一、机电设备大修的基本概念
1、设备大修的定义
在设备预防性计划修理类别中，设备大修是工作量最大、修理时间较长的一类修理。设备大修就是将设备全部或大部分解体，修复基础件，更换或修复机械零件、电器零件，调整修理电气系统，整机装配和调试，以达到全面清除大修理前存在的缺陷，恢复规定的性能与精度。
对设备大修，不但要达到预定的技术要求，而且要力求提高经济效益。因此，在修前应切实掌握设备的技术状况，制订切实可行的修理方案，充分做好技术和生产准备工作；在施工中要积极采用新技术、新材料、新工艺和现代管理方法，做好技术、经济和组织管理工作，以保证修理质量，缩短停修时间，降低修理费用。
在设备大修中，要对设备使用中发现的原设计制造缺陷，如局部设计结构不合理、零件材料设计使用不当、整机维修性差、拆装困难等，可应用新技术、新材料、新工艺去针对性地改进，以期提高设备的可靠性。也就是说，通过“修中有改、改修结合”来提高设备的技术素质。
2、设备大修的内容和技术要求
（1）设备大修的内容。设备大修一般包括以下内容：
①对设备的全部或大部分部件解体检查；
②编制大修理技术文件，并作好备件、材料，工具、技术资料等各方面准备；
③修复基础件；
④更换或修复零件；
⑤修理电气系统；
⑥更换或修复附件；
⑦整机装配，并调试达到大修理质量标准；
⑧翻新外观；
⑨整机验收。
除上述内容外，还应考虑以下内容：对多发性故障部位，可改进设计来提高其可靠性；对落后的局部结构设计、不当的材料使用、落后的控制方式等，视情进行改造；按照产品工艺要求，在不改变整机的结构状况下，局部提高个别主要零件的精度。
（2）设备大修的技术要求。对设备大修的技术要求，尽管各类机电设备具体的大修技术要求不同，但总的要求应是：
①全面清除修理前存在的缺陷；
②大修后应达到设备出厂的性能和精度标准。在实际工作中，应从企业生产需要出发，根据产品工艺的要求，制订设备大修质量标准并在大修后达到该标准。
二、维修前的准备工作
修前准备工作完善与否，将直接影响到设备的修理质量、停机时间和经济效益。设备管理部门应认真做好修前准备工作的计划、组织、指挥、协调和控制工作，定期检查有关人员所负责的准备工作完成情况，发现问题应及时研究并采取措施解决，保证满足修理计划的要求。
如图6-1所示为修前准备工作程序。它包括修前技术准备和生产准备两方面的内容。
图6-1 修前准备工作程序
注：实线为程序传递路线，虚线为信息反馈路线
1、修前技术准备
设备修理计划制定后，主修技术人员应抓紧做好修前技术准备工作。对实行状态监测维修的设备，可分析过去的故障修理记录、定期维护、定期检查和技术状态诊断记录，从而确定修理内容和编制修理技术文件。定期维修的设备，应先调查修前技术状态，然后分析确定修理内容和编制修理技术文件。对精、大、稀设备的大修理方案，必要时应从技术和经济方面做可行性分析。设备修前技术准备的及时性和正确性是保证修理质量、降低修理费用和缩短停机时间的重要因素。
修前技术准备工作内容主要有修前预检、修前资料准备和修前工艺准备。
（1）修前预检。修前预检是对设备进行全面的检查，它是修前准备工作的关键。其目的是要掌握修理设备的技术状态（如精度、性能、缺损件等），查出有毛病的部位，以便制定经济合理的修理计划，并做好各项修前准备工作。预检的时间不宜过早，否则将使查得的更换件不准确、不全面，造成修理工艺编制得不准确。预检过晚，将使更换件的生产准备周期不够。因此须根据设备的复杂程度来确定预检的时间。一般设备宜在修前三个月左右进行。对精、大、稀以及需结合改造的设备宜在修前六个月左右进行。通过预检，首先必须准确而全面地提出更换件和修复件明细表，其提出的齐全率要在80％以上。特别是铸锻件、加工周期长的零件以及需要外协的零件不应漏提。其次对更换件和修复件的测绘要仔细，要准确而齐全地提供其各部分尺寸、公差配合、形位公差、材料、热处理要求以及其他技术条件，从而保证提供可靠的配件制造图样。
