第二章 文獻回顧
2.4 生命週期成本與故障維護
一、生命週期成本概念：
在這個地球上，不論是自然的或是人工的萬物，皆有其生命極限，建築物、
設施(備)亦是如此。生命週期的概念可以分為狹義的生命週期與廣義的生命週期，
參見圖 2-2。所謂狹義的生命週期，主要是指設施設備的使用階段時間的長短而言。
如建物中：照明設備的燈管、燈泡等，即屬於這樣的概念。而所謂廣義的生命週 期則除了使用階段外，尚包括企劃階段、規劃設計階段、施工階段、以及使用後 棄置階段等。一般建築物的新建、整建、更新等，即屬於這樣的概念。不同的生 命週期概念，會產生不同的維護管理費用與期程。因此在維護管理上，宜針對所 欲進行之維護管理的項目對象，採用適當生命週期概念，於維護管理計劃中，將 適當的期程與所需費用編列在其中。此外，不同材質的構件，如：屋頂防水材、
隔熱磚、給排水的水管、消防管線等均有不同的使用生命週期。由於，房建物設 施係由許多不同生命週期的系統所組成，因此，針對不同使用生命週期之各系統，
進行適時、適當的維護管理是一個重要的概念10。
所謂「生命週期成本」係指產品在特定的使用年限內一切發生成本之總和。
建築設施生命週期程本，包括規劃、設計、施工、營運使用及維護修繕等階段的 費用，其相互間的關係如圖 2-3。
10 林志棟計畫主持，「公共工程維護管理經費編審及查核制度之研究」計畫期末報告，行政院公共 工程委員會委託研究計畫，財團法人台灣營建研究院。
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圖 2-2 生命週期
資料來源: 黃世孟計畫主持，「各級學校校舍維護管理參考手冊」，教育部，2002.8，本研究重繪。
圖 2-3 生命週期成本
資料來源：陳燕菁，「學校建築維護管理制度之探討」，國立台灣大學土木工程研究所碩士論文，1997
企劃 計劃 設計 施工 使用 計劃 設計 施工 使用 設計 施工 使用 施工 使用 使用
棄 置 業
主
廣義的生命週期
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圖 2-4 建築物生命週期各項費用百分比圖
資料來源：楊天鐸，「建築物維護管理系統之建立」，國立中央大學營建管理研究所碩士論文，
2003.6。
二、故障與維護管理
從圖 2-3 建築生命週期(Life Cycle)曲線來看，在其整個過程，自然地我們會做 許多的改善、調理等活動，其結果會使其發生許多變化的，譬如：壽命可以獲得 延長、功能輸出也可以增加、投入的花費成本可以減少等等，都會超出當初的預 期，這些就是設備維護管理所要追求的。
一般建物設施、設備損壞故障其型態總是形形色色，究考其貣因又多為設備 在當初設計上考慮未及週全，或者是因為基於經濟上某些的考量，因而做了次級 性的選擇，日後有時就避免不了的形成一些缺陷。另外在製造及組裝時的品質要 求水準不夠(包含人員之技術、材料的選擇、加工的精密等等)。設備使用上超限制 的使用、操作者訓練不夠、積久的不良習慣，以及設備的維護不當、訓練不夠、
維護手冊之缺失和積欠的不良習慣等缺陷，或者設備周遭環境不佳等，皆會引發 設備的故障出現。
通常我們都是以浴缸曲線(Bathtub Curve)來表示設備故障情況，今以如圖 2-5 所示來說明：工廠在建廠時期發生的問題最多，其各個設備的性能無法充份發揮，
顯現的問題逐項解決後，工廠功能輸出才得以漸次提升，此段期間屬於設備初期
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故障期。爾後設備經由初期故障的逐項排除、詴運轉及適當的養護，日常的點檢、
週期的維護執行，設備因之有了良好的信賴度，此階段期間在正常條件下設備甚 少出現故障，可以說是這設備功能發揮的黃金時代，這段期間被列為設備偶發故 障期。及至設備日益老化，需要維護的項目日益劇增，維護之頻率也漸漸頻繁，
尤其是設備之磨耗、疲勞、與污染，造成過高的修護花費，此時設備的狀況 也已開始墜入劣化故障期，下面說明設備生命週期的三個階段的故障期11：
(一)初期故障期 (Infant Mortality or Early Failure)
