機電裝備管理領域智能與信息化應用

吳義苗 王 騫

（中國機電裝備維修與改造技術協(xié)會 北京）

一、前言

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的最重要的支柱產(chǎn)業(yè)。以信息化帶動工業(yè)化，加強信息技術與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結合，促進傳統(tǒng)制造業(yè)的技術升級，推進“兩化融合”、大力發(fā)展現(xiàn)代制造服務業(yè)，是“十二五”規(guī)劃的重要發(fā)展方向，也是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術和自動化技術的迅速發(fā)展，在制造業(yè)中出現(xiàn)了計算機數(shù)控（CNC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成（CMS）、準時生產(chǎn)（JIT）、精益生產(chǎn)（LP）和敏捷制造（AM）等多項先進制造技術與制造模式。制造業(yè)信息化和先進制造技術有了飛速發(fā)展，制造業(yè)正在進行一場新的技術變革。

在當前工業(yè)處于轉(zhuǎn)型和結構調(diào)整時期，市場要求產(chǎn)品的生命周期越來越短，生產(chǎn)形式越來越呈現(xiàn)單件小批量多品種的格局。為了適應市場的快速多變，制造企業(yè)要想求生存、求發(fā)展，就必須加強信息技術與傳統(tǒng)制造業(yè)的結合，促進制造能力的技術升級。企業(yè)通過購置新的智能化、自動化裝備，以及將在用機電裝備升級改造兩種途徑來提升企業(yè)整體的制造能力和制造水平，以提高企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。同時利用現(xiàn)代信息化管理，提高企業(yè)的管理水平和經(jīng)濟效益，也是制造企業(yè)的發(fā)展之路。面對“兩化融合”的大趨勢，機電裝備管理與改造領域也迎來了新的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。

二、機電裝備管理及其改造領域智能與信息化發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)代制造業(yè)的信息化系統(tǒng)一般分為3個層次：工廠自動化控制系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)（ERP）。底層自動化系統(tǒng)涵蓋了制造流程自動化，單機自動化，生產(chǎn)線、車間、工廠自動化等各類制造流程的自動化系統(tǒng)，為MES和ERP系統(tǒng)提供現(xiàn)場數(shù)據(jù)并進行必要的數(shù)據(jù)處理，是信息化系統(tǒng)的信息基礎，MES系統(tǒng)是對制造流程進行管理的系統(tǒng)。

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的信息化技術的普及應用，帶動了機電裝備管理及其改造領域智能與信息化的發(fā)展和應用。在機電裝備管理領域，企業(yè)資產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（EAM），為企業(yè)ERP系統(tǒng)提供資產(chǎn)、設備信息管理支撐，是針對資產(chǎn)密集型企業(yè)資產(chǎn)管理信息化解決方案。

在機電裝備改造領域，設備改造已由以往單臺、單純的數(shù)控改造或功能改造，朝著功能改造與智能化、網(wǎng)絡化、集成化、系統(tǒng)化、數(shù)字化相結合的方向發(fā)展。對在用機電裝備實施生產(chǎn)現(xiàn)場設備智能化控制與管理、智能監(jiān)測、智能診斷、遠程監(jiān)控與診斷，開發(fā)推廣精益生產(chǎn)現(xiàn)場管理系統(tǒng)、MES制造執(zhí)行系統(tǒng)等，都日益成為企業(yè)改造的范疇。機電裝備改造的內(nèi)涵不斷豐富、外延不斷擴大，技術要求不斷提高。

為了適應機電裝備管理和改造領域的發(fā)展需要，很多專業(yè)維修改造公司已深入?yún)⑴c機電裝備工程領域智能與信息化開發(fā)應用，拓展改造范疇，成為維改行業(yè)發(fā)展的一個新的亮點和趨勢。如中航工業(yè)綜合技術研究所，為滿足維修改造及裝備智能信息化業(yè)務發(fā)展的需要，成立中航聯(lián)眾數(shù)控技術（北京）有限公司繼續(xù)開展維修改造及機床再制造業(yè)務，同時成立航星國際自動控制工程有限公司開展制造數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)（MDC）/程序傳輸系統(tǒng)（DNC）系統(tǒng)的開發(fā)推廣；襄陽海城科技有限公司自主開發(fā)推廣精益生產(chǎn)管理系統(tǒng)，并生產(chǎn)相應的硬件設備；肯特（北京）自動化技術有限公司為客戶開發(fā)MES制造執(zhí)行系統(tǒng)中一個子系統(tǒng)。很多專業(yè)的維修改造公司在保留傳統(tǒng)的維修改造業(yè)務同時，也向著裝備智能與信息化領域 縱深邁進，從單一服務向綜合服務發(fā)展，成為綜合型的機電行業(yè)高科技服務公司。

利用現(xiàn)代智能化與信息化技術，用先進的控制技術對現(xiàn)場設備進行改造，用信息化技術實現(xiàn)車間的智能化管理，通過兩者的結合應用提高企業(yè)的生產(chǎn)和管理水平，改變以往落后的生產(chǎn)管理模式，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的需要，是機電裝備管理及改造的發(fā)展必然趨勢。尤其是推廣實施基于企業(yè)資產(chǎn)全生命周期管理理念的企業(yè)資產(chǎn)信息管理系統(tǒng)（EAM）的應用，可以極大地提高資產(chǎn)設備管理水平，有效地提高資產(chǎn)可利用率、降低企業(yè)運行維護成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和企業(yè)的市場競爭力。

