浅析动态纳米增材技术对企业设备管理的增益

摘要：通过研究动态纳米增材技术(简称DNPA)对设备磨损修复、设备性能提升的影响分析，验证动态纳米增材对设备故障率减低的有效性。利用动态纳米增材材料实现设备动件金属表面进行增材方式的机械再制造以解决设备摩擦副之间的磨损和损伤问题，进而解决企业设备管理的技术难题，给企业资产增益提供可靠的实现路径。

关键词：动态纳米增材；设备管理；机械再制造；磨损

0 引言

近年来由于高端设备的需求日趋强烈中国高端制造企业发展迅猛，但依然面临厚重的行业技术壁垒，降低成本提升竞争力尤为关键。高端设备一般具备高技术性、资本投入大、高附加值等特点，设备价值高也导致设备运维成本高，设备的维修、保养、备件耗品更换费用在企业成本中占比越来越大，严重影响企业经营效益[1]。

本文调研不同行业，了解到不同行业设备维保管理成本居高不下。比如医疗设备方面，被调研医院的床位数为(1514.13±710.99)张，设备台件数为(8120.90±6488.63)件，设备原值为(8.43±4.96)亿元,维修费用为(1735.47±1191.64)万元，维护费占比为2.02％[2]。在工程施工企业，2017年中铁十七局集团第三工程有限公司工程项目的运营成本来看，设备成本占比达到23.2％[3]。

根据企业生产规模的不同，设备原值不同，设备使用年限和使用工况的不同，设备维保费用在企业运营成本中的占比有所不同，从2%~20%不等。

1 设备管理

设备管理的主要内容为依据企业经营目标及生产需要制定设备规划；选择、购置、安装调试所需设备；精心维护保养和及时检查设备，保证设备正常运行；改造和更新设备。

图１  设备管理增益图

机械设备从制造商研发设计生产下线交付客户开始，新置设备开始投产使用，经过正常使用年限后，设备超出质保期出现设备异常，再到设备疲劳加速磨损设备故障频发，经过返厂、大修直至设备报废。在整个生命周期的设备管理体系中，动态纳米增材技术可以参与各环节。

1.1设备制造阶段

对设备制造企业而言，新设备作为企业的核心产品，提升产品品质，提高企业竞争力是企业孜孜不倦的追求。相对于改进结构设计，优化选材标准，提高加工精度，改良工艺过程等提高产品品质的措施而言，动态纳米增材技术(简称DNPA)是针对表面再制造过程具有相当的优势，投入产出比更优于其他措施，只需要出厂时添加进润滑系统，在用户的后续使用过程中能够智能地完成设备机械动件表面增材再加工，从而提高表面硬度，降低表面粗糙度，弥补加工精度。在设备的动态运转中从微纳米层面优化机械动件的结构和尺寸，从而实现新置设备的性能提升。

1.2设备质保期阶段

设备的使用和保养是决定设备寿命的重要因素之一，长时间的满载运行和超载运行，以及偶尔出现的冲击负荷都会对设备造成致命伤害。动态纳米增材技术(简称DNPA)能在一定程度上缓解这种伤害对设备造成的影响，因为动态纳米增材采用微纳米固体颗粒与基础矿物油混合进入润滑系统，它不仅改变了润滑系统的润滑方式，即相当于在机械动件金属表面与油膜之间增加了无数个滚动体，让滑动摩擦变为滚动摩擦，同时它还能改善润滑介质的低温性能，抗磨性能、极压性能。从而从根源上解决了因为润滑不良造成的早期故障。

1.3设备正常运行阶段

当设备经过磨合期，进入正常运行状态时，此时动态纳米增材材料在设备的正常运转过程中利用摩擦热能，在机械动件金属表面发生微烧结微焊接冶金反应，这种原位性占位性改变会使机械动件金属表面动态中生长出一层硬度高、表面光滑、耐磨性能好的增材层，阻止机件磨损同时实现了金属表面磨损自修复。让设备健康的正常运行状态保持期延长，相当于赋予金属再生的力量！

