基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的拉動式設(shè)備維保

彭瑩瑩，馮 磊，李 雪

（1.山東省煙草專賣局（公司） 物流處，山東 濟(jì)南 250101；2.山東大學(xué) 管理學(xué)院，山東 濟(jì)南 250100；3.蘭劍智能科技股份有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

1 煙草商業(yè)企業(yè)設(shè)備維?，F(xiàn)狀

物流設(shè)備是煙草商業(yè)企業(yè)固定資產(chǎn)的重要組成部分，是進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是企業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。從山東煙草商業(yè)企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，隨著自動化物流設(shè)備的大量廣泛應(yīng)用，大多數(shù)煙草商業(yè)企業(yè)設(shè)備維保還只停留在靜態(tài)信息的管理上，對于故障的機(jī)器只進(jìn)行事后的維修和保養(yǎng)，無法及時地對各種異常狀態(tài)和故障狀態(tài)做出診斷。煙草商業(yè)企業(yè)的現(xiàn)代物流控制系統(tǒng)更多的偏重于對所管理設(shè)備進(jìn)行跟蹤、統(tǒng)計(jì)，僅僅涵蓋相關(guān)的設(shè)備信息，如名稱、規(guī)格等，缺少設(shè)備完整的動態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)，如機(jī)器運(yùn)行過程中的溫度、轉(zhuǎn)速、電流等。此外由于技術(shù)的局限性，設(shè)備維保的數(shù)據(jù)不能及時上傳，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳遞性差。因此各煙草商業(yè)企業(yè)普遍突顯出故障停機(jī)率高、并發(fā)故障概率大、設(shè)備有效作業(yè)率下降、維修時間長、維修保養(yǎng)費(fèi)用高、維修保養(yǎng)無規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化、管理基礎(chǔ)薄弱等問題，因此建立一套拉動式設(shè)備維保體系，輔助設(shè)備管理決策，能適應(yīng)企業(yè)設(shè)備維護(hù)發(fā)展的要求，推進(jìn)企業(yè)信息化建設(shè)的進(jìn)程，這對于煙草行業(yè)的發(fā)展是十分必要的。

本文提出將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與設(shè)備維保相結(jié)合，并采用設(shè)備故障預(yù)測算法，形成一種新型的拉動式維保作業(yè)模式，其能在設(shè)備全生命周期管理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善設(shè)備維保活動中的相關(guān)作業(yè)，形成一套完整的設(shè)備維保制度體系，有利于煙草商業(yè)企業(yè)保證設(shè)備良好安全的持續(xù)運(yùn)行并不斷改善和提高設(shè)備的技術(shù)和質(zhì)量。

圖1 維保發(fā)展階段圖

2 拉動式設(shè)備維保概述

“拉動式維?！钡母拍钤醋杂凇袄瓌邮阶鳂I(yè)”這一思想。拉動式作業(yè)是豐田生產(chǎn)模式兩大支柱之一“準(zhǔn)時生產(chǎn)（Just In Time）”得以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)承載。相對于過去的推動生產(chǎn)中，前一作業(yè)將零件生產(chǎn)出來“推給”后一作業(yè)加工，在拉式生產(chǎn)中，是后一作業(yè)根據(jù)需要加工多少產(chǎn)品，要求前一作業(yè)制造正好需要的零件。拉動式作業(yè)好處就在于真正實(shí)現(xiàn)了信息流與物流的結(jié)合，而且在整個過程中不會產(chǎn)生多余的中間產(chǎn)品，也不會出現(xiàn)等待、拖延等浪費(fèi)。因此該生產(chǎn)方式能夠真正做到“適時、適量、適物”的生產(chǎn)，節(jié)約產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，最終產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

拉動式維保追求的模式與上述拉動式作業(yè)是相似的，其追求的是一種設(shè)備管理人員根據(jù)實(shí)時的設(shè)備管理需求及時做出相應(yīng)處理行為的模式。其表達(dá)的是要在正確的時間正確的地點(diǎn)做正確的事情的思想。

2.1 拉動式維保的模式

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的拉動式維保能夠利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，及時準(zhǔn)確的得知設(shè)備的運(yùn)行狀況，判斷出設(shè)備是否需要保養(yǎng)或者維修來輔助維保人員決策，同時能降低備配備件的庫存以及提高維保人員的作業(yè)效率。拉動式設(shè)備維保對設(shè)備進(jìn)行全員的管理和維護(hù)，變傳統(tǒng)的搶修式管理為預(yù)檢修式管理，對故障加以分析和控制，提高設(shè)備對物流作業(yè)的保證作用，不僅可以有效滿足卷煙商品準(zhǔn)時發(fā)貨，更可以大大降低生產(chǎn)成本。

從圖1看出，拉動式維保體系最重要的就是能夠及時準(zhǔn)確的預(yù)測設(shè)備未來狀況。因此，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲取煙草物流設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信息、維保信息、環(huán)境信息等各種數(shù)據(jù)，基于多種預(yù)測診斷方法，能夠?qū)崿F(xiàn)物流設(shè)備故障早排查、早知道、早解決，實(shí)現(xiàn)拉動式維保。

2.2 拉動式維保的目標(biāo)