预检可按如下步骤进行：
①主修技术员首先要阅读设备说明书和装配图，熟悉设备的结构、性能和精度要求。其次是查看设备档案，从而了解设备的历史故障和修理情况；
②由操作工人介绍设备目前的技术状态，由维修工人介绍设备现有的主要缺陷；
③进行外观检查，如导轨面的磨损、碰伤等情况，外露零部件的油漆及缺损情况等；
④进行运转检查。先开动设备，听运转的声音是否正常，详细检查不正常的地方。打开盖板等检查看得见的零部件。对看不见怀有疑问的零部件则必须拆开检查。拆前要做记录，以便解体时检查及装配复原之用。必要时尚需进行负荷试车及工作精度检验；
⑤按部件解体检查。将有疑问的部件拆开细看是否有问题。如有损坏的，则由设计人员按照备件图提出备件清单。没有备件图的，就须拆下测绘成草图。尽可能不大拆，因预检后还需要装上交付生产；
⑥预检完毕后，将记录进行整理，编制修理工艺准备资料；如：修前存在问题记录表、磨损件修理及更换明细表等。
（2）修前资料准备。预检结束后，主修技术员须准备更换零部件图样，结构装配图，传动系统图，液压、电器、润滑系统图，外购件和标准件明细表以及其他技术文件等。
（3）修前工艺准备。资料准备工作完成后，就需着手编制零件制造和设备修理的工艺规程，并设计必要的工艺装备等。
2、修前生产准备
修前生产准备包括：材料及备件准备；专用工、检具的准备以及修理作业计划的编制。充分而及时地做好修前生产准备工作，是保证设备修理工作顺利进行的物质基础。
（1）材料及备件的准备。根据年度修理计划，企业设备管理部门编制年度材料计划，提交企业材料供应部门采购。主修技术人员编的“设备修理材料明细表”是领用材料的依据，库存材料不足时应临时采购。
外购件通常是指滚动轴承、标准件、胶带、密封件、电器元件、液压件等。我国多数大、中型机器制造企业将上述外购件纳入备件库的管理范围，有利于维修工作顺利进行，不足的外购件再临时采购。
备件管理人员按更换件明细表核对库存后，不足部分组织临时采购和安排配件加工。铸、锻件毛坯是配件生产的关键，因其生产周期长，故必须重点抓好，列入生产计划，保证按期完成。
（2）专用工、检具的准备。专用工、检具的生产必须列入生产计划，根据修理日期分别组织生产，验收合格入库编号后进行管理。通常工、检具应以外购为主。
（3）设备停修前的准备工作。以上生产准备工作基本就绪后，要具体落实停修日期。修前对设备主要精度项目进行必要的检查和记录，以确定主要基础件（如导轨、立柱、主轴等）的修理方案。
切断电源及其它动力管线，放出切削液和润滑油，清理作业现场，办理交接手续。
3、修理作业计划的编制及劳动定额估算
修理作业计划是主持修理施工作业的具体行动计划，其目标是以最经济的人力和时间，在保证质量的前提下力求缩短停歇天数，达到按期或提前完成修理任务的目的。
修理作业计划由修理单位的计划员负责编制，并组织主修机械和电气的技术人员、修理工（组）长讨论审定。对一般中、小型设备的大修，可采用“横道图”或作业计划加上必要的文字说明；对于结构复杂的高精度、大型、关键设备的大修，应采用网络计划。
（1）流水作业原理
①工程施工组织方式
在组织多台设备同时大修，大修可以划分为若干个工程区段，可采用依次施工、平行施工和流水施工三种施工组织方式。
现以某设备维修为例，对上述三种施工组织方式分别加以说明。
案例一 某设备大修工程需完成甲、乙、丙、丁 4 台型号、规格完全相同的设备维修。每台设备的维修工艺均可划分为拆卸、制造零件、安装和调试运行 4 个施工过程。每个施工过程所需班组人数和工作持续时间分别为：拆卸10人4天 ；制造零件8人4天；安装10人4天；调试运行5人4天。
