英国的综合工程学：勾勒一幅全景图

设备综合工程学是英国人丹尼斯·巴克斯提出的。1970年，在国际设备工程年会上，英国维修保养技术杂志社主编丹尼斯·巴克斯发表了一篇论文，题目为《设备综合工程学——设备工程的改革》，第一次提出这个概念。设备综合工程学的英文原名为TEROTECHNOLOGY，原意为“具有实用价值或工业用途的科学技术”，它作为现代管理的一门新兴学科而不断发展。

英国工商部设备综合工程委员会事务局负责人海罗克不无感慨地指出：“由英国人兴起的产业革命扩展到全世界，引起了公害和事故，特别影响了人与人之间的关系。要解决这些问题，是英国人的责任。因此，我们提倡设备综合工程学。”为了有力地推行这一新兴学科在工业中的应用，英国在政府的工商部内设置了专门的设备综合工程学委员会，作为政府行为对设备工程进行计划、组织、领导。

这一委员会的设置过程大体如下：1967年，在丹尼斯·巴克斯的建议下，英国政府设立了维修保养技术部，其主要任务是：①指导中小企业进行计划维修；②制定维修保养标准和组织交流维修保养经验；③调查维修保养费用和影响停机时间的主要因素。

经过一年的努力，这个委员会对515家企业作了调查，对其中80家企业进行了详细调查，写出调查报告，主要内容是：①英国制造业的设备维修保养直接费用，每年大约为11亿英镑；②如果对设备管理工作加以改善，每年可以节约（2～2.5）亿英镑；③因维修保养不良，英国每年损失（2～3）亿英镑。

为此，这个维修保养技术部向英国工商部提出建议：①设置“经管委员会”指导维修保养活动；②应尽早注意综合性维修保养技术培训；③建立全国性维修保养中心；④研究利用集团化维修保养资源的可能性；⑤立即展开维修保养技术所有领域的研究工作。

1970年，在英国工商部下还设立了“经管委员会”，后更名为“设备综合工程委员会”，可见英国政府对这一工作的重视。1974年，英国工商部还给这门学科下了如下的定义：“设备综合工程学即为了求得有形资产经济的寿命周期费用，而把相关的工程技术、管理、财物及业务加以综合的学科。”其中，设备综合工程学的业务工作范畴，涉及设备及构筑物的规划、设计及其可靠性和维修性，涉及设备的安装、调试、维修、改造和更新等诸方面的内容。1975年4月，英国政府还成立了“国家设备综合工程中心”（National Terotechnology Center，简称NTC），由丹尼斯·巴克斯任负责人。该中心通过发行刊物介绍设备综合工程典型实例，还召开各种研讨会以推动设备综合工程学科的发展。

综合工程学的要点之一是寻求设备寿命周期费用最经济。所谓设备寿命周期费用（Life Cycle Cost，简称LCC），是指设备一生所花费的总费用。

设备寿命周期费用=设备设置费+设备维持费+处理费

设备设置费：包括研究费（规划费、调研费）、设计费、制造费、设备购置费、运输费、安装调试费等。

设备维持费：包括能源费、维修费、日常保养费、操作工人工资及与设备有关的各种杂费，如保管、安全、保险、环保费等。

处理费：设备报废的解体、销毁、环保处理等费用。

寿命周期全过程费用分布如图1-6所示。

图1-6 设备全寿命费用

研究表明，有些设备的设置费较高，但维持费却较低；而另一些设备，设置费虽然较低，但维持费却较高，有的甚至高于设置费的几倍、几十倍。因此，应对设备一生设置费和维持费作综合的研究权衡，以寿命周期最经济为目标进行综合管理。不少研究资料表明，设备一出厂已经决定了设备整个寿命周期的总费用。也就是说，设备的价格决定着设置费，而其可靠性又决定着其维持费。一台力学性能、可靠性、维修性好的设备，它在保持较高的工作效率的同时，在使用中的维修、保养及能源消耗费用都会减少。因此，设备使用初期的决策，对于整个寿命周期费用的经济性影响甚大，应给以足够的重视。

