工業(yè)4.0下的設(shè)備維護(hù)4.0模式初探

李軍國(guó)

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司 設(shè)備管理部，黑龍江 哈爾濱150036）

工業(yè)4.0下的設(shè)備維護(hù)4.0模式初探

李軍國(guó)

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司 設(shè)備管理部，黑龍江 哈爾濱150036）

針對(duì)世界范圍內(nèi)興起的第四次工業(yè)革命浪潮，探討了設(shè)備維護(hù)4.0的相關(guān)知識(shí)及主要實(shí)現(xiàn)途徑，為建立智能化工廠進(jìn)行了初步嘗試。

第四次工業(yè)革命；設(shè)備維護(hù)；智能化工廠；云計(jì)算；大數(shù)據(jù)

1 前言

2012年，德國(guó)提出了工業(yè)4.0的戰(zhàn)略，從而使人類社會(huì)已經(jīng)跨入了一個(gè)前所未有的新時(shí)代，而“中國(guó)制造2025”的偉大構(gòu)想，也描繪出了未來(lái)中國(guó)智能化工業(yè)的發(fā)展藍(lán)圖。基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等核心技術(shù)，必須將先進(jìn)的信息管理技術(shù)融入企業(yè)管理的各個(gè)方面，才能實(shí)現(xiàn)全面智能化，邁入真正的工業(yè)4.0時(shí)代。工欲善其事，必先利其器。在機(jī)遇面前，企業(yè)設(shè)備維護(hù)智能化管理是重要的一環(huán)，建立設(shè)備維護(hù)4.0正逢其時(shí)。

2 建立設(shè)備維護(hù)4.0的時(shí)代機(jī)緣已經(jīng)成熟

建立設(shè)備維護(hù)4.0是現(xiàn)實(shí)的緊迫需求。一是無(wú)論哪個(gè)行業(yè)，設(shè)備都是高價(jià)值資產(chǎn)，并對(duì)整體生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)有至關(guān)重要的作用。特別是剛性布局連接的產(chǎn)線設(shè)備、高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備、大型關(guān)鍵設(shè)備等的意外停機(jī)不但會(huì)影響交貨期，還會(huì)降低維修效率，增加設(shè)備連鎖損壞的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而影響上下工序設(shè)備的正常生產(chǎn)，對(duì)企業(yè)而言損失重大。因此，設(shè)備維護(hù)必須享有優(yōu)先級(jí)的待遇，而清晰準(zhǔn)確的早期識(shí)別和干預(yù)計(jì)劃、設(shè)備維護(hù)策略的實(shí)施是保證設(shè)備良性運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保障。

二是云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)的飛躍發(fā)展，引發(fā)了新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)革命。德國(guó)推出工業(yè)4.0概念、美國(guó)實(shí)施“再工業(yè)化”戰(zhàn)略、我國(guó)擬定中國(guó)制造2025藍(lán)圖，都寄希望借助于信息技術(shù)發(fā)展來(lái)提升本國(guó)的制造業(yè)。制造業(yè)的提升必然是設(shè)備的智能化，那么工業(yè)4.0時(shí)代該進(jìn)行怎樣的設(shè)備維護(hù)呢？這是必須面對(duì)和解決的嚴(yán)峻課題。

三是工業(yè)4.0將對(duì)設(shè)備管理產(chǎn)生巨大的影響。在工業(yè)4.0時(shí)代，各種終端設(shè)備、應(yīng)用軟件之間的數(shù)據(jù)信息交換、識(shí)別、處理，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)完成工廠縱向集成和端到端集成后，整個(gè)工廠、甚至若干工廠間的設(shè)備形成互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，呈現(xiàn)出人、機(jī)器、資源互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)化社會(huì)，高效的設(shè)備管理與維護(hù)是制造出高質(zhì)量產(chǎn)品的前提，系統(tǒng)必將自動(dòng)拉動(dòng)所有人員進(jìn)行設(shè)備維護(hù)（TNPM）。如何保障工業(yè)4.0中設(shè)備的可靠運(yùn)行，是工業(yè)4.0設(shè)備維護(hù)管理很重要的一環(huán)，其唯一出路是適應(yīng)社會(huì)發(fā)展及時(shí)建立設(shè)備管家體系，建立與工業(yè)4.0相適應(yīng)的設(shè)備維護(hù)4.0 ，創(chuàng)新和完善以可靠性為中心的TNPM設(shè)備管理體系。

