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设备管理新发展:建立设备资产综合管控体系的理论和方法(上篇)——设备资产管控体系的理论背景
作者:刘德峰   发布时间:2010/8/13   阅读:7956

摘要:通过不断探索设备管理思想及方法,印证了理论和方法创新的重要性;针对理论创新的社会背景和知识条件的分析,提出中国背景下,如何发展设备资产综合管控体系。
关键词:设备资产 综合管控 信息 知识 技术 融合

  一、由设备管理思想及方法发展看理论创新的重要性

  设备管理理论和管理方法的发展,与工业生产发展和科学技术进步密切相关。在工业化初期(20世纪20年代以前)和设备还比较简单的时代,一般是设备出现故障后才进行修理,这种后来被称为事后修理的方法最初也是由操作工人来完成。但随着工业产品制造企业设备数量的增加和设备复杂程度的增加,操作者兼做修理的方式已不能满足工业生产的要求,设备维修由此走向专业化。
  20世纪20-30年代,以流水线作业为特征的社会化大生产发展迅速,机器设备的故障对生产和企业盈利造成的影响已不容忽视。如何防止故障出现以减少损失,成为一个需要解决的课题。在这种背景下,预防性维修的概念于1925年在美国出现。这个概念后来发展为预防维修(Prevention Maintenance,PM)的思想和方法,至今仍然是企业设备维修管理的重要方法之一。
  二战结束后,随着技术的发展,工业市场由传统的机械产品扩展到电器产品。电器产品输出大国美国的商用及民用电器工业走在世界前列。1947年就已经拥有125家工厂的电器行业的领军企业美国通用电器公司(General Electric Company,GE),面临着迅速扩大的市场与产品增长之间的矛盾。这就要求在不增加固定资产投资的情况下,实现生产效率的极大化。而减少停机时间和改进设备的运行效率是其中的可选择途径之一。而将设备管理与维修活动纳入到生产运行机制中,就成了这样的选择,因为分析表明,关键设备的运行效率是影响生产效率的短板之一。因此,一种强调要系统地管理设备,并对关键设备采取重点维护政策,以提高企业综合经济效益的维修管理方式,于1954年在通用电器公司被提出,这就是作为TPM管理方法基础的“生产维修”(Productive Maintenance)方法。
  时间到了20世纪60年代,为了增强东西方冷战中的军事竞争力,美国军方大肆采购军事装备。但当这些装备的维护保养费用成为制约新装备采购的经济因素时,如何维持庞大的武器库和战斗力,就不仅仅是一个单纯的国防问题,而是涉及到经济安全的国家整体安全问题。这迫使美国军方从后勤工程学观点出发,去重新审视军事装备的采办政策和维持军事力量之间的经济性关系。由此产生和发展的装备的后勤工程学方法,强调从“后勤支援”的要求出发,对设备进行系统管理,即要从传统的以维护保养维修为主的管理转为重视先天设计和制造的系统化管理,以便保证装备寿命周期的费用最经济。这是设备管理理论中“后勤工程学”产生的背景。
  出于和通用电器公司同样的原因,以化学制品、材料和能源为主营业务的大型化学品企业杜邦公司(Du Pont),于1970年倡议实施状态维修(Condition-based Maintenance,CBM)。这种维修方式以设备当前的工作状况为依据,通过状态监测手段,诊断设备健康状况,从而确定设备是否需要检修或最佳检修时机。这种方法对化学品生产企业的不间断工艺流程来说,无疑是迫切需要且优势明显的。推行这种方法的前提是数据采集和状态监测技术的应用。
  在后勤工程学中,美国国防部首次提出了寿命周期费用和寿命周期费用评价方法。这一方法在1971年被英国的丹尼斯·帕克斯作为理论基础,并结合正在兴起的价值工程、系统工程、管理工程、运筹学、质量控制等管理方法和管理技术,创建了设备综合工程学(Plant Engineering)。
  设备综合工程学的诞生,标志着设备管理由经验到科学完成了自己的理论创建,它提出的设备管理的基本理论和方法,至今都还在影响着设备管理的发展和实践。而在这一理论基础上发展和出现的诸如以可靠性为中心的维修、全员生产维护、全面计划质量维修、基于风险的检测管理,甚至最近几年出现的设备的完整性管理方法等,都是其思想和方法的扩展性应用而不是理论创新。在这一过程中,各类主要的设备管理方法,如85年前出现的预防维修,55年前出现的生产维修,45年前出现的系统化管理方法(后勤工程学),以及40年前提出的状态维修等,一直在应用实践中通过与最新技术方法的结合,拓展和深化着应用领域和管理的深度。
  但应用的拓展和深化并不是理论和管理思想的创新。设备管理基本理论和思想的创新,在1971年之后几乎无大的建树。这对设备管理的发展来说并不是一项值得骄傲的事情。而理论和方法的创新,正是工业时代社会发展难以遏制的冲动和力量所在。
  而且已有理论和方法全部产生于工业高度发达的西方社会。中国企业在接受和应用这些理论和方法的过程中,尽管取得了不错的成绩,但是我们目前在设备管理领域却面临着难于持续提高的困境。这或许从另一个角度印证了理论和方法创新的重要性。