1.4设备加速磨损阶段

如果设备在健康运行过程中加注动态纳米增材材料，那么设备的正常运行状态要比同年限同工况同使用频率的设备延长1~2倍。此时当设备进入设计的加速磨损期时，动态纳米增材技术(简称DNPA)在动态运行中生长出来的新型磨耗层——增材层，其具有超硬超滑超耐磨的特性，能有效保护设备，减少磨损量，缓解设备因磨损而产生老化的速度。

1.5设备疲劳阶段

每台设备都有设计使用疲劳寿命和实际服役寿命，若用户企业在前期利用加注动态纳米增材进行设备维保，那么设备的实际服役寿命会远大于设计的疲劳使用寿命。中间会经历N次大修，排除设备故障，动态纳米增材可以大幅度减少因磨损引起的设备故障。

根据统计数据显示设备70%以上的失效是由于磨损引起的，所以动态纳米增材技术(简称DNPA)能有效降低设备故障率，提高设备的可靠、健康运行，同时延长设备的服役寿命。

2 减少设备管理成本

综上所述，在设备的生命周期中，动态纳米增材能在各个环节发挥其功效，能有效改善润滑环境；有效改善设备动件金属表面质量包括硬度、涂层厚度、表面粗糙度等；对设备而言，随润滑介质进入到设备动件中的动态纳米增材能阻止磨损发生的同时修复磨损表面；降低设备由于磨损引起的设备故障，从而降低设备维护保养的人工成本、备件成本以及能源消耗成本，大大减少企业了设备管理支出。

3 提高生产效率

设备管理服务于生产需求，因设备故障造成的非计划停产，给企业带来的经济损失惨重，更严重者可能会波及企业声誉[4]。

图2  设备停机分析流程图

设备运行的可靠性是提高生产效率的硬性保证，动态纳米增材能有效降低故障的同时延长维保周期，让设备无故障运行的间隔延长，减少计划停机维保和减少计划外停机，生产效率提升，做到按计划交付。

4 企业资产增益

面对如此高昂的设备维保成本，企业都在想方设法的降本增效，加强设备管理，建立健全设备管理制度；降低设备故障，减少设备大修支出；提高设备可靠性，延长设备安全运行时长等[5-6]。

动态纳米增材技术(简称DNPA)不仅能在短期内助力于设备维保，还能延长设备的折旧年限，提高设备的残值，进而提高企业的资产总值。在动态的运转过程中实现了设备的更新与改造，节省大修费用乃至于设备重置费用。给企业的设备管理提供新思路，为企业设备机械再制造提供解决路径。极大程度的减少材料的浪费，降低能源消耗；同时也减少对环境的负面影响，轻松应对日趋激烈高端装备需求。

动态纳米增材技术(简称DNPA)在推动了技术进步的同时，也符合未来可持续发展的绿色制造方向，以其节能、减排、循环、高效的特点，为传统的设备管理提供了新的解决方式。

5 结语

动态纳米增材技术(简称DNPA)的产业化推广势必会给企业乃至全球机械设备的磨损问题提供一条解决新途径。它将给企业带来设备管理成本的降低，实际运营成本的降低，生产效率的提升，质量水平的提升，节能减排目标的实现，切实的让企业看见收益。

参考文献:

[1]康程明，杨文国，杨辉高，等. 端制造企业备件耗品维修成本管理层次分析法[J].中国科技大学. 2022.F426.4(中国工业经济)

[2]邓文艳，郑焜，徐向天，等. 医疗设备维护费用现状分析及改进措施[J]中华医院管理杂志, 2018年11期,（944-946）

[3]蔺双平，工程项目施工设备管理与成本控制[J] , 价值工程,中铁十七局集团第三工程有限公司,石家庄,2018

[4]高阿盟 ，浅析设备维保和维修管理[J],陕西中财印务有限公司2010 .

[5]孙凤彦. 加强设备管理的有效途径[J].煤矿机械,2002(07):76-77.DOI:10.13436/j.mkjx.2002.07.045.

[6]乐旭,王继宇,栗俊业等. 综采设备管理优化及事故控制[J].煤矿机械,2013,34(02):258-260.DOI:10.13436/j.mkjx.2013.02.015.