束资源是动态变化的。LiQ设备管理大视野

（三）TOC几个主要概念LiQ设备管理大视野
1． 瓶颈资源与非瓶颈资源LiQ设备管理大视野
      瓶颈资源是指能力等于或底于需求的资源；非瓶颈资源是指能力高于需求的资源。LiQ设备管理大视野
2．企业目标和衡量标准LiQ设备管理大视野
      TOC认为一个企业的最终目标是在现在，也在将来赚取更多的利润。为实现这一目标，可以有三条途径（三个中间衡量指标）：增加产销率（Throughput），减少库存（Inventory），减少运营费用（Operating Expense）。这三条途径中，正如Dr. Goldratt所说，减少库存和减少运营费用会碰到最低减少到零的限制，而对于通过提高产销率来取得更多利润的可能性，则是无穷无尽的。LiQ设备管理大视野
      产销率（Throughput，T）是通过产销活动获取金钱的速率。LiQ设备管理大视野
      库存（Inventory，I）是一切暂时不用的资源。LiQ设备管理大视野
      运行费（Operating Expenses，OE）是生产系统将库存转化为产销量的过程中的一切费用。LiQ设备管理大视野

（三）TOC的五大核心步骤LiQ设备管理大视野
      为了切实地实现系统效益最大化和持续改进，TOC提出了识别和解决“约束”的五大核心步骤，即：LiQ设备管理大视野
1．找出（Identify）系统中存在哪些约束；LiQ设备管理大视野
2．最大限度利用瓶颈，即提高瓶颈利用率；LiQ设备管理大视野
此步骤要给出解决第一步中所提出的种种问题的具体办法，从而实现有效产出的增加。LiQ设备管理大视野
3．使企业的所有其他活动服从于第二步中提出的各种措施；LiQ设备管理大视野
这样，才可以实现系统其他部分与约束部分同步，从而充分利用约束部分的生产能力。LiQ设备管理大视野
4．打破瓶颈，即设法把第一步中找出的瓶颈转移到别处，使它不再是企业的瓶颈；LiQ设备管理大视野
第五步，重返第一步，别让惰性成了瓶颈，即持续改善。LiQ设备管理大视野

（四）TOC的思维流程(Thinking Process，TP)LiQ设备管理大视野
      为了更好完成五大核心步骤任务，TOC发展了思维流程(Thinking Process，TP)和一系列工具，也就是利用逻辑的因果关系思考问题的前因后果，并画成不同的图，邀请相关的人应用现有直觉和经验来思考和解决问题，并用它来沟通，以化解不同想法引起的冲突。LiQ设备管理大视野
      TOC的思考流程（工具）：（1）当前现实树；（2）消雾法；（3）未来现实树；（4）必备树；（5）转变树。LiQ设备管理大视野