三、EAM企業(yè)資產(chǎn)信息管理系統(tǒng)及功能簡介

1.EAM企業(yè)資產(chǎn)信息管理系統(tǒng)簡介

EAM是一個基于企業(yè)資產(chǎn)全生命周期管理理念的企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)。是以企業(yè)有形資產(chǎn)（生產(chǎn)設備、廠房設施、交通工具、備件庫存等）為管理對象，以資產(chǎn)臺賬為基礎，以工單的提交、審批、執(zhí)行為主線，按照缺陷處理、計劃檢修、預防性維護、預測性維護幾種可能模式，以降低總體維修成本、提高維修效率、維持最小合理庫存和最大投資回報為目標，將設備管理、維修管理、采購管理、庫存管理、人力資源管理集成在一個數(shù)據(jù)充分共享的信息系統(tǒng)中。

EAM融合了先進設備維護管理思想，集企業(yè)各項設備管理功能為一身，對資產(chǎn)進行全生命周期管理。通過信息化手段，可以實現(xiàn)管理制度融于系統(tǒng)、系統(tǒng)流程體現(xiàn)制度，明確職責、分清權限，全員參與，提升設備使用效能；實現(xiàn)業(yè)務管理流程的可視化、規(guī)范化、工作內(nèi)容的透明化。形成的歷史數(shù)據(jù)庫和知識庫，有助于各級別設備維護和管理人員知識水平和經(jīng)驗提高。借助系統(tǒng)信息資源共享、統(tǒng)計分析功能，使各級相關領導能準確及時的掌握設備狀況，實現(xiàn)精益生產(chǎn)管理，提高管理效率，極大地提高設備管理和維護工作水平。

實施以預測性維護、TPM全員維護，RCM可靠性為中心的維護，還有全生命周期的管理為目標的EAM系統(tǒng)，不僅能解決傳統(tǒng)設備管理的存在的問題，還能實現(xiàn)“資源信息化、管理規(guī)范化、作業(yè)流程化”，極大地減少和避免設備故障，減少意外故障對生產(chǎn)的影響；延長設備的有效使用壽命；減少設備本身的維修費用，降低維護成本和生產(chǎn)損失；降低備件的存儲資金占用。從而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和企業(yè)的市場競爭力。

為制適應制造行業(yè)設備管理比較復雜的特點，EAM全面采用構件技術構造／配置高度靈活可重構的要求。采用B/S模式，采用3層軟件體系架構和3層功能架構。一般為J2EE或.NET平臺架構。

2.EAM系統(tǒng)功能簡介（以API PRO系統(tǒng)為例）

（1）API公司及API PRO系統(tǒng)簡介。API公司由瑞典的工業(yè)服務集團SKF創(chuàng)立，是全球第一家、世界前三強的專業(yè)設備管理軟件供應商。自1980年以來，經(jīng)過30多年發(fā)展，API系統(tǒng)已有23種語言版本，在全球56個國家上千家企業(yè)應用支持。API中國（上海）工程技術中心，在中國經(jīng)過幾年的開發(fā)及應用，推出了適合中國的國際化、科學化、個性化的設備管理解決方案。目前中國大陸已經(jīng)有蒙牛乳液集團、日照鋼鐵廠、以及汽車制造行業(yè)的寶馬、豐田、沈陽三菱發(fā)動機、上海薩帕等幾十家大企業(yè)用戶。

（2）API PRO系統(tǒng)整體功能模塊簡介。資產(chǎn)管理軟件平臺——APIPRO系統(tǒng)是由幾十個功能模塊組成，這些功能是獨立的，也可以集成在一起，不同行業(yè)、不同企業(yè)的客戶可以根據(jù)自身的需求選擇適合自己的功能模塊（圖1）。

圖1 縱剖套筒

企業(yè)資產(chǎn)信息樹——是系統(tǒng)最基本、最核心的功能模塊，相當于一個設備臺賬中心，一個數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫為樹形結構，可以分出很多層次，如集團——工廠——車間——生產(chǎn)線——設備，設備對應的各種信息數(shù)據(jù)，如圖紙文檔、操作手冊、供應商、各種維修歷史、備件、及所有的和設備相關的數(shù)據(jù)資料的管理都集成在這個中心模塊中（圖2）。整個系統(tǒng)也是以這個龐大的數(shù)據(jù)庫為基礎，將包括日常計劃性的、非計劃性的、預防性的、預測性的工作，通過工單及流程串聯(lián)起來，從一項工作的生成、審批、執(zhí)行、到結束都在這個管理模塊中體現(xiàn)，是設備管理的核心功能模塊。