3 設(shè)備維護(hù)4.0特征及內(nèi)涵

設(shè)備維護(hù)4.0的基本特征就是設(shè)備維護(hù)智能化，核心內(nèi)涵就是“人+物聯(lián)網(wǎng)”，最終目標(biāo)是建立設(shè)備管家體系。

首先，設(shè)備維護(hù)從概念上講是設(shè)備維修與保養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合。每一次工業(yè)革命都帶來(lái)了設(shè)備維護(hù)的變革。工業(yè)4.0也好 “再工業(yè)化”及中國(guó)制造2025也罷，智能制造凸顯，對(duì)操作員的要求越來(lái)越單一化，而對(duì)設(shè)備維護(hù)員的知識(shí)掌握和綜合業(yè)務(wù)能力要求卻越來(lái)越高、越來(lái)越嚴(yán)格，完全摒除了現(xiàn)在的電工、鉗工、液壓工等的詳細(xì)分工，而是機(jī)電液能力集于一身；并且從知識(shí)結(jié)構(gòu)的必備、維護(hù)用具的使用、數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用等多層次多角度對(duì)設(shè)備維護(hù)員提出了準(zhǔn)入門檻。

在工業(yè)4.0的大背景下，與工業(yè)4.0相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)應(yīng)該是具有“人+物聯(lián)網(wǎng)”的一種維護(hù)模式，是人通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)獲得設(shè)備維護(hù)管理信息、維護(hù)字典、專家診斷系統(tǒng)，以及包括集合機(jī)器人在內(nèi)各種智能工具的一種維護(hù)形式，即智能化維護(hù)設(shè)備。因此，在人員知識(shí)需求、維護(hù)技術(shù)、維護(hù)工具以及智能數(shù)據(jù)的應(yīng)用等方面都有相應(yīng)的要求，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）維護(hù)人員的知識(shí)儲(chǔ)備。在設(shè)備維護(hù)4.0時(shí)代，一是要求維護(hù)人員要掌握機(jī)電液一體化的常規(guī)設(shè)備維護(hù)技術(shù)，特別要掌握通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等；二是智能化生產(chǎn)還要求人必須擔(dān)當(dāng)更有挑戰(zhàn)性的角色，如創(chuàng)新、規(guī)劃、監(jiān)督和協(xié)調(diào)機(jī)器的運(yùn)作等；三是維護(hù)管理人員除了掌握維護(hù)1.0～3.0階段需要掌握的本專業(yè)設(shè)備維護(hù)傳統(tǒng)知識(shí)與技能之外，綜合知識(shí)型員工是維護(hù)4.0對(duì)人員需求的熱點(diǎn)；因此工業(yè)4.0下的維護(hù)4.0將朝著更加專業(yè)化方向邁進(jìn)，企業(yè)的維護(hù)模式、組織結(jié)構(gòu)、員工素質(zhì)等方面都將會(huì)變化，設(shè)備維護(hù)由專業(yè)設(shè)備維護(hù)公司向企業(yè)提供維護(hù)服務(wù)將成為主流方向（專業(yè)設(shè)備維護(hù)公司又是一個(gè)新的行業(yè)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)）。

（2）維護(hù)技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新。工業(yè)4.0下的設(shè)備維護(hù)4.0，迫使設(shè)備維護(hù)技術(shù)必然朝著以可靠性為核心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、表面工程技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)為依托，以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)為先導(dǎo)，以機(jī)電一體化為背景，以滿足工業(yè)4.0智能制造的要求為目標(biāo)，以不斷完善的維護(hù)技術(shù)為手段的方向發(fā)展。

（3）維護(hù)工具的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)。工具作為生產(chǎn)資料的基本要素，對(duì)人類進(jìn)步的重要性不言而喻，在工業(yè)4.0的進(jìn)程中也必將涌現(xiàn)出許多新型的維護(hù)工具。在從手工工具經(jīng)機(jī)器工具到智能工具發(fā)展的路徑中，智能工具將成為智能制造的關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力，但智能工具也不可能是唯一的，將出現(xiàn)手動(dòng)工具、機(jī)械工具、電動(dòng)液動(dòng)工具和智能工具并存、通用工具和專用工具并存、監(jiān)視測(cè)量工具和維修工具大發(fā)展大繁榮的景象，所以在未來(lái)的設(shè)備維護(hù)4.0包括機(jī)器人在內(nèi)的智能工具應(yīng)用,將使智慧工廠成為可能。