二．基于TOC的维修管理模式LiQ设备管理大视野
（一）主要维修管理模式和策略LiQ设备管理大视野
1.事后维修（BM: Breakdown Maintenance）：指设备故障发生后的维修。适用于故障后果不严重，不会造成设备连锁损坏、不会危及安全与环境的故障后维修。LiQ设备管理大视野
2.预防维修（PM: Preventive Maintenance）：预防维修是通过周期性的检查、分析来制定维修计划的管理方法。适用于有明显和固定损坏周期的设备整体或部件。LiQ设备管理大视野
3.状态维修（预知维修）（CBM）：状态维修是对设备进行状态检测，根据检测信息而进行维修决策的管理模式。状态维修适用于可实施状态监测，监测信息可准确定位故障，且实施设备监测防止故障发生比事后维修或其他预防维修更经济的设备。 LiQ设备管理大视野
4.点检定修：点检定修是按照一定规则由操作人员和专职点检人员对设备进行的人工巡回检查，了解设备故障倾向，再进行维修计划决策的管理系统。LiQ设备管理大视野
5.改善维修（CM）：改善维修是通过对设备部件进行修复性的修理，包括零件更换、尺寸补充、性能恢复等手段，使设备损坏的部件得到修复的活动。改善维修主要针对处于耗损故障阶段的设备，以及设备先天不足，经常出现重复性故障的设备。LiQ设备管理大视野
6.主动维修：主动维修是一种不拘泥原来设备结构，从根本上消除故障隐患的带有设备改造形式，即逢修比改的维修方式。LiQ设备管理大视野
7.可靠性为中心的维修（RCM）：可靠性为中心的维修属于第三代有代表性的维修管理模式。强调将可靠性、故障后果作为制定维修策略的主要依据，综合考虑维修经济性，运用判断逻辑流程进行决断的一种维修管理模式。可靠性为中心的维修多用于故障后果严重，甚至出现安全、环境后果的设备体系。LiQ设备管理大视野
8.以利用率为中心的维修（ACM）：以利用率为中心的维修是按照设备故障对利用率的影响排序，维修策略偏重于故障对利用率大的设备。以利用率为中心的维修适用于任何设备。LiQ设备管理大视野
9.费用有效性维修（CEM：Cost Effective Maintenance）:是通过维修作业的效益分析选择维修策略的管理方式。LiQ设备管理大视野
10.全面质量维修（TQMain）:全面质量维修被认为是持续改善设备流程及生产过程涉及的所有要素的技术和经济效率的方法。全面质量维修是监测、控制生产过程、工作条件、生产成本、质量缺陷的所有偏差的原因，包括设备的劣化、发生机理、潜在故障，在这些要素真正超出产品允许范畴之前及时加以制止，使设备或某一部件得到修复一新。而所有这一切又该在保持单位产品成本不断降低的情况下进行。LiQ设备管理大视野
11.其他维修模式：其他维修模式还有：风险维修（RBM）、全面计划质量维修（TPQM）、精益维修（LM）、适应性维修（AM）、资金为中心的维修管理（MCM）、价值驱动维修（VDM）、赛车是维修（PIT STOP）等等。LiQ设备管理大视野
      由上可知，设备维修管理模式和策略非常丰富，并还处在不断发展中。总体上来说，这些模式和策略都是从强调预防性、可靠性、经济性、设备利用率、维修质量、产品质量、安全环保等一个方面，或几个方面考虑来设计维修管理模式和策略。设备维修管理模式和策略涉及的范围已远远超出的设备管理本身。但对于如何通过抓住主要核心问题，采用简单有效的方法，而使系统整体效益最大化和持续改进的设备维修管理模式和策略的探讨则不多。LiQ设备管理大视野

