德恒深星浅谈环卫车辆/设备的全生命周期管理

2020年3月，为推进城市环卫工作的健康发展，住建部印发了《关于进一步做好城市环境卫生工作的通知》，点明了“智能化、一体化、机械化、市场下沉”是环卫行业的发展趋势。其中环卫“机械化”表现为机械化率的提升和人工参与数量的减少。根据国家相关政策以及发达国家经验，结合我国环卫工人老龄化严重的趋势，环卫机械化率近几年会快速提升，全面环卫装备阶段（机械化率80%以上）即将到来。这就让环卫企业经营模式开始具备典型的重资产特征，对环卫资产管理的有效性决定着环卫企业运营成本的管控能力，深刻影响着环卫企业的盈利水平。下面基于全生命周期管理的理念，谈一下环卫车辆/设备管理。

车辆/设备的全生命周期管理（如下图所示）是指企业以生产经营为目标，通过一系列的技术、经济、组织措施，对车辆的采购、安装、使用、维护、维修、更新、报废的全过程进行管理，以获得车辆寿命周期利用率最高、费用最经济的理想目标。下面根据德恒深星的数据模型及管理经验，谈一下环卫车辆/设备的全生命周期管理。

一、前期管理

1.固有可靠性

谈到全生命周期成本必然要先谈可靠性。

可靠性是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力，可分为固有可靠性和使用可靠性。

固有可靠性，或者说原始可靠性，是指从设计到制造过程中确定了的内在可靠性，是车辆/设备的固有属性。比如在类似使用条件下，丰田卡罗拉的可靠性明显高于比亚迪F3，这是从设计到制造的过程所决定的,不能通过购买后的合理使用、维修提高。

车辆/设备的可靠性用可靠度评价，如下图，随着时间的推移，不管车辆的固有可靠性如何 ，可靠度R（t）都会随着时间的推移而变差，但是因为固有可靠性的差异而导致可靠度变化幅度有明显差异。

因此，采购车辆/设备的固有可靠性，决定着车辆的使用效率与成本。正常使用及良好的维修只能一定程度上保持其固有可靠性，而不能使其提高。若要提高其固有可靠性，则要对其进行改造升级，但是成本通常会较高，停机时间会比较长，效果需要验证。从全生命周期管理角度看，非最优选项。

2.全生命周期成本思维

全生命周期成本思维应贯穿采购到报废的全过程。

全生命使用成本=购置成本+使用成本（燃油、保养、维修、保险等）-报废残值。下图揭示了购置成本、使用成本与可靠性之间的关系。通常情况下，购置费越高，代表设备越先进，可靠度越高，使用保障费用越低。但是生命周期成本是这两个成本的叠加，不能顾此失彼。要实现全生命周期成本的最优，就要找到这两条曲线的交点，就必须通过使用和维修数据分析实现。德恒深星起源自环卫专用车制造业龙头企业，通过多年的运营数据积累，目前已建立起数据收集、分析的大数据环境，并且拥有能够支撑车辆/设备选型的数据库，可以根据客户的使用场景，匹配合适的车辆/设备。

3.选配思维

车辆/设备的购置是一个相对复杂的过程，特别是专用车辆/设备领域，可选的供应商范围较小，数据分析的结果未必能完全支撑选择到合适的设备，这就要涉及到选配工作。

首先根据数据分析选择合适的交通载具（车辆底盘厂家、型号与动力链等）及上装，根据已有的使用及维修数据，找出影响使用的问题点，分析故障原因，在成本可控的前提下，选配高可靠性部件或加强型部件。

德恒深星技术团队经过多年的技术积累，在设备的交付选型、维护、升级改造等过程中，通过选型、使用数据分析、优化设计、再选型再优化等步骤逐步降低故障率增加使用寿命。

比如，车辆底盘方面，环卫车辆传动系统故障率非常高的离合器“三件套”——分离轴承、摩擦片和压盘，高端进口底盘可选装萨克斯、法雷奥等产品，中、低端底盘可选装国产铁流、一东等，虽然价格比其他品牌高，但是寿命也要明显优于其他品牌。

再如，上装部分常用部件液压马达，高端的可选力士乐,丹佛斯,伊顿等,国产的可选大力,力科,力源等,根据马达的参数及用户需求进行适配。

在选型中我们会充分考虑该设备运行需要的具体参数、性价比等因素来选用符合条件的马达，如转速、压力、可靠性等，在此基础上匹配合适的液压油箱、散热系统以及过滤系统，进行优化布置；操作系统上也会做相应的保护措施，如冷启动等；维护方面制定合理的方案，如合理设置润滑点、保养时间，防护装置的合理安装、运行参数可视化的建立等，不但提高了可靠性，同时也方便使用者早期预防。  

升级改造方面会根据设备具体的使用环境状况，如外置马达更改内置马达，浮动和仿形系统的设置，减少冲击，系统流量压力转速的调整等使设备能够更符合当前的工作环境。

德恒深星对车辆底盘、动力链，以及上装部件都有充分的研究，形成完整的选型采购体系，不但能够满足环卫公司的车辆/设备选型采购需求，而且也擅长对环卫企业既有设备进行升级改造。