（4）智能數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與應(yīng)用。維護(hù)4.0強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)就是物質(zhì)。在智能生產(chǎn)中各種智能設(shè)備的互聯(lián)互通可以隨時(shí)隨地感知、測(cè)量、捕獲和傳遞各類設(shè)備、系統(tǒng)或流程的信息和數(shù)據(jù)，將這些信息收集、儲(chǔ)存并整理分析進(jìn)行交互和多方共享，從而更好地對(duì)設(shè)備管理和設(shè)備維護(hù)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從全局的角度進(jìn)行分析、確定方案并及時(shí)解決問(wèn)題，使得設(shè)備維護(hù)工作可以通過(guò)多方協(xié)作來(lái)完成，真正全力推進(jìn)TNPM設(shè)備維護(hù)，建立起適應(yīng)設(shè)備維護(hù)4.0的設(shè)備信息化管理系統(tǒng)。

需要特別注意的是，設(shè)備維護(hù)管理是通過(guò)對(duì)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)收集和維護(hù)指導(dǎo)等相關(guān)措施，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。建立MES設(shè)備維護(hù)管理模塊是設(shè)備維護(hù)在工業(yè)4.0中MES與維護(hù)4.0的專業(yè)接口。通過(guò)數(shù)據(jù)信息采集的精確性和完備性、傳遞的及時(shí)性和有效性、分析的正確性和透徹性以及應(yīng)用的全面性和深入化，包括設(shè)備FMEA分析、備件FMEA及MTBF分析、技術(shù)狀態(tài)分析、可靠性評(píng)價(jià)、元器件的功能和性能評(píng)價(jià)、運(yùn)行價(jià)值和績(jī)效評(píng)價(jià)等各類方法的應(yīng)用，建立MMS數(shù)字化集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備全壽命周期的最大綜合效益，最終降低設(shè)備維修成本，實(shí)現(xiàn)企業(yè)利潤(rùn)最大化的終極目標(biāo)。（MMS即移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)、MES即生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)）

4 建立設(shè)備維護(hù)4.0的途徑

4.1 設(shè)置設(shè)備“固有”的IT解決方案管理設(shè)備

（1）IT解決方案要以處理設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)信息為主線，凸顯設(shè)備FMEA作用，在設(shè)備制造的方案中輸入設(shè)備管理中需要的最大量的監(jiān)測(cè)和報(bào)警信息，然后在使用中通過(guò)對(duì)信息的收集、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、 綜合、查詢、報(bào)表輸出，及時(shí)為設(shè)備管理人員的決策提供全面精準(zhǔn)的信息數(shù)據(jù)，提高設(shè)備維護(hù)效能，確保設(shè)備高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和掌握設(shè)備的狀態(tài)，為預(yù)防維修（PM）、備件安全庫(kù)存、保養(yǎng)策略的完善等提供有力支撐。

（3）利用IT系統(tǒng)構(gòu)建日常維護(hù)、校準(zhǔn)、檢查的操作日歷，將預(yù)防維護(hù)工作鎖定在“必備工作欄”里，從而防止維護(hù)工作被工作人員遺忘或者被其他項(xiàng)目工作所影響。

（4）通過(guò)預(yù)防性的分析和預(yù)警，IT系統(tǒng)可以幫助維修人員提前制定關(guān)鍵的有針對(duì)性的預(yù)防維修措施，以防止停機(jī)的情況出現(xiàn)。而通過(guò)對(duì)預(yù)防維護(hù)的智能調(diào)度，企業(yè)可以有充分的時(shí)間為設(shè)備升級(jí)或更新做準(zhǔn)備。

因此選擇適合的IT服務(wù)提供商、采用創(chuàng)新而專業(yè)化的IT解決方案對(duì)設(shè)備進(jìn)行智能化的管理非常關(guān)鍵。高效的設(shè)備管理與維護(hù)是制造出高質(zhì)量產(chǎn)品的前提，而融合了各種考慮因素的智能化設(shè)備維護(hù)方案，既能保護(hù)企業(yè)設(shè)備的高價(jià)值投入，又能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，在問(wèn)題更為嚴(yán)重之前就采取行動(dòng)，這是設(shè)備故障管理的重要環(huán)節(jié)。因此要成功融入全球工業(yè)智能化的熱流之中，這一環(huán)節(jié)絕對(duì)不容忽視。