常规设备管理工作包含下述内容：①设备规划、选型和购置；②设备安装和调试；③设备验收和移交生产；④设备分类和档案管理；⑤设备封存和调拨；⑥设备报废和更新；⑦设备管理机构设置；⑧维修体系的建立；⑨目标管理；⑩人员管理；(11)各种责任制；(12)使用维护管理；(13)维修管理；(14)故障管理；(15)事故管理；(16)备品、配件管理；(17)润滑管理；(18)动力、容器管理；(19)设备技术和精度管理；(20)材料管理；(21)文件资料管理。

以上的管理工作无不关系着工程技术、财务经济和管理方法这三个方面的内容。综合工程学认为：

（1）技术是基础 设备是科学技术的产物，涉及科学技术的各个领域，涉及的学科包括机械、力学、电学、热学、化学，可靠性工程、维修工程、故障诊断理论、摩擦学、润滑理论及存储论等。随着科学技术的不断深入发展，设备综合管理将越来越依赖于技术和管理科学。

（2）管理是手段 近年来不断涌现和发展起来的管理科学，如系统论、运筹学、信息论、行为科学及作为管理工具的计算机系统，无疑也是设备综合管理的手段。设备从引进到报废的全过程都应运用科学的管理手段，也只有应用科学管理才能搞好设备综合管理。

（3）经济是目的 企业的经营目标是提高经济效益，设备管理也应为这个目标服务。设备综合工程就是以最经济的设备寿命周期费用，创造最好的经济效益。一方面，要从设备整个寿命周期综合管理，降低费用；另一方面，要努力提高设备利用率和工作效率。(www.xing528.com)

图1-7 设备工程结构图

设备工程包括设备的设计、制造、管理与维修，其结构如图1-7所示。设备综合工程学是在维修工程的基础上形成的。它把设备可靠性和维修性问题贯穿到设备设计、制造和使用的全过程。一般来讲，除了力学性能（如加工精度、效率等），设备综合工程学重点考虑可靠性与可维修性问题。可靠性工程发展的历史较长，可维修性工程是近年来才发展起来的新兴学科。

狭义地讲，可靠性是规定时间内，设备保持其规定功能的性质。广义地讲，可靠性就是设备力学性能、工艺性能、效率指标的保证。可维修性是指设备易于维修的性能，如设计结构简单合理、易于检查、易于排除故障，设备具有易接近性、可拆卸性、零配件互换性好、标准化程度高等特点。现代设备甚至都带有计算机自检系统、数字显示的故障字典等，进一步提高了设备的可维修性。

设备综合工程学把研究重点放在可维修性和可靠性设计上。即在设计、制造阶段就争取赋予设备较高的可靠性和可维修性，使设备在后天使用中，长期可靠地发挥其功能，不出故障，少出故障；即使出了故障也便于维修。设备综合工程学把可靠性和可维修性设计，作为设备一生管理的重点环节，它把设备先天素质的提高放在首位，把设备管理工作立足于最根本的预防。这一思想无疑是对传统设备管理思想的变革。设备综合工程学主张以系统论研究设备一生管理。

系统工程理论从20世纪40年代诞生至今，已被越来越多地应用于各个领域。所谓的系统，是由相互关联的元素组合而成，具有某种特定功能的有机整体。设备可以被看成是一个系统，它由部件、零件组合而成，且具有某种特定功能。系统工程理论着重研究系统的特性。在系统整体性、集合性、相关性、目的性、适应性这些特征中，整体性处于核心地位。

20世纪60年代末萌发的设备综合工程思想，也是一种从系统整体优化的角度考虑设备维修与管理问题。也就是说，要用系统工程的思想来看待设备系统，从设备一生管理这个全局出发，对技术、经济、组织进行整体规划和优化，以达到花费少、效率高这个最佳效果。

设备综合工程学注重设计、使用、费用的信息反馈。信息反馈是信息论的术语，也是闭环系统控制中不可缺少的环节。为了提高设备可靠性、可维修性设计，为了作好设备综合管理，一定要有信息反馈。设计制造厂家要注意听取使用厂家的意见，甚至回收报废的零件。同时，还应随时搜集本地区以至跨国同类设备的信息。另一方面，使用厂内部车间、科室间也应有信息反馈，以便作好设备综合管理与决策。随着计算机系统的进步，这一信息反馈工作已越来越多地在计算机网络上进行。

