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机床企业必走之路 寻找最佳可靠性与经济性

2015/9/23 15:39:21              

可靠性与经济性就是一对欢喜冤家。

对消费者而言,自然是希望购买的产品既经济且可靠性又高;但如果将身份变为制造企业主,那么则希望产品的销量和利润越多越好。

不同的企业,不同品牌的产品对这个平衡点的设置各有不同,但毋庸置疑的是,由于企业的本质是以盈利为目的、运用各种生产要素向市场提供商品或服务的社会经济组织,因此在产品设计和制造过程中,就必然要在可靠性和经济性之间进行权衡。

可靠性太高,就会大幅增加设计制造成本,不符合经济性的要求,而增加的成本也会降低用户的购买愿望;可靠性太差就会大幅增加用户的维修成本和停机损失,同样不符合经济性的要求,更会打消用户的购买愿望。

可靠性经济

记者日前翻阅到一份资料,重庆大学教授、机械设计制造研究所所长张根保提到数控机床可靠性经济分析的相关研究,文献中,他表示可靠性经济分析的主要目的就是为了寻找一个可靠性和经济性同时达到最优的解决方案。

他认为,可以简单地分为可靠性保证费用和由于可靠性差导致损失两个方面。随着产品可靠性的提升,保证费用升高而损失降低,这两者数据的交汇处就能达到最佳可靠性总费用。

张根保表示,当前国内的机床用户不惜花费极大的代价从国外进口高档数控机床,除了出于精度需求外,更多的是出于对最佳可靠性总费用的考虑。同时大量数据也已经印证了国产机床的可靠性水平与最佳可靠性相比还有相当大的差距,很多企业还在进行低成本竞争。因此,国内机床企业迫切需要合理有效的优化手段进行可靠性提升。

据悉,可靠性经济分析与控制主要包含可靠性经济分析数据的收集、可靠性的经济特性建模、可靠性的经济特性分析、可靠性的经济特性控制四个环节。

张根保强调,企业的生产会根据市场竞争的需要不断变化,因此,可靠性的分析与控制过程是一个动态的闭环反馈过程。通过可靠性经济分析数据收集,企业可以了解生产的实际情况,利用经济特性模型综合考虑各项决策依据,在经济特性分析后形成可靠性提升的决策,并最终通过经济特性控制反馈给企业生产过程,其中的每一个环节都需要根据企业实际情况定量分析,从而达到经济效益最优的效果。

可靠性经济分析数控主要包含产品的可靠性数据与经济性数据两个方面,具体有可靠性试验数据、用户使用数据、售后维修数据以及产品检测数据。

“尽管提高产品的可靠性会产生一定的费用,但它与产品经济性之间并不是矛盾对立的。”在张根宝看来,在经济学中,效用指的是消费者通过消费使自己的需求得到满足的度量,因此可靠性也存在相应的效用。产品可靠性的效用随产品可靠性的提升存在着效用曲线,可靠性越高,可靠性效用也越高,但边际效用却在递减。

比如平均无故障工作时间三个月的机床提升到平均无故障工作一年,用户会觉得机床的可靠性变化很大,效用增加明显。然而,将平均无故障工作时间两年提升到三年,用户却未必能够感觉到两者的明显差异。

确实,从三个月到一年,平均无故障时间每提升一个月,用户都能直观地感觉到机床可靠性的变化,这种变化就是边际效用,与直接经济效益、主观使用感受等多方因素有关。而从两年到三年,这种边际效用就会弱化很多。

因此,前者可靠性的提升可以被认为是产品附加值的提高,消费者也愿意为此买单,而后者在张根宝看来是多余的。

智能化要求高可靠性

不过当前智能制造已经成为国际制造领域一种新的趋势。2011年德国在汉诺威博览会提出“第四次工业革命”(工业4.0)如今已经进入实施阶段。

北京机床研究所所长刘炳业表示,“第四次工业革命”的目标是工厂智能化。2013年美国以制造业回流为主题,开启智能时代的再工业化。日本在柔性制造的基础上,形成了当今比较成熟的智能化制造技术。中国目前制造业劳动力成本的不断上升,一些地区出现的“用工荒”也迫使制造企业向智能化方面转型。

智能化制造技术的大趋势,要求机床必须适应其使用要求,最典型的应用特征是要求各种配置的高可靠性,作为智能制造最基本的组成部分,机床设备的可靠性成为最主要的考核指标。

而对于用户企业来说,效用的直接体现就是设备的可用性,在市场周期的影响下,年度生产总是存在一定的空闲期。因此,生产期设备连续工作的能力成为影响效用与边际效用的关键。

这里,可用性具体是指产品在任意时刻需要和开始执行任务时,处于可使用或者可工作的程度。如果把可用性的概率度量成可用度,其计算方法为产品的平均故障间隔时间与平均故障间隔时间和平均修复时间的和之比,或者说是反应产品能工作时间与产品能工作时间、不能工作时间总和之比。在这种状态下,定期维护保养措施以及人力资源调配等设备的外部条件能得到充分地发挥。

虽然,产品可靠性越高,可靠性保证成本也越高,但两者却非线性关系,同样也存在边际成本。

比如一台平均无故障工作100小时的机床提高到200小时,可能只需要选用质量较高的零部件就可以实现,成本变化不大。

但是,如果将一台平均无故障工作时间2000小时的机床提高到2100小时,原有的零部件可靠性水平都已经很高的情况下,只能选用更高价的替代品或者彻底地改进产品的设计和制造过程,如此可靠性提升成本必然大幅增加。.

结合边际效用,产品可靠性提升决策就显得尤为重要了。可靠性低时,边际效用高而边际成本低,提升可靠性能够事半功倍,反之则可能同样造成冗余。

但目前国内机床产品的平均可靠性水平整体偏低,产品的可靠性对于用户的设备采购决策影响很大,直接决定了机床的销量。在市场竞争的压力下,企业必须不断地对产品的可靠性进行提升,以确保自身的生存和发展。

特别是在当前行业转型升级的进程中,国内机床制造企业都把竞争的重心放到了中高档数控机床市场的比拼上,而与国外竞争对手相比,稳定性和精度的保持性一直是国内机床企业的软肋,用户对产品可靠性和经济效益期望不断提高,机床的可靠性也必须随之提升。反之,在平均可靠性水平较低的情况下,产品的边际效用高,能够将产品可靠性做好的机床企业就能够在行业中脱颖而出,得到用户的广泛认同,在竞争中占据主导地位。

标签:机床
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