二、运行、维修管理

使用可靠性是指在使用过程中受使用、维修而影响的可靠性，与使用条件和维修保障水平相关。

（一）、运行/使用管理

车辆/设备的使用场景由人、车/设备、路、环境等组成，这些因素中人的稳定性是最差的。德恒深星的数据模型中，因驾驶人/设备操作人不规范使用而额外产生的使用成本增加，占到总维修成本的17%—32%（设备类型、使用场景等因素造成占比差别较大）。比如离合器的早期损坏，轮胎的异常高损坏频率，刹车片的过度损耗等等。

1.人为因素分析

人为因素对可靠度的影响是多因素叠加的结果，下面仅对其中的主要因素进行简单分析。

熟练度因素。显而易见，熟练的操作人员更能合理的驾驭设备，掌握使用中的关键步骤与技巧，发挥出设备的固有可靠性。

应力因素。一个承受过重压力（忧虑、紧张）或工作负荷的人，失误的可能性会明显增加，甚至会反复发生暴力操作的情况。

管理因素。人员、设备安排是否合理，设备养护方案的有效性等，对使用可靠性都有非常大的影响。

2.提升办法

加强培训与考核。通过培训，提升操作人员的整体技能水平。根据考核结果，对操作人员进行分类，高熟练度高学习能力的人员操作要求较高的设备。

保证操作人员的相对稳定性。培训需要花费大量的时间与精力的工作，人员的频繁流动会使培训成本增加，并且新员工从会操作到熟练，需要一个过程，这期间会降低整体的熟练度。因此，核心操作人员的薪资福利应予以重点考虑，保持人员的相对稳定。

定人操作。车辆/设备使用中会发现，一些有相对固定人员操作的车辆/设备，故障率会明显低于轮换操作人员的车辆/设备。原因很简单，相对固定的设备会让操作人员有“归属感”，他们会更加爱护车辆/设备。

合理的出勤管理。环卫作业场景具有一定的复杂性和应急性，比如部分作业是在非铺装路面进行，或者作业难度大的地方，导致工作强度较大；除雪作业的时间不固定性，作业环境恶劣等等，都增加了出勤管理的难度。但是过重的工作负荷或者过长的作业时间会使操作人员产生应力反应，不但会使设备的使用成本增加，甚至容易发生生产事故。因此操作人员数量应有一定的冗余度，适度安排调休。

使用过程管控。管理者应对人员操作的合理性进行过程监控，熟练度高的操作人员因为各种因素影响未必正确的操作设备。可以通过到现场巡检、视频网络监控、考核等手段予以实现，找出问题，予以干预。管理者也应对设备的状态进行监控，确认保养时间与保养内容，按期进行养护，保持设备的状态。

使用数据统计。车辆/设备的数据统计应始于采购，终于报废。经过数据分析，我们会发现不同种类设备在不同工作场景下的一些特质，对设备的选型采购提供客观数据依据，对使用中存在的问题及时修正，指导日常使用工作，降低使用成本。

（二）、维修管理

1.维修因素分析

维修的目的是防止车辆/设备的固有可靠性降低，以相对少的维修代价，保持、恢复装备的可靠性与安全性。

车辆/设备故障按影响程度可分为安全性故障、影响运行类（停机）故障和一般故障（不影响或很少影响）；按发展速度可分为渐变性故障和突发性故障。 

根据故障类型及产生机理等因素，目前国际上通用以可靠性为中心的维修管理（RCM）。简单来讲就是对系统进行功能与故障分析（FMEA），明确系统内各故障后果；用规范化的逻辑决断程序，确定各故障后果的预防性对策；通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段在保证安全性和完好性的前提下，以最小的维修停机损失和最小的维修资源消耗为目标，优化系统的维修策略。

德恒深星拥有一支常年从事RCM研究及落地实施的专业团队，能基于环卫公司设备种类、新旧程度、出勤频率等因素，为环卫企业提供专业的技术支持与提供相应的维修与实施方案，助力环卫企业高效管理设备。

2.保养的意义

根据RCM原理，对影响安全性和具有渐变性故障特质的部件，应进行预防性维护。比如转向传动机构定期检查、润滑，发动机、变速器定期换油等。

3.FMEA的意义及实施方案制定

对选定的重要功能系统、部件进行故障模式及影响分析，通过FMEA，明确产品的功能、故障模式、故障原因和故障影响，从而为基于故障原因的RCM决断分析提供基本信息。

比如车辆传统系统的离合器，统计深星环服目前运营维护的沈阳市某环卫项目部4个月的维修数据，离合器故障高达81起，月均20.25起，日常出勤约100台次，故障率高达20%。