设备综合工程学展开了以下若干技术问题的研究。

（1）关于寿命周期费用方面的研究 设备的寿命周期费用也称全寿命费用。如上所述，设备寿命周期费用等于设备设置费加上设备维持费。许多国家设备管理的实践表明，设备维持费占设备设置费的四分之一，有的甚至高达四五倍。再进一步研究，发现设备寿命周期费用的大部分，在其规划设计阶段已经决定了。

1）设置费分为自行设计制造设备的设置费和购置设备的设置费两种。自行设计制造设备的设置费包括：①研究费——规划、调研、试验材料、器材、设备、动力能源费及工资等；②设计费——设计硬件、软件、人工、协作、资料及专利使用费等；③制造费——制造加工、原材料、包装、库存、操作指南编印、人员培训费等；④运输安装费——设备搬运、定位、安装、调平、调整等；⑤试运行费——能源、材料、操作费；⑥其他设置费——与设备设置相关的道路、建筑物、构筑物及港口的建设费等。

购置设备的设置费包括：调研、考察、投标、通信、购置设备、运输、搬运、安装调试及验收检验费等。

2）维持费，即保持设备正常运行所需要的费用。包括：①能源费——电、气、煤、油、其他燃料、蒸汽、水、空气调节费等；②维修费——日常保养、维修、技术改造所发生的材料、备件、劳务、停机损失费和人员培训费等；③后勤支援费——仓库保管、图样资料编制、保险、安全设施、环境保护设施、固定资产税等；④操作工人工资。

3）报废设备处理费包括：①出售工作费用；②拆除费；③环保处理费等。

对设备寿命周期费用的研究主要集中在其评价方面。例如对于资金时间价值的研究，复利的计算，在每年维持费相等条件下利用现价法或年价法对寿命周期费用的评价，寿命周期费用曲线的描述和不同寿命周期费用曲线的比较研究，以及应用寿命周期费用曲线进行设备投资决策等。

（2）关于设备效率的研究 如果不考虑设备效率问题，仅仅研究其寿命周期费用是没有多大意义的。也就是说，假如设备寿命周期费用较高，但是其效率更高，则购置这样的设备也是合理的。假如设备的效率很低，即使其寿命周期费用再低，往往也是不合算的。

设备综合工程学研究的不是设备的单方面效率，而是综合效率。所谓的综合效率高，就是要求产量（Production）、质量（Quality）、成本（Cost）、交货期（Dilivery，关系到企业信誉）、安全性（Safety）、工人工作情绪（Morale）等方面均达到较高水平。以上六项可以分别用P、Q、C、D、S、M代表。

由于英国工商部的大力支持和推行，在短短十几年里，设备综合工程学在英国发展得很快。一方面，各种机构的设立，刊物的出版，大学专业的设置，使设备综合工程学的思想得到迅速的传播；另一方面，广大企业经过实践，针对设备周期中的薄弱环节采取措施，取得了经济成效，这一观点被更多的厂长、经理和工程师所接受。于是在企业得到越来越广泛的推行。自从丹尼斯·巴克斯提出设备综合工程学的理论以来，这一观点得到国际上广泛的认同和接受。如①日本成立了专门组织开展寿命周期费用和状态监测研究，取得很大成效。②在印度举行的一次国际会议，题目是“通过摩擦技术，设备综合工程学和维修管理实行资产和费用的最佳利用”。印度是接受设备综合工程学观点的，而且把它与摩擦技术相提并论。③对设备综合工程学的普及作出重要贡献的Eutecnic Castolin研究院，在全世界有120多个从事设备综合工程学的教育、培训和研究中心。④瑞典把设备综合工程学的有关内容写在技术文件上，随同出售的设备一起交付买方，使用户了解寿命周期费用、维修建议、备件存储、设备维修保养培训指导，以及改进维修状态的建议。⑤设备综合工程学也引起了中国的注意。中国设备管理协会、中国机械工程协会及坐落在西北工业大学的中国设备管理培训中心，都利用所办的刊物和专业培训，对这一设备管理思想作了介绍或讲授。中国设备管理协会还成立了寿命周期费用专业委员会。这一理论也引起了企业界的广泛注意。

总之，设备综合工程学这一学科已在全世界范围内引起广泛的关注。