（二）基于TOC（整体效益最大化和持续改进）的设备维修策略的选择LiQ设备管理大视野
      我们知道TOC其应用核心之一就是提出了识别并解决制约因素（约束资源）的五大核心步骤，下面本文就基于TOC五大核心步骤思想来进行维修管理策略选择的讨论。LiQ设备管理大视野
      第一步，确认（Identify）系统约束；LiQ设备管理大视野
      TOC认为一切妨碍企业实现目标的因素都是约束，约束是多方面的，有市场、物料、能力、流程、资金、管理理念、体制，员工行为等，其中，市场、物料和能力是主要的约束，但对整个企业系统有较大影响的往往只有少数几个约束。生产领域制约因素一般来自物料、人员、设备等，约束主要还是来自设备。LiQ设备管理大视野
      对于物质型约束资源确认一般还是不困难的，对设备而言，可根据设备的产能来判断“瓶颈”所在。首先根据所要生产的产品数量、交货时间、工艺特性和设备的有关数据进行计算分析，可初步判断约束的区域，上机生产后，再看哪儿积压的在制品库存最多，此即为约束所在。LiQ设备管理大视野
      如果约束资源的不能通过简单方法进行判断时，可通过做出整个流程图（或展开的流程图），运用头脑风暴、排列图（帕累托图）、因果图、因果矩阵、过程失效模式及后果影响分析（FMFA）等工具，对比供需关系，进行严格的逻辑分析，必要时可借助数量分析工具找出瓶颈工序/设备。LiQ设备管理大视野
      约束不能容易地被识别出来时，特别是当约束是企业某些不同"环节"之间的相互关系时，还可运用TOC的TP和工具来找出核心问题（即约束资源）或核心冲突。LiQ设备管理大视野
      第二步，对约束资源进行分类；LiQ设备管理大视野
      对设备而言，约束可以是一工序、一工作中心，或一台设备。为了提高设备维修策略的针对性，我们可根据约束资源的约束程度不同，把约束资源分为主约束资源（设备）、次约束资源（设备）。如有必要可进一步再细分。LiQ设备管理大视野
      第三步，一切从系统约束出发，选择恰当的设备维修策略，并配以其他一些措施，使系统约束有效产出最大化，即系统整体效益最大化。LiQ设备管理大视野
      首先，根据系统约束分类，选择恰当的设备维修策略。原则上，对于系统主约束项设备，采用最高级别的设备维修策略，特别是流程型企业。主要根据设备的有效产出最大化原则来选择维修策略，或策略组合。比如，PM（预防维修）、CBM(I)、RCM、CM、主动维修、机会维修、“总成”替换、TQMain、PIT STOP等等，以及从优配置其他相关资源（人力、维修设施、备件等等）；LiQ设备管理大视野
      对于次级约束资源/设备，维修策略级别则应次之；LiQ设备管理大视野
      而对于其他系统非约束项环节、设备，主要强调经济性原则，采用较低级别的设备维修策略，以降低维修费用。比如，BM、CBM(Ⅲ)、点检定修等等。LiQ设备管理大视野
      在实际工作中可在上述划分基础上，再结合考虑设备故障特征、设备停机生产损失、设备故障后果和设备故障预防和排除费用等因素，再进一步细化，确定不同设备的维修策略或组合。LiQ设备管理大视野
      其次，仅仅依靠设备本身优化的维修模式和策略，还难于使系统约束有效产出达到最大，还必须采取其他一些措施：（1）设置时间缓冲。多用于单件小批生产类型。即在瓶颈设备前道工序的完工时间与瓶颈设备的开工时间之间设置一段缓冲时间；（2）在制品缓冲。多用于成批生产类型，其位置与数量确定的原则与方法同（1）；（3）在瓶颈设备前设置质检环节；（4）统计瓶颈设备的产出的废品率；（5）找出废品的原因并根除之；（6）对返修或返工的方法进行研究改进。LiQ设备管理大视野
      第四步，打破（Elevate）瓶颈，即设法把第一步中找出的瓶颈转移到别处，使它不再是企业的瓶颈；LiQ设备管理大视野
      采用主动维修策略，或进行技术改造，以及其他一些相应的措施消除系统约束。例如，某台机器是约束，可采用：快速换模，缩短设备调整和操作时间、进行技术改造提高设备产能、改进流程、加班、增加操作人员，以及增加机器等等。LiQ设备管理大视野
      第五步，重返（Repeat）第一步，开始新的循环，持续改进。LiQ设备管理大视野

（三）控制和利用约束资源LiQ设备管理大视野
      由于现在市场变化越来越快、不确定性越来越大；消费者的需求越来越多元化、时尚化。这就导致企业的生产模式越来越倾向于订单化、多品种、小批量和快速交货，企业还需要对市场的变化做出快速反应。因此企业生产组织需要频繁变动，设备工艺等需要不断更改，随之瓶颈也会经常变动，这给瓶颈的确认、解决和管理带来挑战和困难，此时如果仅仅限于上述五个步骤来管理改进瓶颈，难度加大，且其效果也有限。LiQ设备管理大视野
      既然TOC认为，任何系统始终至少存在一个约束，那么我们可采取主动的设备维修管理策略，即对瓶颈进行主动管理利用，对设备进行彻底的更新改造，直至进行流程重组，设法使瓶颈相对固定，然后把工作重点放在瓶颈工序上，提高瓶颈工作中心的利用率，从而得到最大的有效产出。LiQ设备管理大视野
      首先，我们可以根据所确定生产模式，来划分满足不同需求的生产流程，在此基础上，可以通过以下几种原则（方式）来相对固定约束（瓶颈）区域：LiQ设备管理大视野
      1.约束（瓶颈）设在第一道工序（设备）LiQ设备管理大视野
      一般认为设备能力配置时最好在工序的末端保留一定的能力，也就是从工序末端开始依次倒推，工序设备能力逐渐降低，把瓶颈留在第一道工序。每道工序的设备能力依次比前道大，工序工时小，物流顺畅，在制品库存少，工序间库存堆积不多。LiQ设备管理大视野
      2.约束（瓶颈）设在最后一道工序（设备）LiQ设备管理大视野
      也可以把约束（瓶颈）设在最后一道工序（设备），即从工序末端开始依次倒推，工序设备能力逐渐增强，每道工序的设备能力依次比后道工序约有冗余。这样做的好处是，生产计划调度可采精益生产的“拉式”系统来进行，并可使生产能力与客户需求协调良好，提高客户的满意度。适合于按单生产、小批量、多品种的生产模式。LiQ设备管理大视野
      3.约束（瓶颈）设在企业设备管理维修能力最强的工序（设备）LiQ设备管理大视野
      显然，当我们把约束（瓶颈）设在本企业设备管理维修能力最强的工序（设备）时，可提高约束（瓶颈）设备的有效产出。LiQ设备管理大视野
      4.约束（瓶颈）设在企业设备管理维修最容易处理的地方LiQ设备管理大视野