1）依次施工
依次施工也称顺序施工，是将整个大修工程的维修过程分解成若干个施工过程，按照一定的施工顺序，前一个施工过程完成后，后一个施工过程开始施工；或前一个工程完成后，后一个工程才开始施工。
案例一 采用依次施工时其施工进度安排如表6-1所示。
表6-1 依次施工进度安排
| 施工过程 | 班组人数 | 施工进度 | |||||||||||||||
| 4 | 8 | 12 | 16 | 20 | 24 | 28 | 32 | 36 | 40 | 44 | 48 | 52 | 56 | 60 | 64 | ||
| 拆卸 | 10 | — | — | — | — | ||||||||||||
| 制造零件 | 8 | — | — | — | — | ||||||||||||
| 安装 | 10 | — | — | — | — | ||||||||||||
| 调试运行 | 5 | — | — | — | — | ||||||||||||
依次施工是一种最基本、最原始的施工组织方式。依次施工组织方式具有以下特点：
a、没有充分利用工作面，工期长。
b、工作队没有实现专业化施工，不利于提高安装质量和劳动生产率。
c、单位时间内投入的资源数量比较少，有利于资源供应的组织工作。
d、施工现场的组织、管理比较简单。
2）平行施工
在维修任务紧迫、工作面允许以及资源能够保证供应的条件下，可以组织几个相同的工作队，在同一时间、不同的空间上进行维修施工，这样的施工组织方式称为平行施工组织方式。
案例一采用平行施工时其施工进度安排如表6-2所示。
表6-2 平行施工进度安排
平行施工组织方式具有以下特点：
a、充分利用了工作面，争取了时间，缩短了工期。
b、工作队没有实现专业化生产，不利于提高维修质量和劳动生产率。
c、单位时间内投入施工的资源数量大，现场临时设施也相应增加。
d、施工现场组织、管理难度大。
3）流水施工
流水施工是将维修工程划分为工程量相等或大致相等的若干个施工段，然后根据施工工艺的要求将各施工段上的工作划分成若干个施工过程，组建相应专业的施工队，相邻两个施工队组按施工顺序相继投入施工，在开工时间上最大限度的、合理的搭接起来的施工组织方式。每个专业队组完成一个施工段上的施工任务后，依次连续地进入下一个施工段，完成相同的施工任务，保证施工在时间上和空间上有节奏地、均衡地、连续地进行下去。
案例一采用流水施工时其施工进度安排如表6-3。
表6-3 流水施工进度安排
从表6-3中可以看出流水施工所需总时间比依次施工短，各施工过程投入的资源（劳动力）比较均匀，各施工班组能连续的、均衡的施工，科学的利用了工作面，争取了时间，计算总工期合理。它吸收了依次施工和平行施工的优点，克服了两者的缺点。它是在依次施工和平行施工的基础上产生的，是一种以分工为基础的协作，为现场文明施工和科学管理，创造了有利条件。
②流水施工的技术经济效果
实践表明，在所有的生产领域中，流水作业法是组织产品生产的理想方法。流水施工也是项目施工最有效的科学组织方法。流水施工是在依次施工和平行施工的基础上产生的，是一种以专业分工为基础的协作。它既克服了依次施工、平行施工的缺点，又具有它们两者的优点，是一种先进的、科学的施工组织方式，其显著的技术、经济效果，可以归纳为以下几点：
a、施工工期合理，能早日发挥经济效益。
b、有利于劳动组织的改善及操作方法的改进，从而提高了劳动生产率。
c、专业化的施工可提高维修工人的技术水平，提高维修质量。
d、工人技术水平和劳动生产率的提高，可减少用工量和施工临时设施的建造量，从而降低工程成本。