初期故障期，一般來講會有較高頻率的故障出現，然後因為是設備剛進入運 轉期，人的關注也較其他期來得密切，加上此階段又多屬設備供應商之責任期，
在專家的支援下，對故障篩除效果甚佳，相對於故障高頻率的出現，由於故障篩 除效果佳，這段期間不是很長。
初期故障期主要有下面四個不當的品質 (Inferior Quality)：
1. 設計的缺陷
規範的訂定不明確、清楚，設計理念之混洧，從而使得基本和細部設計偏差。
或者因為經濟上之考慮，而使得設計因陋就簡等。
2. 製造、安裝的缺陷
未完全按照藍圖製作，零件製造加工粗劣、精密度亦不夠、材質不良、組合 不當、安裝、校準不確實、檢驗、調機、測詴不確實、人員訓練不夠等。
3. 使用的缺陷
設備使用人員未依據操作規範指示操作，操作技藝尚不純熟，及在與不符合 設計條件的方式下使用設備等。
4. 維護的缺陷
維護手冊的不周全，造成維護作業的失誤，維護人員對設備系統、結構等的 生疏，以及維護人員技藝不敷要求，維護設施不足等。
11 同註 6
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(二)偶發故障期 (Useful Life or Random Failure)
經過初期故障期的過濾，設備漸漸趨向正常，零件間有完好的調整與磨合狀 態出現了，執行日常點檢與週期預防保養，其運轉都會達到預期的功效輸出，充 分發揮維護的效應。這個時候無論是操作或是維護人員的技術也多已經熟練，故 障係屬偶發，其理由為人為的疏忽，設備潛在的缺點在經過長時間運轉才會顯現、
和較難預測的不明原因故障也會出現。這段期間設備已趨穩定，作業運轉順暢，
此一設備設計的可靠性，在這段期間就顯露無遺。
(三)劣化故障期 (Wear-out Failure)
此期間進入性能劣化期，零組件經長時間作業運轉造成的磨耗、疲勞、污損 等因素累積，雖經大量的維護投入，性能卻仍然顯著減退，或者因為長期在超過 負荷下運轉而加速老化，其結果肇致作業效率不佳、生產量降低、品質惡化等等 情形，設備的生命也很快將終結。
綜合上述各種故障狀態，而繪出全部故障率的浴缸曲線，如圖 2-5。
圖 2-5 浴缸曲線(Bathtub Curve),「設備生命週期曲線」
資料來源：鄭達財，「設備維護管理—現在與未來」，中國生產力中心出版，2000.5。
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三、設施損耗與維護之關係
建築物經過長年累月的使用後，即發生種種的損耗狀況而終至毀壞，在這種 情形之下必頇做損耗部分之維護修復作業，除了日常保養修繕之外尚包含有改善 意味的修復行為，以圖 2-6 所示說明其相關關係。
圖 2-6 損耗與維護的關係
資料來源：1.黃世孟監修，小林清周等著「大樓的管理技術」，三久出版社，1995.10。
2.林士哲，「學校建築更新需求評估指標之研究－以台北市國民小學為例」，國立台灣大 學土木工程研究所碩士論文，1999.7。
圖 2-6 所示，損耗係從 O 點開始，經常年使用後逐漸增加，而達到 T 時即損 壞，O~T 曲線係表示建築物之損耗狀態，所以稱之為損耗曲線，在此曲線上，與 T 年相對應的 P 處進行維護修繕，並促使建築物之使用功能回復至當初的效能水準，
O~S 係為建築物最初之功能水準線，如 T 年維護修復後其功能回復至 P’，但 P’經 長年使用後亦將逐漸損耗，於是在適當時機亦得做同樣的修復工作。不過，雖然 經過如此反覆的維護工作，仍然難免最後的毀滅，圖中T’就是其使用的最高年限，
O~T’曲線亦叫做「經修繕後之損耗曲線」，亦即表示建築物經過數次的修護後，其 使用年限即由 T 延長至 T’，依維護修繕方法之不同，在 O~T’線上之維護可達 P1 點(較原來功能略差)有時可達 P0 點(與原來功能略同)甚至可達到 P2 點(超過原來之 功能水準)。
此時，P0~P2 部分即屬於功能之改善部分，與恢復功能的維護修繕在性質上有 所區分。
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