信息化時代的設備管理與維修

本刊記者 吳建卿

莫欣農(nóng)，清華大學動力學與控制專業(yè)碩士，現(xiàn)受聘于清華大學軟件學院擔任兼職教授，擔任國家863計劃的PLM通用業(yè)務參考模型、實施效益評價和實施方法論研究課題組組長，參與國家863計劃的MRO課題研究，介入設備管理中維修模式和制造業(yè)結構化轉型的探討，先后發(fā)表各類論文30多篇。曾參加船舶制造、衛(wèi)星總體設計、CAD/PDM系統(tǒng)開發(fā)和應用、擔任外資軟件公司顧問等。

記者：信息化技術大幅度提高了制造業(yè)的生產(chǎn)力，拉動了工業(yè)的快速發(fā)展，在工業(yè)企業(yè)中的地位愈發(fā)重要。目前，信息化技術給企業(yè)的設備管理都帶來了哪些變化？對企業(yè)的設備管理提出哪些新的要求？

莫欣農(nóng)：隨著信息化技術的發(fā)展，現(xiàn)代設備在運行性能、可靠、安全、環(huán)保等方面都有大幅提升，并具有自動化、綜合化、模塊化等特點?？梢哉f，信息化技術的應用給設備管理和維護都注入了新的活力。

特別是近幾年，網(wǎng)絡通信成本越來越低，這促進了全球經(jīng)濟一體化的迅速發(fā)展，使企業(yè)的設備管理和維護活動成為全球化的組分之一：通過傳感器獲得的設備運行狀態(tài)，利用網(wǎng)絡將狀態(tài)參數(shù)發(fā)送到地球任何需要的地方；執(zhí)行器通過網(wǎng)絡接收任何地方發(fā)來的指令，控制設備完成相應的操作。

以上這些變化，為企業(yè)帶來前所未有的設備新品和便利，同時也給企業(yè)的設備管理提出了很多新的課題和要求。

首先是設備基本信息管理方面。隨著信息化技術的發(fā)展變化，企業(yè)的分工越來越細化，企業(yè)的設備數(shù)量、種類也隨之成倍地增長，企業(yè)以前的設備管理方式已經(jīng)明顯不再適用。比如，對設備基本信息的管理，編碼位數(shù)從8位增加到18位，甚至更多，顯然人工編碼的方式將無法滿足設備信息量增長的要求。引入資產(chǎn)管理信息化手段已成為企業(yè)的必然選擇。

其次就是設備運行信息和維修信息的管理，這也是比較典型的。設備的運行信息一方面顯示出設備完成任務的信息，另一方面也記錄下設備性能發(fā)生的變化。而維修信息的作用是，除了排除已有的故障外，還有可能發(fā)現(xiàn)其他故障隱患。這種信息雖然記錄在紙上，但由于缺乏一種監(jiān)督和提醒設備潛在故障信息的機制，盡管都有記錄，在實際上卻沒有發(fā)揮其應有的作用，不僅白白浪費了這些信息資源，還會增加企業(yè)的設備運維成本，降低企業(yè)效益。

另外，現(xiàn)代設備的復雜度遠遠超過歷史上同類產(chǎn)品，特別是嵌入式軟件，通常屬于保密的知識資產(chǎn)，不可能交給最終用戶。在缺乏完整的設計思想的指導下，用戶如果單純地依靠計劃維修指導書進行設備的維護維修，有時不僅達不到維護、檢修的目的，甚至還會造成設備的人為故障。這對企業(yè)的維修人員提出了更高的要求：一方面，設備的可靠性高、故障率低，維修人員平時沒有很多維修業(yè)務，業(yè)務生疏，一旦發(fā)生大問題就解決不了；另一方面，企業(yè)不愿意在培養(yǎng)自己的維修人員方面花費很大的資金，所以設備出現(xiàn)問題后需要廠家的專門技術人員進行維修。

記者：每個企業(yè)都有許多設備，設備的運行和維修信息都將是海量的，企業(yè)應如何保存和利用好這些信息？

莫欣農(nóng)：現(xiàn)代設備基本上都是機械、電氣/電子和軟件一體化的產(chǎn)品，在設計、制造、使用和維修的各個階段都需要有不同類型的知識，通過深度挖掘和使用維修的海量數(shù)據(jù)，企業(yè)可以發(fā)現(xiàn)大量的未知的知識和信息。數(shù)據(jù)挖掘除了需要大量的運行數(shù)據(jù)、信息，更離不開完整的設計、制造知識。例如，某企業(yè)搜集全國各地維修記錄，發(fā)現(xiàn)某個地區(qū)的起重機吊臂故障頻繁。經(jīng)調(diào)查該地區(qū)起重機主要用于起吊鋼材。經(jīng)過數(shù)據(jù)仿真和改進設計，凡是銷往該地區(qū)的起重機吊臂均采用特殊的加強措施，使用戶買到了可靠的設備，該企業(yè)也因此占領了該地區(qū)的起重機市場。這就是對維修信息很好的利用。