e、可以保证维修工具和劳动力得到充分、合理的利用。
③流水施工表达方式
流水施工的表达方式有横道图和网络图两种，这里重点介绍横道图。
④流水施工参数
在组织流水施工时，用以表达流水施工在工艺流程、空间布置和时间安排等方面开展状态的参数，称为流水参数。它主要包括工艺参数、空间参数和时间参数三类。
1）工艺参数
在组织流水施工时，用以表达流水施工在施工工艺上开展顺序及其特征的参量，称工艺参数。具体的说工艺参数是指一组流水施工中施工过程的个数。
在维修工程项目施工中，施工过程所包括的范围可大可小，既可以是分部工程、分项工程，又可以是单位工程、单项工程。它是流水施工的基本参数之一。
施工过程数用n表示，施工过程划分得数目多少、粗细程度一般与下列因素有关：
a、施工进度计划的性质和作用。对大修工程进度计划、其施工过程划分可粗些，综合性大些。对于项修或者小修工程进度计划，其施工过程划分应具体、详细。
b、劳动组织及劳动量大小。施工过程的划分与施工队组及施工习惯有关。如拆卸、安装施工，可合也可分，因为有些班组是混合班组，有些班组是单一工种班组。施工过程的划分还与劳动量的大小有关。劳动量小的施工过程，组织流水施工有困难，可与其他施工过程合并。这样可使各个施工过程的劳动量大致相等，便于组织有节奏流水施工。
c、在组织流水施工时，每一个施工过程均应组织相应的专业施工队，有时为了组织流水施工的需要，一个施工过程可能会组织多个专业共作队，专业工作队数目用表示，一般>n。
2）空间参数
在组织流水施工时，用以表达流水施工在在空间布置上所处状态的参数，称为空间参数。空间参数主要包括工作面和施工段数。
a、工作面。某维修工人在维修过程中必须具备一定的活动空间和场地，这个活动空间和场地称为工作面。
b、施工段数。为了有效的组织流水施工，通常把维修工程划分成若干个工作段落，这些施工段落的数目称为施工段数。施工段数，通常用m表示。它是流水施工的基本参数之一。
3）时间参数
在组织流水施工时，用以表达流水施工在时间排序上的参数，称为时间参数。时间参数主要包括流水节拍、流水步距、平行搭接时间、组织间歇时间、工期等。
a、流水节拍。在组织流水施工时，每个专业工作队在各个施工段上完成相应得施工任务所需的工作持续时间，称为流水节拍，通常用来表示。它是流水施工的基本参数之一。
该值的确定可通过估算或者经验比较得到。
b、流水步距。在组织流水施工时，相应两个专业工作队在保证施工顺序、满足连续施工、最大限度的搭接和保证工程质量要求的条件下，相继投入施工的最小时间间隔，成为流水步距。流水步距用来表示，流水步距不包括搭接时间和间隙时间，它是流水施工的基本参数之一。
c、平行搭接时间。在组织流水施工时，有时为了缩短工期，在条件允许下，如果前一个专业工作队完成部分施工任务后，能够提供后一个工程队提前进入施工的条件，两者在同一施工段上平行搭接施工。这个搭接时间称为平行搭接时间，通常用来表示。
d、间隙时间。间隙时间是指流水施工中某些施工过程完成后要有必要的验收时间，或者如某些外协件，运输时间等。一般用来表示。
e、工期。是指为完成一项工程任务或一个流水施工所需的全部工作时间。一般用T表示。
⑤流水施工的基本方式
在流水施工中，流水节拍的规律不同，流水施工的步距、施工工期的计算方法也不同，有时甚至影响各个施工过程成立专业队组的数目。由于维修工程的多样性，各分部分项工程量差异较大，要使所有的流水施工都组织统一的流水节拍是有困难的。在多数情况下，各施 工过程的流水节拍不一定相等，甚至一个施工过程本身在各施工段上的流水节拍也不相等，因此形成了不同节奏特征的流水施工。根据各施工过程之间流水节拍的特征不同，流水施工可以分为等节奏流水施工、异节奏流水施工和无节奏流水施工三种组织方式。