  二、理论创新的社会背景和知识条件

  1、现代制造业的技术特征和知识背景

  现代制造业是一个高度依赖技术的产业。建立在技术物化基础上的技术装备、生产工艺或流程、乃至以产品制造为目的构建的技术系统,是制造业运行和发展的基础。它有两个鲜明的发展趋势。一是产品制造活动本身建立在技术的物化基础上,即通过技术革新和应用技术成果来获得财富及生活质量的改进,已经成为人类的基本信念和思想,而且我们相信,只要技术发展没有止境,我们获得财富和生活质量改进的努力就会一直前景光明,因而制造产品的日益复杂和智能化的技术系统会被创造出来,最终会以人造物的方式激励我们去制造更多的人造物。二是在技术的物化过程急剧加速的过程中,人和人造物的主从关系被逐渐改变并发生了异化,作为技术和技术系统物化的用来制造产品的那些技术装备或系统,变得日益复杂、日益精致、日益庞大、日益智能化且越来越难以不依赖技术可以为人所控制,人作为这些人造物的主动操纵者被逐渐塑造为伺服者。这种异化现象表现为人和人造物之间的紧张关系。越来越多工业企业中生产操作者数量的减少和维修者数量的增多,就是这种发展趋势的最好证据,而设备管理工作者对此的体验会更深刻一些。
  在哲学意义上来看,技术是人类改造外在世界以实现特定目标的方法、技艺和工具,技术的发展以人类对物质及其关系认知形成的科学知识为基础。由于上述两个趋势的存在,技术发展目前正趋向于改变人和物质的关系的状态。这到底是如何发生的?原因不在于技术和技术装备的发展,而在于现代技术装备或技术系统在发展中产生了新的因素。这个新的因素可被表述为:技术装备或技术系统运行过程中产生信息的速度,超越了我们应用已有的知识和方法去获取信息和判断信息价值的能力,或者至少我们还没有足够好的方法去对技术装备运行过程中产生的大量信息进行精确的把握和透彻的理解。
  这里涉及到我们对知识和信息的理解问题。就知识来说,它是人类认知的成果,反映的是人类的信念、常识和生活技艺,同时也是人类进行财富创造的基本方法。作为知识重要组成部分的科学技术,因成为近代社会财富创造的重要手段,而诱使人类将知识发展和应用的焦点放在了追求技术进步和技术的物化上。尽管这未必是一个宽阔的前景,但我们已经深陷于自己的选择中。人和人造物关系的异化正是这一选择的结果。这一选择的另一项并不坏的结果是,比知识和技术更古老的存在——信息,开始从矫正这种异化状态的目的出发,引发了近20年的信息技术发展浪潮。
  如果能辩证地理解知识-技术-信息的这一内在关系,就不难发现,信息技术的快速发展,本质上是企图对因技术的物化发展所异化的人和人造物的关系,进行矫正的一种努力。但至今为止,我们一般是站在技术的角度来认识和理解信息,并没有站在知识的角度对信息膨胀和信息传播加速这一显而易见的现象,进行语言学或哲学意义上的思考。

