淺談工業(yè)4.0下的設(shè)備管理

徐偉

【摘 要】工業(yè)4.0將對(duì)設(shè)備管理產(chǎn)生巨大的影響?；ヂ?lián)網(wǎng)的快速發(fā)展為工廠設(shè)備管理帶來(lái)了新的思考和新的模式?；ヂ?lián)網(wǎng)以它靈活多樣的互聯(lián)能力，可以輕易地將整個(gè)工廠、甚至若干個(gè)工廠的設(shè)備構(gòu)成一個(gè)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，并利用自身數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)大、傳播方式多元等特點(diǎn)拉動(dòng)所有人員參與到日常的設(shè)備管理和維護(hù)中。管理者可以輕松地獲取設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)和歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃和日常維護(hù)計(jì)劃，集中所有人員的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，并使其得以更便捷的共享和交流。

【Abstract】Industrial 4.0 will have a huge impact on device management. The rapid development of the internet has brought new thinking and new models for plant equipment management. With its flexibility and interconnectivity of the internet， internet can easily make the entire plant， and even some factory equipments form an interconnected network， and uses its characteristics of strong data processing ability， diversity mode of transmission to pull all personnel involved in the dayly management and maintenance. Managers can easily get device status in real time and historical data， the production plan and daily maintenance plan， experience and knowledge can be more convenient to share and exchange for all staff.

【關(guān)鍵詞】工業(yè)4.0；設(shè)備管理；設(shè)備互聯(lián)

【Keywords】Industrial 4.0； equipment management； equipments

【中圖分類號(hào)】F407.67 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）06-0009-02

1 傳統(tǒng)模式下的工廠設(shè)備管理弊端

傳統(tǒng)模式下的設(shè)備管理造成的管理弊端顯而易見(jiàn)：

第一，由于底層人員推諉敷衍造成信息傳遞不及時(shí)、不準(zhǔn)確，導(dǎo)致上層決策者無(wú)法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地了解和分析設(shè)備的運(yùn)行狀況。

第二，設(shè)備的日常運(yùn)行、故障、保養(yǎng)等重要數(shù)據(jù)保存不力，或者因?yàn)楸４娣绞讲煌桩?dāng)造成可追溯性差，很難對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地共享和實(shí)質(zhì)性地分析乃至做出相應(yīng)的計(jì)劃。缺少大數(shù)據(jù)的支撐和整合，設(shè)備預(yù)先維護(hù)更是無(wú)從談起，所以大都是事后維護(hù)，造成嚴(yán)重的時(shí)間損失。

第三，傳統(tǒng)的設(shè)備管理很難與其他部門形成一個(gè)信息互通的系統(tǒng)，而設(shè)備的狀況又與備件、產(chǎn)品質(zhì)量有著密切的關(guān)系，缺少有效的交互容易導(dǎo)致配合上的“斷層”，一方面造成設(shè)備維護(hù)周期長(zhǎng)。另一方面對(duì)設(shè)備的改進(jìn)來(lái)說(shuō)，缺少一個(gè)數(shù)據(jù)分析的導(dǎo)向[1]。

2 新模式（工業(yè)4.0）下的工廠設(shè)備管理

傳感器、智能儀器儀表、控制單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等技術(shù)的日趨成熟和成本的大幅降低給工業(yè)4.0奠定了先決的物質(zhì)基礎(chǔ)?；ヂ?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的高速發(fā)展，推動(dòng)了現(xiàn)實(shí)與虛擬的互聯(lián)結(jié)合，給各行各業(yè)發(fā)掘潛在價(jià)值帶來(lái)了新的可能。

2.1 基本特性

準(zhǔn)確性：數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是設(shè)備管理的基本需求，是整個(gè)管理系統(tǒng)中最基本也是最重要的一環(huán)。

實(shí)時(shí)性：數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性對(duì)管理者對(duì)設(shè)備的突發(fā)狀況作出及時(shí)反應(yīng)有著至關(guān)重要的作用。系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤設(shè)備的狀態(tài)和做出相應(yīng)指示，包括運(yùn)行狀態(tài)、停機(jī)時(shí)間、故障處理信息推送、故障處理現(xiàn)狀、故障處理記錄、故障負(fù)責(zé)人員等。