离合器的功能与结构这里不赘述，失效模式为离合器片、压盘故障33起，占到总故障起数的41%，为主要故障形式。

此类故障的结果直接导致车辆动力无法传递，属于影响运行类故障。从发展速度上兼具渐发性和偶发性故障特点。

渐发性是指离合器机械部件每一次工作不可避免的产生磨损，根据《汽车干摩擦式离合器总成技术条件 QCT25-2004》标准，符合上述条件的离合器部件，离合器总成需要经过100万次分离耐久实验之后，主要性能参数仍然为原来设计标准的70%-90%。离合器片经过500万次扭转耐久性测试之后，主要性能参数仍然会在原来的60-80%。结合到实际使用场景，在驾驶员熟练且正常操作的前提下，国产同样车辆动力链、负荷度类似的情况下，干线物流使用场景离合器正常寿命可超过100万公里或5年，使用得当可以超过170万公里或8年，甚至不少情况下可以达到200万公里或超过10年，基本达到与车辆同寿命。基于德恒深星的数据模型，垃圾清运车辆离合器平均寿命在15万公里或1年半左右，机扫车辆6万公里或 1年半左右。

偶发性故障是指因操作、产品质量缺陷等因素而不随时间、使用频次或环境等因素变化的损坏形式，常常表现为离合器部件的早期损坏。

经调查这33起离合器片及关联部件故障中，有5起故障周期分布在3-6个月之间，9起故障周期分布在7-12个月之间，13起故障周期分布在13-18个月之间，6起故障周期分布在19-24个月之间，如下图中“当前曲线”所示。

数据比较离散，状态变化分布范围大，故障多发期跨越了较长的时间段，很难判断合适的维修周期，此时应采用基于状态的维修策略。即，管理上稳定驾驶员队伍，加强培训提升技能，定人定车，强化监督检查。维修上要求驾驶员当离合器出现打滑、异常振动、异响、分离不彻底等故障征兆时（因此类故障具有渐发性特征，75%以上是有征兆的），及时到修理厂检修，减少中途检修概率，减少故障损失。通过以上手段，达到上图中的“目标曲线”状态。

另外，可以通过更换高品质的离合器组件提高其预计寿命，比如铁流、一东等国内知名配件，价格比目前配件价格高30%左右，根据深星模型，预期平均寿命能提升50%左右。

对于上装部分，液压马达属于常用且损坏频率较高的部件。在一般使用领域，大部分液压马达使用寿命可达10年左右，但是在除雪应用环境，马达使用寿命约5年左右，这主要是使用环境差异造成的。根据德恒深星对使用数据的分析，马达故障绝大多数属于渐发性故障，少部分偶发性故障也是在发生渐发性故障后未及时处置导致的。比如马达输出轴断裂、弯曲，大部分情况是输出轴连接部件异常振动或载荷超过设计范围而导致的。因此，大多数马达故障可以早期预防，加强在使用前、中、后的检查，就至少可以降低40%以上的故障率。

4.配件的选择及储备

配件质量不是越好，维修成本就越低。要基于RCM原理，选择高性价比的配件。德恒深星有专业的人才队伍，已建立起供方评价体系，对零部件供应商产品质量、价格、供货能力、商誉等维度进行全方位评价，优选高性价比配件，降低环卫企业维修成本。

德恒深星环卫设备配件储备金额1700余万元，680多个品类，包括一些采购周期较长的进口配件，满足绝大多数环卫设备维修需要。我司拥有德恒深星中心库（下图1）、沈阳（下图2）、长春、哈尔滨、乌鲁木齐四大前置仓库，保证配件供应的及时性。

5.维修人员的技能要求及配备方案

维修人员应具备车辆底盘、工程机械及上装的综合维修能力，要求高于普通卡车、工程机械修理工，因此人工成本高。德恒深星经过多年探索，确定的修理工与车辆/设备的比值在1:20-28（依据设备类型、老旧程度等），以及合适的工人技术等级、工种分布，既能保证日常维修需要，又能优化维修成本。

三、报废管理

1.更新时机的选择

车辆/设备更新是指为保证高效、低耗从事环卫生产而采取的将旧设备更新的措施。常在三种情况下进行：

①到达法定使用年限；

②因长期使用，性能退化，生产效率低或因主要零部件磨损变形超过一定极限状态，修理在经济上已不合适的情况下更新；

③由于科技进步出现能效高、性能好的新机型，旧车的使用价值明显降低。

2.报废的准备

对于确定报废的机型，应对其进行剩余价值评估，拆卸/替换仍能正常使用且可以匹配到在用机型的系统或部件，做封存处理，以待启用，降低配件成本。

3.报废的实施

车辆/设备按照相关规定履行报废程序，审核注销，做账务处理。

4.报废后数据管理

整理从采购直至报废整个生命周期内的成本数据，按照采购、使用、维修及报废等几个维度，与在用、设备厂商新开发的车型/机型的相关数据做对比分析，对存在的不合理/不恰当环节提出纠正或预防措施，指导选型采购、日常使用过程。这样就通过数据分析形成闭环，构建起完整的全生命周期管理模式。