  2、信息的价值和它的知识性质

  信息是客观事物的特征的反映。而客观事物的特征因客观事物的两方面属性而总是难于为人类所完全把握。第一个属性是客观事物的可变性,即它处在不断的变化和演进之中;第二个属性是客观事物的内部因素之内在关系会随着客观事物的变化而变化其形态,给人类认知和把握客观事物的内在关系带来困难。由此而得出的结论是:我们可在一定程度上通过获取客观事物的信息而认识客观事物,但我们必须不断地去获取变化之中的客观事物的最新信息,才能对变化之中的客观事物进行更进一步的认识。
  在信息的众多属性(如事实性、时效性、不完全性、等级性、可传输性、价值性和增值性、转换性、可压缩性等)中,信息的价值性表现为事物不确定性的减少,即确定性的增加;而信息的可传输性则表现为一种可通讯的“知识”。在人类的认知世界中,信息不仅仅是客观事物特征的反映,它还被我们用来作为物质、能量及结构化存在的事物(系统)之间相互关系的度量。正是信息的这些本质属性,才促进了现代科学技术的发展。任何科学研究,都不外是通过对事物或由事物构成的系统的信息的获取而达到认识事物的目的;而技术的持续发展,无一不建立在对物质、能量以及由物质和能量构成的结构化系统的相关信息的精确度量上。
  毫无疑问,信息度量能力的发展建立在我们对客观事物的已有知识的应用基础上,它并由于知识和技术的发展而使信息的价值属性得到实现。其中,获取信息的知识和方法常常表现为一种技术形态,亦即信息度量能力的发展依赖于知识和技术的发展,并通过发展而成为了一种新的技术。但信息技术与其他技术并不完全相同,它主要集中在信息的获取、处理和传播功能上,并通过处理和传播功能实现信息的价值。这直接导致今天的技术发展,正由传统的物理性空间向知识和信息性空间转移。

  3、现代技术系统和技术装备的运行特征

  除了市场因素和市场营销技术外,现代制造业发展的重要基础之一是技术物化后形成的技术系统和技术装备。它们的功能是明确的:通过释放和控制蕴涵在物质中的能量来驱动各种类型的机器,为人类改善生活质量和增加财富而制造产品。所有能够实现这种功能的系统和机器,都无一例外地引来了众多的追求者,并使这样的系统和机器成为能产生价值的人造物;反过来,又促使人们去设计和制造具有更高效率的技术系统和机器。在这个螺旋式发展过程中,技术和技术的物化构成了一个相互促进的关系体。一方面是利用新的科学技术知识发明和设计出更新颖的技术系统和机器,一方面是通过对现有技术系统和机器的改进来推动技术的发展。
  在这个过程中,科学知识作为核心因素在发挥着不平凡的作用,但或许人们并没有刻意去留心使这个过程得以实现的科学知识的实质。我们知道,诸如能量转换技术、能量控制和传输技术、材料形塑技术、材料性能改善技术、材料和能量相互关系原理等,是设计和制造机械产品的关键。而使这些技术成为可能,必须对能量、物质、物资和物质之间的关系、能量和物质之间的关系、以及由物质、能量和相互关系构成的系统等,进行精确度量,研判其属性,并以此为基础构建联系和控制的方法。这便是现代应用科学的主要工作,这实际上是基于对事物属性和特征的认识来建构一个具有精确关系和预期功能的人造系统。
  这表明,作为事物特征和关系度量的信息,在建构技术系统和技术装备中起着类似于“科学知识”的作用。另一方面,在技术系统和技术装备为实现预期功能而运行过程中,作为事物特征和关系度量的信息,会再次进入我们的视野,并以两种方式来呈现。一种是“验证”性质的信息,一种是“变化”性质的信息。作为验证性质的信息,将表现为对构成技术系统和技术装备的那些“知识”类信息的可信赖程度的检验,即我们在建构技术系统和技术装备时,对事物特征和关系度量的把握是否是可靠的和完全的;通过这种性质的验证,为改进原有系统和装备提供可能性。作为变化性质的信息,将表现为系统和机器运行过程中由于时间、条件、环境干扰等因素的存在,会产生的那些新的信息,这些新信息预示着系统和机器发生了变化,一方面说明原来系统和机器的设计或制造可能存在着缺陷,一方面说明系统和机器的功能因运行及内部关系发生变化正在偏离我们的预期。
  由于技术系统和技术装备运行过程的这些特征的存在,当系统和机器足够复杂时,要完全获取信息、精确度量信息、判断信息的含义,以及通过信息的处理而找出符合事物内在属性的特征,将会变得比较困难,有时甚至是极端困难。特别是在技术装备或系统变得日益复杂、日益精致、日益庞大、日益智能化的情况下,更是如此。这将会愈益加剧人和技术系统及装备之间的紧张关系。