（四）设备维修管理的绩效评价LiQ设备管理大视野
      不能衡量，就不能管理。目前国际上对设备的状况、维修及管理的评价越来越重视，对设备的状况、维修及管理的评价是设备管理的重要组成部分。评价指标也越来越丰富，其中最常用的有：RAMS（可靠性、利用率、维修性、安全性）、OEE（设备综合效率）、TEEP（完全设备有效生产率）、MTBF（平均故障间隔时间）、MTTR（平均修复时间）、维修成本占总资产价值的百分数、维修活动占计划的百分比、预防维修占维修活动时间/费用百分比等等。但总的来说，不外乎是要使设备全速运转、较短的停机维修时间、无计划外事故、生产高质量产品，以及最少的维修成本。但还没有能直接衡量系统总体效益最大化的指标。LiQ设备管理大视野
TOC的总目标是系统有效产出最大化，而系统最大的有效产出是有约束（瓶颈）决定的。也就是说整个系统只有瓶颈设备达到的最大产出是有效的，而非瓶颈设备并不需要达到最大产出，非瓶颈设备的产能必须有不同程度的冗余，其最大产出意味着系统库存增加，意味着浪费，是破坏价值。LiQ设备管理大视野
      因此，我们对设备维修管理的评价，应根据其是瓶颈，还是非瓶颈而采取不同的评价方法和评价指标。对于瓶颈区域设备采用OEE和TEEP评价较为恰当；对于非瓶颈设备，则应以最低维修费用原则进行评价。采用维修费用率、MTBF、MTTR则较为合理。LiQ设备管理大视野

（五）设备备件管理LiQ设备管理大视野
      设备备件管理的目的是，一方面备品备件的库存量要保障生产的需要，不致因备品备件缺失而影响设备的及时修复，降低生产效率；另一方面又不能因为面备品备件的库存量过大，多占用资金使成本增加。怎样在这之间取得平衡始终是个难题。目前企业设备的备品备件管理一般是根据设备的重要性，或价值的高低，对其分类进行管理，其中李葆文教授提出的“备件的3A管理”模式是较为先进的模式，将设备备件的分类管理方式进行了提升和细化。LiQ设备管理大视野
      设备备件也可根据TOC的思想来管理，即可以根据设备备件是否约束（瓶颈）资源，以及约束等级来加以分类。在此基础上再根据“备件的3A管理”模式进行分类管理。以达到在不影响生产的情况下，备件占用资金最少的目的。LiQ设备管理大视野

三．结语LiQ设备管理大视野
      经过上述分析讨论可知，基于TOC的设备维修管理模式和策略不失为一种简单有效的实现系统整体有效产出最大，而维修费用较少，进而实现系统  完整的体系还有大量的工作要做。LiQ设备管理大视野

参考文献LiQ设备管理大视野
1.李葆文.设备管理新思维新模式.3版.北京：机械工业出版社，2010LiQ设备管理大视野
2.李葆文,徐保强.规范化设备维修管理—SOON.北京：机械工业出版社，2006LiQ设备管理大视野
3.互联网有关TOC文章LiQ设备管理大视野