1）等节奏流水施工
在组织流水施工时，如果所有的施工过程在各个施工段上的流水节拍彼此相等，这种流水施工组织方式称为等节奏流水施工，也称固定节拍流水或全等节拍流水。等节奏流水施工是最理想的组织流水方式，因为这种组织方式能够保证专业队的工作连续、有节奏，可以实现均衡施工，从而最理想的达到组织流水作业的目的。在可能的情况下，应尽量采用这种流水方式组织流水。其基本特点如下。
a、所有流水节拍都彼此相等。如果有n个施工过程，流水节拍为，则：
（常数）
b、所有流水步距都彼此相等，而且等于流水节拍，即：
（常数）
c、每个专业工作队都能够连续作业，施工段没有空闲时间。
d、专业工作队数等于施工过程数目，即。
e、计算总工期：
式中 T-流水施工总工期；
m-施工段数；
-专业工作队数目；
K-流水步距；
j-施工过程编号，
案例二 某维修部对甲、乙、丙三台型号、规格完全相同的设备进行维修。每台设备的维修工艺均可划分为拆卸、制造零件、安装、调试运行4个施工过程。每个施工过程工作持续时间均为2天。现组织流水施工，确定流水步距，计算工期并绘制流水施工进度表（横道图）。
解：1）由已知条件=常数=2天，宜组织等节奏流水施工；
2）确定流水步距，由等节奏流水施工特点知K=t=2天；
3）专业工作队数目等于施工过程数目，即=n=4；
4）计算工期：
=（3+4-1）X2=12天
5）绘制流水施工进度表，如表6-4所示。
表6-4 案例二横道图
2）异节奏流水施工
在组织流水施工时，如果同一施工过程在各施工段上的流水节拍彼此相等，不同施工过程在同一施工段上的流水节拍彼此不完全相等且均为某一常数的整数倍的流水施工组织方式，称为异节奏流水施工。其基本特点如下：
a、同一施工过程在各个施工段上的流水节拍彼此相等，不同的施工过程在同一施工段上的流水节拍彼此不完全相等，但均为某一常数的整数倍；
b、流水步距彼此相等，且等于所有流水节拍的最大公约数，即：
K=最大公约数
c、各专业工作队能够保证连续施工，施工段没有空闲；
d、专业工作队数大于施工过程数，即>n，则：
式中 -施工过程j在各施工段上的流水节拍；
-施工过程j所要组织的专业工作队数；
j-施工过程编号，
e、计算总工期：
案例三 某维修部对甲、乙、丙、丁四台型号、规格完全相同的设备进行维修。每台设备的维修工艺均可划分为拆卸、制造零件、安装、调试运行4个施工过程，其流水节拍分别为4、8、8、4天，试组织流水施工，确定流水步距，计算工期并绘制流水施工进度表（横道图）。
解：1）根据流水节拍得特点判断，本分部工程宜组织异节奏流水施工；
2）确定流水步距：
3）确定专业工作队数：
=4/4=1（队）；
=8/4=2（队）；
=8/4=2（队）；
=4/4=1（队）；
=6（队）
4）计算工期
=（4+6-1）X4=36天
5）绘制流水施工进度表，如表6-5所示。
表6-5 案例三横道图
3）无节奏流水施工
在实际施工中，通常每个施工过程在各个施工段上的工程量彼此不等，各专业工作的生产效率相差较大，导致大多数的流水节拍也彼此不相等，组织有节奏的流水施工（等节奏和异节奏流水施工）比较困难。在这种情况下往往利用流水施工的基本概念，在保证施工工艺、满足施工顺序要求的前提下，按照一定的计算方法，确定相邻专业工作队之间的流水步距，使其在开工时间上最大限度的、合理的搭接起来，形成每个专业工作队都能够连续作业的流水施工方式，称为无节奏流水施工。其特点如下：
a、每个施工过程在各个施工段上的流水节拍不尽相等；