  三、设备资产综合管控体系提出的中国背景

  1、技术装备的大规模引进和技术创新的关系

  经过改革开放30年的发展,我国已经成功地由农业占主导的国家转变为以工业为发展主导的国家,制造业占全球制造业的比重在2007年达到了12%,低于美国的20%。基于中国制造业快速发展的趋势,美国经济预测机构环球通视有限公司预计,2015年之前中国将在实际工业增加值方面超过美国,而中国制造业也将在2020年之前超越美国而成为全球最大制造业国家。1
  不必讳言,我们取得今天的成就,是100多年来持续不断地向西方学习的结果;同样不必讳言的是,这种学习不是简单地拿来和模仿,而是选择性地吸收和融合。在我们由农业社会向工业社会转变过程中,横亘在东西方宇宙观和思维模式之间的差异,使学习和融合不得不呈现出过程上的如下特点:任何从西方而来的思想和技术,必经一条由学习到吸收再到融合的路径,才能最终成为我们自觉的思想和方法。这表现为一种被称作中国方式的思维特征——先学会再按中国的方式进行创新,器械制造是如此,社会制度是如此,商业技能是如此,思想方法也是如此。而自1992年以后,我们主要在工业制造领域和商业及贸易领域将100多年来的学习成果所蕴含的能量释放了出来,开创了一次巨大的社会变革飞跃。
  社会制度和思想方法领域也取得了重要的变革成果。由于这不属于本文讨论的范畴,我们只对与本文相关的制造业的企业制度和企业管理方法做一简单的概括。这方面的成果主要有两点。一是西方的企业管理思想和方法,包括设备管理理论、思想和方法,正在演变为具有中国特色的企业管理制度和范式,但还有待于在吸收的基础上完成东西方相融合的过程,之后会进入创新阶段。二是作为公元后到18世纪世界技术输出中心的中国,2在中断了200多年的技术领先地位之后,通过引进西方发明的现代科学技术而再次开始了技术创新的历程,近20年的表现尤为突出。
  在教育体系中重视现代科学技术基础知识和外国语言学习的倾向,来自于我们相信现代科学技术可以帮助我们实现国家富强的信念,而近20年来大规模的技术引进(主要通过制造业技术装备的引进)为实现这个目标提供了物质基础。现在的问题是,在具备了良好的技术知识基础和物质基础后,如何超越学习西方技术的融合阶段,来实现技术创新和方法创新,已经成为一个突出的问题,因为我们不可能一直依靠技术装备的引进而实现所希望的超越;此外,最近国家推行的技术创新新政,正在引起包括美国在内的西方国家的关注和杯葛。这一事态表明,技术创新和方法创新正处于一个需要突破的关键时期。
  技术装备本质上是技术的物化载体,它承载着物质财富创造和技术知识的几乎所有的功能。这就使设备管理领域的创新成为技术创新和方法创新的重要组成部分。在回顾设备管理思想和方法过程中,我们可以看到一个重要的倾向,就是关键技术的突破可以帮助企业甚或一个国家在某一工业产品领域获得全球市场优势。最典型的例子莫过于丰田汽车运用美国的“生产维修”方法而建立的以精益生产为概念的现代生产制造技术体系了。这一现代制造技术是通过持续的现场作业改进而实现的,它为日本工业的腾飞和技术产品获得全球市场优势奠定了技术方法基础。而我们目前所缺乏的正是像丰田公司这样的技术创新。