靈活性：系統(tǒng)的靈活性主要包括兩個(gè)方面。第一個(gè)指的是系統(tǒng)內(nèi)部信息、功能的可配置性；第二個(gè)指的是可多渠道訪問(wèn)和展示系統(tǒng)信息，如現(xiàn)場(chǎng)看板、操作面板、局域網(wǎng)、網(wǎng)頁(yè)、移動(dòng)終端（APP）等[2]。

2.2設(shè)備自診斷與大數(shù)據(jù)分析

2.2.1 預(yù)防性維護(hù)

系統(tǒng)根據(jù)用戶定義的點(diǎn)檢、保養(yǎng)、設(shè)備壽命等計(jì)劃，自動(dòng)對(duì)指定人員以消息推送的形式發(fā)出任務(wù)提醒，并可對(duì)人員反饋的數(shù)據(jù)（如：任務(wù)開始時(shí)間、完成時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)圖片、任務(wù)備注等）進(jìn)行接收和歸檔。

2.2.2 自診斷性

可以通過(guò)各種功能的傳感器來(lái)獲取設(shè)備的健康問(wèn)題，并把采集到的數(shù)據(jù)集成到系統(tǒng)中，系統(tǒng)通過(guò)這些數(shù)據(jù)可以預(yù)先診斷設(shè)備的潛在故障，管理者通過(guò)故障預(yù)警提前做出反應(yīng)，而不至于等到設(shè)備出現(xiàn)破壞性現(xiàn)象后再去處理，造成設(shè)備效率的損失。

應(yīng)用場(chǎng)景：軸承在傳動(dòng)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。因?yàn)榘惭b位置隱蔽和故障征兆性弱，所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)有故障趨勢(shì)時(shí)，軸承的性能往往已經(jīng)處于急速衰退期，又因更換過(guò)程繁瑣，故對(duì)正常生產(chǎn)造成影響較大。工業(yè)4.0下的解決方案是在軸承的油脂和材料中加裝特殊功能傳感器，用以檢測(cè)油脂金屬碎片濃度和軸承材料應(yīng)力的變化來(lái)判斷軸承的狀態(tài)和故障趨勢(shì)，經(jīng)由系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)警報(bào)，使應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間大大提前。

2.2.3 大數(shù)據(jù)下的設(shè)備維護(hù)管理

系統(tǒng)通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中性能參數(shù)、停機(jī)、故障等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，最終確定設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)模型，為設(shè)備維修、采購(gòu)、使用、輪換做定量分析，通過(guò)連續(xù)性數(shù)據(jù)分析，合理確定設(shè)備的使用壽命。管理者可據(jù)此提前做出措施，讓停機(jī)時(shí)間降到最少。系統(tǒng)建立自身維護(hù)的知識(shí)庫(kù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者資料對(duì)突發(fā)事件做出合理的應(yīng)對(duì)策略[3]。

應(yīng)用場(chǎng)景：維修人員處理完故障A之后，將維修的方法上傳，服務(wù)器自動(dòng)將此故障和方法關(guān)聯(lián)并保存。當(dāng)故障A再次發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)推送排除此故障的參考。當(dāng)同個(gè)故障有多種方法記錄時(shí)，系統(tǒng)可對(duì)這些方法與其他數(shù)據(jù)參數(shù)（如排障時(shí)間等）關(guān)聯(lián)起來(lái)，擇優(yōu)排列。也可以手動(dòng)錄入對(duì)某故障的排障方法，方便人員的查閱和參考。

2.3 跨系統(tǒng)、可互聯(lián)性

一個(gè)好的設(shè)備管理體系要與能源管理、產(chǎn)品質(zhì)量管控、采購(gòu)、倉(cāng)庫(kù)管理、設(shè)備廠商管理等管理機(jī)制都有著緊密的聯(lián)系。

對(duì)設(shè)備管理來(lái)說(shuō)，要將設(shè)備的效率發(fā)揮到極致，設(shè)備管理也應(yīng)該與其他職能部門融合互聯(lián)，甚至是與其他公司、設(shè)備生產(chǎn)商、供應(yīng)商形成互聯(lián)。