4.2 設(shè)備維護(hù)外包

(1)設(shè)備維護(hù)外包產(chǎn)業(yè)的誕生。隨著工業(yè)4.0步伐的邁進(jìn)，現(xiàn)代設(shè)備構(gòu)成越來(lái)越復(fù)雜，功能越來(lái)越強(qiáng)大，技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，對(duì)設(shè)備維護(hù)的要求也越來(lái)越高，不僅需要越來(lái)越先進(jìn)的維修技術(shù)，而且需要越來(lái)越多高水平的維管人員。而傳統(tǒng)的設(shè)備維修管理模式采用的是預(yù)防性維修的大修、中修和小修等設(shè)備檢修制度，企業(yè)的維修管理人員配置是以設(shè)備大修為基礎(chǔ)的，由于檢修周期的局限性造成設(shè)備維管人員配置臃腫，維修水平停滯不前。而在工業(yè)4.0下的設(shè)備維護(hù)4.0體制，企業(yè)僅靠自身資源難以滿足需求，必須采取更先進(jìn)的管理模式與手段，綜合配置、充分利用社會(huì)上的設(shè)備維護(hù)技術(shù)和資源，獲得高質(zhì)量、高效率、低成本的設(shè)備維護(hù)服務(wù)。在這種情況下，專業(yè)化設(shè)備維護(hù)服務(wù)的需求會(huì)急劇上升，設(shè)備維護(hù)專業(yè)化公司會(huì)應(yīng)運(yùn)而生，設(shè)備維護(hù)外包業(yè)務(wù)會(huì)迅速擴(kuò)大并成為新興產(chǎn)業(yè)。

（2）設(shè)備維護(hù)外包的特點(diǎn)。這種設(shè)備維護(hù)外包作為業(yè)務(wù)流程外包的一種具體形式，是設(shè)備維護(hù)職能的社會(huì)化、專業(yè)化分工，成為設(shè)備維護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)，讓最具優(yōu)勢(shì)的單位承擔(dān)相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)職能（當(dāng)然，這種外包維護(hù)既可能是整個(gè)廠房設(shè)備的維護(hù)也可以是幾條產(chǎn)線的維護(hù)或關(guān)鍵設(shè)備單機(jī)維護(hù)、還可能是設(shè)備專項(xiàng)維護(hù)如電氣系統(tǒng)維護(hù)等），是提升設(shè)備維護(hù)效能的有力手段。

（3）設(shè)備維護(hù)外包的益處。作為一種管理模式的變革，設(shè)備維護(hù)外包是企業(yè)降低設(shè)備維護(hù)成本、精簡(jiǎn)維護(hù)機(jī)構(gòu)、提高設(shè)備管理水平，進(jìn)而增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。

4.3 建立設(shè)備保險(xiǎn)機(jī)制

充分利用社會(huì)保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)的作用，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備、高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備、高價(jià)值設(shè)備進(jìn)行設(shè)備維護(hù)外包外，再加一道保險(xiǎn)，就是給關(guān)鍵設(shè)備和高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備上保險(xiǎn)，花小錢得到大保障，從而大大減少由于設(shè)備突發(fā)故障而帶來(lái)的維修成本和停產(chǎn)損失。

4.4 設(shè)備維護(hù)4.0的終極目標(biāo)

建立設(shè)備管家體系，做到“預(yù)知狀態(tài)，超前管理”，提高設(shè)備綜合效率最大化，從而提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

5 結(jié)束語(yǔ)

工業(yè)4.0時(shí)代的設(shè)備互聯(lián)屬性決定了設(shè)備維護(hù)工作不再是僅對(duì)設(shè)備單機(jī)開(kāi)展而顯得更加復(fù)雜，因而設(shè)備管理與維護(hù)的流程將因此而發(fā)生巨大變革。應(yīng)運(yùn)而生的設(shè)備維護(hù)4.0能否適應(yīng)工業(yè)4.0的發(fā)展需求，實(shí)現(xiàn)信息共享，優(yōu)化流程是前提，建立數(shù)據(jù)與信息平臺(tái)是關(guān)鍵，運(yùn)用維護(hù)管理系統(tǒng)MMS、專業(yè)化設(shè)備維護(hù)服務(wù)以及越來(lái)越完善的社會(huì)保險(xiǎn)機(jī)制是基本路徑。

（編輯：王立新）

Discussion on mode of equipment maintenance 4.0 under industry 4.0

Li Junguo
(Equipment Management Department,Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China)

Aiming fourth industrial revolution wave worldwide, and the major equipment maintenance 4.0 knowledge and approaches were discussed, a preliminary attempt was conducted for the establishment of intelligent plant.

fourth industrial revolution; equipment maintenance; intelligent factory; cloud computing; big data

TG502.7

B

1672-4852（2015）04-0024-03

2015-10-26.

李軍國(guó)（1971-），男，高級(jí)工程師，部長(zhǎng).