  2、设备管理知识、技术和信息融合的必要性

  中国企业的设备管理目前正面临着难于持续提高的困境。各种来自于西方的设备管理思想和方法,我们都基本上通过学习和引进而使之成为了企业设备管理的方法基础和技术基础,但为什么我们会深陷于持续提高的困境中呢?清楚地理解这个问题以及寻找解决问题的方案,已经成为一项急迫的课题,而突破思想和方法本身的局限,或许是解决问题的突破性方法。
  我们提出设备资产综合管控体系的理论和方法,正是企图解决这个问题的一项尝试。因为通过考察我国企业设备管理的实践可以看出,我们目前的现实状态是,西方设备管理思想和方法的学习和引进问题基本解决了,未解决的和需要解决的是融合问题和创新问题;而突破目前困境的正确思路,是尽快解决融合问题,并在融合过程中进行创新。
我们不对“融合”这一概念做语言学的解释,只就阻碍“融合”的各种现象给出陈述,正是这种种现象的存在,我们才深陷困境之中而难于超越。阻碍融合的主要现象可概括为三个方面:
  (1)设备管理不同思想和方法的知识融合问题:自上世纪80年代以来,我们大量引进了西方的设备管理思想和方法。在引进过程中,由于引进的渠道和引进者的理解各有不同,产生了只关注思想和方法本身,而未对各种思想和方法的理论背景及它们各自的主要应用范畴做准确界定的现象,一方面使不同思想和方法之间产生了概念、应用对象、应用条件的冲突,另一方面赋予了某种思想和方法能解决所有问题的“万能”特性。这不仅使各种思想和方法之间的的结合关系未能妥善处理好,还导致了管理策略的混乱和认识上的困惑。最典型的例子是直到今天还有企业在争论状态维修(CBM)和以可靠性为中心的维修(RCM)哪种维修方式更先进的问题,实际上这完全是两个不同的概念,RCM是从维修策略的角度来研究维修问题,而CBM是一种具体的维修方式。所以,我们需要解决作为知识的各种设备资产管理理论、方法和技术手段之间的知识融合问题,以形成符合企业发展战略与核心价值的设备资产管理的正确策略。
  (2)设备管理知识与设备工程技术及设备运行技术的融合问题:设备管理思想及方法要发挥解决问题的作用,必须与设备工程技术及设备运行控制技术进行结合进而实现知识和技术的融合。目前,各类现代化的生产及设备运行控制系统,如制造执行系统(MES)、分散控制系统(DCS)、数据采集与监视控制系统(SCADA)、可编程逻辑控制器(PLC)、工业电视系统、在线状态监测技术等,尽管已经得到普遍应用,但现实情况是,企业在管理体制上以工作对象设置部门的分工传统,使与技术装备相关的各主要工作分属于生产运行、技术改造、动力运行、工艺设计、技术检测服务、计量和检验、财务管理等不同管理部门,构成了管理策略及方法与技术应用的阻隔,使生产及设备运行控制技术系统未能成为设备管理的技术基础,不仅导致对设备运行状态、工作行为及费用管理的控制力不够,也使企业在管理变革、管理过程优化、管理制度创新和技术标准制定和执行方面的努力效果不彰。
  (3)技术系统和技术装备信息的完整获取及融合问题:设备综合工程学即主张要重视设计、使用、维修中技术经济信息的反馈和费用管理。尽管不少企业为提高设备管理的现代化程度,建立和应用了众多的设备数据采集装置、设备检测技术系统、风险检测技术、数据分析技术(振动分析、油质分析、红外分析、超声波分析、理化分析)等,但包括生产运行控制系统在内的各类管理的、离线的、在线的、工业控制系统的各类数据信息未能进行有效集成,使各类与设备运行相关的数据信息呈现阻隔状态,造成随时随地感知、测量、捕获和传递设备、系统或流程信息的困难,不仅难以通过数据分析来精确掌握设备的运行状态和技术状态,也削弱了管理决策和快速行动能力。
  在理解这些现象时,需要注意两点,一是中国企业几十年来形成的内部分工传统(即专业化管理),目前还仍然在企业中占据主导性,二是在将设备管理思想和方法引进企业过程中具有强烈的功利性色彩。这决定了解决设备管理不同思想和方法之间的融合、知识和技术的融合以及信息的融合问题,并不会是一件简单的事情。只有突破思想和认识局限进而突破方法局限,才有可能事半功倍。

编者:本文为上篇,中篇下篇将陆续在本刊及中国设备网(www.china-plant.com)刊登。

1 参见:《参考消息》2009年8月5日文章《中国挑战美国制造业霸主地位》,原载《华尔街日报》网站8月3日文章。
2 有关此一观点,可参考:[美]斯塔夫里阿诺斯,吴象英译,全球通史,上海社会科学出版社,1988年,第336-338页。该书作者依据J·尼达姆《中国的科学与文明》(伦敦:剑桥大学出版社,1954年版)提供的资料,对截止18世纪中国向西方输出的技术和西方向中国输出的技术,做了一个比较表,中国的输出技术包括铸铁、火药、磁针罗盘、纸、活字印刷等35项,而西方传入中国的技术和发明为螺钉、液体压力泵、曲轴和钟表装置4项。

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