應(yīng)用場(chǎng)景：當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到某個(gè)元器件有發(fā)生故障的趨勢(shì)或者已經(jīng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)除了提醒管理者之外，還可與工廠的備件庫(kù)互聯(lián)，搜索出該元器件當(dāng)前的庫(kù)存、庫(kù)位信息，自動(dòng)生成領(lǐng)料申請(qǐng)單。當(dāng)檢測(cè)到庫(kù)存不足時(shí)，可發(fā)出采購(gòu)提醒甚至是與其他公司、設(shè)備生產(chǎn)商、供應(yīng)商建立起備件共享機(jī)制，從而大幅縮短設(shè)備維修的流程周期。

3 新模式給設(shè)備管理者帶來(lái)了新的課題

3.1 對(duì)人員素質(zhì)提出更高要求

隨著工業(yè)4.0、智能工廠的深入推進(jìn)，在工廠自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化日新月異的變化中，越來(lái)越多的普通操作人員將面臨更多更大的挑戰(zhàn)。

由于設(shè)備的高自動(dòng)化使得企業(yè)不再需要過(guò)多的員工參與生產(chǎn)；由于一些員工的水平有限，無(wú)法運(yùn)用相關(guān)知識(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)智能化設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)，無(wú)法切實(shí)理解設(shè)備的運(yùn)行原理和改善方向，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)法根據(jù)生產(chǎn)狀況做出改善或提出實(shí)際的改善方案。

智能工廠不可能獨(dú)立于人類之外進(jìn)行工作，智能工廠再智能也只能是人類的生產(chǎn)工具，想要保證智能工廠的正常運(yùn)行，企業(yè)需要能駕馭得了智能工廠設(shè)備的人才，特別是設(shè)備管理人員。對(duì)此，企業(yè)應(yīng)提前做好人員儲(chǔ)備和進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)。

3.2 對(duì)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)安全提出更高要求

第一，智能工廠內(nèi)部的設(shè)備、元器件之間形成一個(gè)環(huán)環(huán)緊扣的設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)，某個(gè)結(jié)點(diǎn)的小問(wèn)題可能在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中被無(wú)限放大，對(duì)整個(gè)工廠生產(chǎn)和決策造成影響。

第二，工廠網(wǎng)絡(luò)化和信息化的開放性可能導(dǎo)致工廠的資料被外界竊取，管理和控制系統(tǒng)受到外界的惡意攻擊，造成企業(yè)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的癱瘓。

第三，國(guó)外的公司在許多關(guān)鍵元器件和軟件技術(shù)等領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，技術(shù)上的受制于人為今后的設(shè)備管理帶來(lái)了潛在風(fēng)險(xiǎn)。

4 總結(jié)與展望

逐步完成對(duì)工業(yè)4.0的過(guò)渡，在筆者看來(lái)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

第一，制定企業(yè)發(fā)展理念，使員工認(rèn)可和支持工業(yè)4.0的轉(zhuǎn)換思路。

第二，培養(yǎng)符合智能工廠生產(chǎn)管理需求的人才。

第三，對(duì)某些設(shè)備進(jìn)行低成本改造，使其符合工業(yè)4.0的發(fā)展要求。

第四，工廠內(nèi)部進(jìn)行設(shè)備互聯(lián)，形成一個(gè)功能強(qiáng)大的設(shè)備管理系統(tǒng)。

第五，與外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)如采購(gòu)、倉(cāng)管、產(chǎn)品反饋等系統(tǒng)形成互聯(lián)和數(shù)據(jù)共享，使得工廠的各個(gè)模塊運(yùn)作有條不紊，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接。利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)和營(yíng)銷過(guò)程做出動(dòng)態(tài)調(diào)整。

在進(jìn)行工業(yè)4.0改造的進(jìn)程中，一定要對(duì)自身的能力和需求進(jìn)行有效研究和均衡，結(jié)合自身的管理特色，只有這樣，才能使改造給企業(yè)帶來(lái)利益的最大化。

【參考文獻(xiàn)】

【1】梁乃明.工業(yè)4.0實(shí)戰(zhàn)：裝備制造業(yè)數(shù)字化之道[J].工業(yè)控制與智能制造，2015（1）：1-10.

【2】吳軍.智能時(shí)代[J].機(jī)械智能，2016（1）：2-15.

【3】維克托·邁爾·舍恩伯格， 肯尼斯·庫(kù)克耶.大數(shù)據(jù)時(shí)代[J].電子科技，2013（1）：45-57.