還有，高速動車組上都裝有多臺計算機，分別負責采集各部分設備的運行狀態(tài)、外部運行環(huán)境等信息，分析和控制全部設備的協(xié)調(diào)工作。同時，計算機將動車組的運行指令、運行狀態(tài)、運行位置和環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)通過無線和有線相結合的方式發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)上。運營商和制造商根據(jù)雙方事先設定的權限和各自擁有的知識資產(chǎn)從物聯(lián)網(wǎng)上獲取上述參數(shù)：運營商按照每輛動車組的狀態(tài)合理安排運行計劃，制造商根據(jù)全體動車組的狀態(tài)開展合理的綜合維修活動。這也是合作雙方互利的一個案例。制造商主導的維修服務模式使得運營商避開了復雜裝備維修人員和備件的困擾。制造商利用預測維修的方法既保證動車組的出勤率，又大幅度降低維修成本，從中謀取高額的回報。例如，美國GE公司就在出售動車組的同時，還附帶簽訂了10年的保修合同，保修費用是銷售費用的140%左右。

維修知識的積累要求具備制造方和使用方兩方面的知識，需要提供足夠的知識資產(chǎn)保護的技術手段，才能獲取和發(fā)揮這些知識的作用。維修知識不僅可以提高設備使用方的生產(chǎn)力，更重要的是為制造方提供最寶貴的產(chǎn)品創(chuàng)新的源泉。

記者：你前面提到了物聯(lián)網(wǎng)在動車上的應用，其實很多企業(yè)也很關注物聯(lián)網(wǎng)方面的動態(tài)和信息，工信部在今年發(fā)布了《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》。請你簡單介紹一下物聯(lián)網(wǎng)在企業(yè)設備管理與維護方面的重要作用。

莫欣農(nóng)：物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代信息技術成果應用的典型代表，是新一代信息技術的重要組成部分。它對現(xiàn)代設備的維修模式和發(fā)展趨勢都有很重要的影響。

首先是設備維修模式轉變?，F(xiàn)代設備最大的特點是通過物聯(lián)網(wǎng)可以隨時隨地了解設備的實際運行狀態(tài)，評估當前設備的健康狀態(tài)和預測剩余壽命。根據(jù)產(chǎn)品設計的原理和規(guī)范，結合實際運行狀態(tài)和設備的運行計劃，在合適的時候、采用合適的維護維修策略，以最小的代價換取最高的運行效率。這種以預測為基準的維修模式稱之為預測維修。據(jù)統(tǒng)計，采用預測維修設備的故障率可以降低90%以上。因此，預測維修模式將逐步成為現(xiàn)代設備的主要維修模式。

其次是維修主體的轉移。預測維修和計劃維修有本質(zhì)的區(qū)別。計劃維修是根據(jù)設計與使用規(guī)范中相關參數(shù)，結合使用經(jīng)驗制訂剛性的日常保養(yǎng)和各級維修計劃。而預測維修則根據(jù)以下關鍵信息制訂柔性的日常保養(yǎng)和各級維修計劃：關鍵部件性能參數(shù)的設計標準和容許偏差；關鍵部件之間的關聯(lián)關系和組合偏差；關鍵部件實際運行狀態(tài)參數(shù)和動態(tài)變化率；關鍵部件發(fā)生故障的類型及相關影響程度；設備近期運行計劃。

柔性計劃一方面要適應防止設備發(fā)生故障的需要，另一方面又要適應設備運行管理的需要。它可以做到在合適的時候、執(zhí)行合適的維護維修工作，為設備運行取得最大效益提供保障。只有用信息化解決及時獲取設備關鍵部件實際運行狀態(tài)參數(shù)的難題后，這種理想的維修模式才有可能成為現(xiàn)實。目前以航空發(fā)動機、風力發(fā)電機、高速軌道交通、工程機械等行業(yè)為代表，具有權限的用戶通過物聯(lián)網(wǎng)可以獲得設備在線運行狀態(tài)參數(shù)，從而奠定預測維修的基礎。

最后，物聯(lián)網(wǎng)技術還促進了制造業(yè)模式的轉變。在設計產(chǎn)品之初，設備制造商在產(chǎn)品中增加很多傳感器只是為了提高產(chǎn)品的性能。但隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的普及，制造商還增加很多用于通信的接口，將設備運行狀態(tài)參數(shù)發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)上。設備運行狀態(tài)參數(shù)一旦上傳到物聯(lián)網(wǎng)，設備制造原廠商即可利用自身的設備知識優(yōu)勢為設備運行商提供預測維修的服務。原廠商在不同地區(qū)建立維修服務中心和備件配送中心。中心服務人員面對該地區(qū)多個企業(yè)提供統(tǒng)一的、規(guī)范的、高質(zhì)量的維修服務。一方面大大降低整體的維修成本，還解決了運行商自己維修的技術與人員的難題，另一方面又能收集寶貴的設備運行知識，有利于產(chǎn)品的改進和創(chuàng)新?，F(xiàn)代設備維修的主體由設備使用方逐步向設備制造方轉移的趨勢將隨著信息化技術推廣而不斷擴大。

目前，由于價格競爭導致在短期的制造、銷售環(huán)節(jié)中利潤越來越微弱。為了應對這種挑戰(zhàn)，制造商必須充分利用掌握在自己手里的產(chǎn)品核心技術，在長期的維修服務階段，通過不斷降低維修服務成本、提供優(yōu)質(zhì)預測維修服務、不斷改進產(chǎn)品質(zhì)量、結合用戶需求開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品等方面獲取更大的利益。以設備制造為核心的模式稱之為生產(chǎn)性制造，以維修服務為核心的模式稱之為生產(chǎn)性服務，信息化時代的設備管理將引領中國制造業(yè)走出一條生產(chǎn)性服務的新道路。