b、在多数情况下，流水步距彼此不相等，而且流水步距与流水节拍二者之间存在着某种函数关系；计算流水步距可用“流水节拍累加数列错位相减取最大差值法”。由于它是前苏联专家潘特考夫斯基提出的，所以又称潘氏方法。
c、各专业工作队都能够连续施工，个别施工段可能空闲。
d、专业工作队数等于施工过程数，即=n。
e、计算总工期
式中 T——无节奏流水施工总工期；
——j与j+1两个相邻专业工作队之间的流水步距；
——最后一个施工过程的流水节拍。
案例四 某维修部进行一次大修工程，该工程包括I（拆卸）、II（制造）、III（安装）、IV（调试）、V（检验）五个施工过程。施工时划分成四个施工段，每个施工过程在各个施工段上的流水节拍如表6-6所示。规定施工过程II（制造）完成后，其相应施工段至少要歇2天，施工过程IV（调试）完成后，其相应施工段要歇1天。为了尽早完成，允许施工过程I（拆卸）与II（制造）之间搭接施工1天，试编制流水施工方案，并画出横道图。
表6-6 流水节拍表
|
节拍 过程
施工段 | I（拆卸） | II（制造） | III（安装） | IV（调试） | V（检验） |
| ① | 3 | 1 | 2 | 4 | 3 |
| ② | 2 | 3 | 1 | 2 | 4 |
| ③ | 2 | 5 | 3 | 3 | 2 |
| ④ | 4 | 3 | 5 | 3 | 1 |
解：I、II、III、IV、V
1）根据题设条件，该工程组织无节奏流水施工。
2）计算流水步距：
a、： 3 5 7 11 0
—）0 1 4 9 12
= 3 4 3 2 -12
所以=天
b、： 1 4 9 12 0
—）0 2 3 6 11
= 1 2 6 6 -11
所以=天
c、： 2 3 6 11 0
—）0 4 6 9 12
= 2 -1 0 2 -12
所以=天
d、： 4 6 9 12 0
—）0 3 7 9 10
= 4 3 2 3 -10
所以=天
3）计算工期：
=（4+6+2+4）+（3+4+2+1）+2+1-1=28天
4）绘制流水施工进度表，如表6-7所示。
表6-7 案例四横道图
（2）劳动定额
劳动定额也是制定大修过程中的成本之一，劳动定额的制定有多种方法，如经验估工法、统计分析法、比较类推法等等，但是鉴于维修工作与生产工作的区别，这里介绍一种比较科学的方法，通过学习曲线来制定劳动定额，这里称为作业测定法。
1）学习曲线概述
在维修过程中，同一个部件的维修次数增加，单位维修工时必然呈下降趋势，而且这种趋势呈现一定的规律性，在积累了一定的资料后，可相当精确的对以后的维修工时进行估计。这种规律称为学习曲线。
2）学习曲线的数学公式。为利用学习曲线进行各种定量分析，最有效的方法是将它表述为数学解析式，可用下式来表示：
（式6-1）
式中：-维修第x台设备的直接人工工时；
x-维修的台数；
K-维修第一台设备的直接人工工时；
b-；
p-学习率
例如，对80%的学习曲线，上式中的=0.322。
3）学习率的估计。一般来说，在维修某设备的开始阶段，由于有许多其它因素的干扰，大多数企业取不到确切反映学习曲线效应的数据。经过一段时间的维修生产，状况渐趋稳定，开始收集资料。这时需要利用这些资料估计学习率，这同样可利用式6-1来进行分析计算。
设收集到维修第台时的工时和维修第台时的工时，则可得：
，，
将两式相除：，故： 式（6-2）
再从，即求得p。
案例五 已知维修第一台设备的现行工时为1000h，维修第8台设备的工时定额为512h，求维修第20台设备时的工时定额。
解：1）求学习率。根据式6-2，得
==0.322
则学习率==0.8，则学习率是80%.
2)求工时定额。根据式6-1得
==381.1h
即维修第20台设备时的工时定额为381.1h（参考）。
