引言
1.1 研究背景
设备制造是制造型企业生存发展的重要基础，而设备维护管理是提高制造系统有效产能输出、充分地发挥设备效能效率的重要手段，也是保证制造企业成功运营的关键因素之一，同时对于提升制造企业的核心竞争力具有非常重要的意义。制造企业的设备的发展趋势是大型化、复杂化、精密化和柔性化。如果设备运行状态及性能恶化，由此导致的突发故障会给企业的生产运营带来巨大的经济损失。同时设备精密度与复杂度的不断增加，维护成本在企业总运营成本中的比重大幅度增加。据资料显示，在现代制造环境下，设备的维护成本占生产系统运行成本的20%-30%[1]。20 世纪 70 年代以前，大多数企业自己购买生产设备并进行设备维护。
自 20 世纪 70 年代以后，企业内部维护慢慢转向维护外包（Outsourcing of Maintenance）。这主要原因在于管理模式上的转变，企业更加关注核心业务的发展，而对于低附加值或者高成本的非核心业务，企业更加愿意外包给一些外部机构。并且随着科技的进步，设备日益复杂化和精细化导致设备更加昂贵，特别是一些特殊的维护设备，同时设备维护需要更加专业的维护人员，人力物力成本的提高，使得企自己购买设备和维护变得非常不经济。
而自 20 世纪 90 年代以后，越来越多的企业倾向于租赁生产设备而不是直接购买，即承租人出资租赁设备，出租人提供设备并负责设备的维护工作[2]。Nisbet andWard[3]研究了放射性医疗设备的选择方式问题，决定是直接购买还是租赁。根据Fishbein et al.[4]，导致这一转变发生有许多客观原因，一些原因如下所示： 技术的快速发展导致设备的更新换代越来越快，早期的设备更容易过时。
购买设备的成本越来越高。企业将设备维护作为一项非核心业务。租赁设备往往比购买设备更加经济，因为租赁设备不需要很大的初始投资。美国设备租赁协会（Equipment Leasing Association）在 2002 年开展过关于租赁市场的调查[5]，下面是这次调查的一些具体结果： 80%的企业通过租赁方式获得设备。 租赁大约占用了企业 30%的投资资金。 大约 50%的办公室设备是租赁得到的。
在美国其他行业中，租赁公司比企业拥有更多的设备。美国设备租赁协会的调查[6]还显示 60%的租赁收入来自维护服务。这是因为通常设备租赁中设备的维护服务是与设备捆绑在一起的。因此，租赁设备既能够使企业更加专注于自己的核心业务，又不需要为设备购买及维护耗费过多的人力物力，而服务制造商专门提供设备和良好的维护服务，保证设备的正常运行。这样的双赢模式促成了租赁市场的繁荣。作为传统的设备制造商，服务制造商的业务核心逐渐从单纯的设备制造转变为提供包括维护服务在内的整体设备租赁解决方案，这种业务形式的转变，在企业管理和设备维护服务上都给服务制造商提出了更高的要求。租赁一般分为三种形式：传统租赁、融资租赁、经营性租赁[7]。
传统租赁（Traditional Lease）传统租赁[8]是指出租人根据其对市场租赁需求的了解而购买相应的租赁设备，通过出租给不同用户而逐步收回投资并获得租赁利润的行为。传统租赁中一般租期不超过两年，属于短期租赁行为。租赁物品由出租人自己选择，且物品的所有权始终归出租人所有。出租人一般全权负责租赁物品的维修、维护。 融资租赁（Financial Lease）融资租赁是指出租人根据承租人对租赁物件的特定要求和对供货人的选择，出资向供货人购买租赁物件，并租给承租人使用，承租人则分期向出租人支付租金，在租赁期内租赁物件的所有权属于出租人所有，承租人拥有租赁物件的使用权。
经营性租赁（Operating Lease）经营性租赁又称服务租赁、管理租赁或操作性租赁，是指出租人将自己经营的租赁资产进行反复出租给不同承租人使用，由承租人支付租金，直至资产报废或淘汰为止的一种租赁方式。本文研究的机械设备租赁属于经营性租赁，既可以为承租人减少资金占用，提高资金流动性，还可以避免设备陈旧过时的风险，获得专业租赁服务；对出租人可以降低投资风险，扩大投资规模[7]。机械设备租赁在国际市场始于 20 世纪 60 年代，经过 40 年的发展已经建立起一套完整的标准规范体系，99％的租赁企业纳入租赁行业协会，遵守共同的行业标准、价格、操作流程等[7]。随着工程项目管理的日趋成熟，机械租赁作为降低投资风险的一种有效手段必将迎来在国内市场的蓬勃发展[5]。
一般而言，机械设备租赁主要包含五个要素：出租方、承租方、租赁合同、维护和设备[9]。出租方拥有设备所有权，为承租方提供设备并且负责设备的维护工作，承租方付租金得到设备的使用权和维护服务，租赁合同包括了租赁价格、租赁期限和维护计划等等。由于设备出现故障会影响承租方的正常生产甚至是停工，带来经济损失，因此租赁合同中还包括了对出租人的惩罚条款，以此弥补设备故障可能造成的停工对于承租人的损失。