除了企業(yè)資產(chǎn)信息樹核心功能模塊，系統(tǒng)還包含和集成了其他幾十個功能模塊。其中，系統(tǒng)自帶了有200多張KPI報表，可以給企業(yè)提供各種統(tǒng)計分析。用戶經(jīng)過簡單培訓，可以使用水晶報表模塊，在使用中自定義開發(fā)新的統(tǒng)計分析報表。

3.國內(nèi)外EAM系統(tǒng)比較

圖2 基礎信息與結構樹示意圖

由于國外EAM系統(tǒng)經(jīng)歷了30多年的開發(fā)應用歷史，世界各地用戶比較多，凝聚集成了世界上很多企業(yè)的設備管理先進理念，和我國EAM系統(tǒng)相比，具有一定的先進性和前瞻性。如某公司的平面監(jiān)控（圖3），實現(xiàn)了更多生命周期的管控；產(chǎn)品模塊化程度高，功能多，可根據(jù)不同用戶靈活選擇，適用性強，可以支持集團型企業(yè)多個工廠分散或集中管理；擁有決策支持系統(tǒng)；現(xiàn)場設備或設施狀態(tài)實時監(jiān)控，以不同顏色代表不同的設備狀態(tài)，把所有設備相關信息在一個界面中呈現(xiàn)的圖文并茂的設備樹型結構，可視化功能比較強（圖4）；系統(tǒng)可以形成強大的歷史數(shù)據(jù)庫和知識庫；支持移動終端應用；與第三方系統(tǒng)（如ERP系統(tǒng)、工業(yè)接口、MES系統(tǒng)）集成性強；具有項目管理、采購管理等輔助管理功能模塊；等等。

圖3 某公司平面監(jiān)控圖

四、機電裝備管理領域智能與信息化應用需注意的問題

（1）系統(tǒng)先進性、適用性、穩(wěn)定性、可靠性、時效性、可拓展性；操作界面友好性。

（2）數(shù)據(jù)與系統(tǒng)安全性：操作與管理權限、登錄訪問模式、系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份和功能恢復。

（3）所選擇的系統(tǒng)與主要系統(tǒng)是否有接口，如ERP、MES等關聯(lián)接口；主要工業(yè)控制標準接口等。

圖4 樹形結構的設備狀態(tài)圖

（4）各種智能與信息化應用系統(tǒng)越來越多，技術產(chǎn)品交叉發(fā)展、相互融合。整個信息化系統(tǒng)建設要有整體規(guī)劃，避免在漸進的系統(tǒng)建設中，出現(xiàn)局部重復、不兼容或不適應企業(yè)發(fā)展的問題。

（5）整個信息化系統(tǒng)建設要整體規(guī)劃、分步實施，制定統(tǒng)一的標準和規(guī)則，尤其是統(tǒng)一的編碼規(guī)則、基礎數(shù)據(jù)字典，以便將來某些系統(tǒng)需要和其他系統(tǒng)相互關聯(lián)、數(shù)據(jù)相互引用和轉(zhuǎn)換時，能實現(xiàn)無縫對接，實現(xiàn)自動、實時的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

五、機電裝備管理智能與信息化展望

未來機電裝備管理智能與信息化發(fā)展，將在3個層面進行。

（1）現(xiàn)代信息化技術的不斷快速發(fā)展，帶動工業(yè)制造業(yè)信息技術發(fā)展。機電裝備管理與改造內(nèi)涵不斷深入和豐富，外延應用范圍不斷擴大，智能與信息化開發(fā)與建設會在各局部系統(tǒng)內(nèi)深入和發(fā)展。

（2）在技術層面和應用層面，各應用系統(tǒng)間彼此的開放、兼容、交互等方面的研究和發(fā)展。

（3）隨著企業(yè)設備管理領域智能與信息化建設的逐步深入和發(fā)展，企業(yè)設備管理智能與信息化建設，最終會各由各單一應用系統(tǒng)的局部建設，進入到綜合應用平臺的整體建設。

通過實現(xiàn)各業(yè)務系統(tǒng)有機關聯(lián)，將所有設備控制與管理系統(tǒng)的部分管理功能（如審批、查詢、分析、統(tǒng)計、監(jiān)控等）及數(shù)據(jù)集成到一個綜合應用平臺上，實現(xiàn)高層次數(shù)據(jù)整合，更大范圍信息共享，更科學分析決策，為實現(xiàn)全面、及時的科學化管理決策提供有效支撐。

隨著機電裝備維修、改造與管理的智能化與信息化程度不斷提高，不斷深入，技術交叉，傳統(tǒng)意義上的機電裝備維修、改造與管理的界限變得模糊淡化，相互交織。設備測控管一體化應用、EAM全生命周期資產(chǎn)管理系統(tǒng)應用，將日益普及和深入。借助智能與信息化手段，設備管理的范疇會越來越大。智能與信息化技術的發(fā)展，將極大地改變傳統(tǒng)的機電裝備管理模式和工作方式，為提高企業(yè)的制造能力、制造水平、管理水平和經(jīng)濟效益、提高企業(yè)的市場競爭力發(fā)揮巨大作用。信息化帶動工業(yè)化發(fā)展是必然趨勢。機電裝備管理及改造領域的智能與信息化應用，具有廣闊的發(fā)展前景。