第二章 租赁设备可靠性的冲击建模............... 13
2.1 冲击模型简介...............13
2.2 租赁设备的可靠性冲击建模 ...............15
2.3 算例分析 ...............25
2.4 本章小结 ...............31
第三章 租赁设备周期预防维护策略建模及优化...............32
3.1 设备预防性维护概述 ...............32
3.2 预防维护的修复非新机制 ...............33
3.3 问题及周期预防维护策略描述 ...............34
3.4 租赁设备周期预防维护的修复非新建模 ...............35
3.5 租赁设备的故障惩罚建模 ...............37
3.6 租赁设备的周期预防维护策略优化 ...............39
第四章 租赁设备顺序预防维护策略建模及优化................ 48
4.1 问题及顺序预防维护策略描述 ...............48
4.2 考虑递减效应的修复非新建模 ...............49
结论
随着经济的发展和技术的推动，各种各样的设备开始走向生产的每个环节。以设备协助或者取代人力的趋势，对于制造业而言，已然是大势所趋。更多的设备进入生产环节，使人在简单重复的工作中得到解放，极大的提高了企业的生产效率，减轻了企业人工成本负担。但是，这也使得生产系统日益庞大和复杂，给企业的设备维护带来了很大的困难，这使得设备的预防性维护愈加专业化。而目前，设备使用企业逐步向专业的设备制造及服务提供商寻求帮助，以期获得包括设备以及设备维修维护服务在内的一整套设备服务解决方案，这不仅使企业可以获得优质的设备维护服务，还使企业将注意力更加集中于自身生产，从而获得更大的经济效益。
目前，越来越多的企业倾向于向服务制造商租赁相关生产设备而不是直接购买，同时以制造服务企业为主体的租赁维护逐渐代替以使用企业为主体的设备维护管理模式正在制造服务领域快速发展并被越来越多的企业所接受。为此，对于服务制造商来说，如何为设备使用企业提供良好的设备整体服务，同时降低自身的运维成本，成为服务制造商，特别是租赁服务提供商的迫切需求，而根据租赁设备的实际特点制定有效的预防维护策略，是解决这一问题的关键。
参考文献
[1] 马松.设备集成维护管理模式及优化策略研究,[学位论文]，西安电子科技大学,2010.
[2] 胡飞 , 宗群 . 租赁设备的最优周期预防维修策略及租赁期限 [J]. 天津大学学报,2008,41(2):248-253.
[3] Nisbet A, Ward A. Radiotherapy equipment—purchase or lease[J]. BrJ Radiol 2001,74(7):35–44.
[4] Fishbein BK, McCarry LS, Dillon PS. Leasing: A step toward producer responsibility,2000.
[5] ELA. Equipment Leasing and Financial Foundation 2002 State of the Industry Report,Price Water House Coopers,.
[6] ELA. Equipment Leasing Association Online Focus Groups Report, 2002 Available onFocusGroupsRpt.pdf.
[7] 张文英．机械租赁的发展与前景展望[J]．山西建筑, 2010，36(4):338-339.
[8] 梁艳.农业机械设备融资租赁业务研究,[学位论文]，对外经济贸易大学,2011.
[9] Barlow RE, Hunter LC. Optimum preventive maintenance policies[J]. OperationsResearch, 1960, 8(1):90-100.
[10] Drinkwater RW, Hastings NVJ.http://sblunwen.com/jsjwwsb/ An economic replacement model. OperationalResearch Quarterly, 1967, 18(4):121–138.