（1）減少設(shè)備故障頻率，提高作業(yè)效率。通過拉動式維保體系來應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)，開展維保創(chuàng)新，達(dá)到減少設(shè)備故障頻率延長設(shè)備的使用壽命以降低成本、減少和消除設(shè)備故障提高物流作業(yè)效率的目的。在長期不斷的應(yīng)用拉動式設(shè)備維保的過程中，不斷發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障問題并加以改善，并把改善經(jīng)驗(yàn)納入設(shè)備維保知識庫，會形成一個閉環(huán)設(shè)備管理體系，促進(jìn)卷煙物流企業(yè)產(chǎn)生核心競爭力。

（2）降低煙草商業(yè)企業(yè)設(shè)備維保費(fèi)用。構(gòu)建拉動式設(shè)備維保體系，能夠預(yù)先準(zhǔn)備好煙草設(shè)備維保的相關(guān)工作，組織合理的維保工作力量，從而合理的控制費(fèi)用，并且有效降低設(shè)備故障率提高設(shè)備的平均服役年限。

（3）提高卷煙物流車間OEE。全局設(shè)備效率（OEE）是一個極好的基準(zhǔn)工具，通過對設(shè)備維保作業(yè)的持續(xù)改進(jìn)，可以使企業(yè)生產(chǎn)車間的產(chǎn)能得到優(yōu)化和改善。煙草商業(yè)企業(yè)針對高頻故障設(shè)備解決問題，提高設(shè)備OEE。進(jìn)行拉動式設(shè)備維保的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)卷煙物流設(shè)備零事故、零故障。

（4）完善設(shè)備基礎(chǔ)信息管理。設(shè)備基礎(chǔ)信息管理是設(shè)備管理工作的重要組成部分。通過拉動式設(shè)備維保體系的建設(shè)，能夠完善煙草設(shè)備基礎(chǔ)信息、技術(shù)資料，對煙草設(shè)備提供信息化支撐，實(shí)現(xiàn)全省范圍內(nèi)設(shè)備維保技術(shù)交流暢通。

（5）完善設(shè)備維保制度體系。構(gòu)建一套合理的煙草設(shè)備拉動式維保體系，有助于企業(yè)保證設(shè)備良好安全運(yùn)行，保持其技術(shù)狀況完好并不斷改善和提高企業(yè)設(shè)備技術(shù)和質(zhì)量。該維保體系一般應(yīng)包括：設(shè)備管理體制及機(jī)構(gòu)設(shè)置的規(guī)定，設(shè)備全生命周期管理制度，設(shè)備統(tǒng)計(jì)、考核制度（編碼體系），設(shè)備事故管理制度，備件管理辦法以及設(shè)備相關(guān)工作知識管理制度等。

3 拉動式設(shè)備維保的可行性分析

國家煙草專賣局曾明確提出要建設(shè)“面向未來”和“不可替代”的煙草行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全面管控行業(yè)內(nèi)部、提升行業(yè)核心競爭力的目標(biāo)[1]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煙草商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要有智慧物流、現(xiàn)場信息化管理以及物流設(shè)備管理等。智慧物流實(shí)現(xiàn)煙草商業(yè)配送中心自動化智能倉儲與實(shí)時監(jiān)控、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從生產(chǎn)環(huán)節(jié)到零售店的定位、標(biāo)識、跟蹤、監(jiān)控和管理[2]?，F(xiàn)場信息化管理借助卷煙物聯(lián)網(wǎng)的全過程可視化、痕跡化功能，使企業(yè)現(xiàn)場管理實(shí)現(xiàn)可知、可控、可持續(xù)，從而有效提升煙草物流配送中心的整體服務(wù)水平[3]。物流設(shè)備管理主要是用于監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)（溫度、濕度、電壓電流等），結(jié)合相關(guān)設(shè)備故障預(yù)測方法，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)測以及定位[4]。

物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集與通信、實(shí)時動態(tài)定位等技術(shù)。如溫度感應(yīng)器、聲音感應(yīng)器、圖像采集卡、震動感應(yīng)器、壓力感應(yīng)器、RFID讀寫器、二維碼識讀器等，都是用于完成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。感知層設(shè)備（包括RFID、傳感器、計(jì)數(shù)器、移動終端等）相對低廉，使其大量部署成為可能。各級終端實(shí)現(xiàn)隨時隨地對物體進(jìn)行信息采集和獲取，實(shí)現(xiàn)更真實(shí)可靠的全面感知。

除此之外，智能硬件能夠在信息感知的基礎(chǔ)上進(jìn)一步處理信息，得到更加準(zhǔn)確、可靠的信息。智能硬件是繼智能手機(jī)之后的一個科技概念，通過軟硬件結(jié)合的方式，對傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改造，進(jìn)而讓其擁有智能化的功能。在煙草物流設(shè)備的管理應(yīng)用中，隨著智能硬件的進(jìn)步，不僅僅是檢測數(shù)據(jù)，還可以把數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚碇行?，?jīng)過數(shù)據(jù)的處理、比對，最終可以從反饋中了解設(shè)備運(yùn)行狀況。

此外，在不久的將來，物聯(lián)網(wǎng)可借助5G通信技術(shù)以及云平臺技術(shù)實(shí)現(xiàn)煙草物流設(shè)備維保的進(jìn)階，實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)備維保。

（1）5G通信技術(shù)。中國移動、中國聯(lián)通和中國電信三大運(yùn)營商正不斷推進(jìn)國內(nèi)5G試點(diǎn)。中國已在2019年開啟5G預(yù)商用，2020年開啟規(guī)模商用。有了5G通信技術(shù)的支持，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的功能真正發(fā)揮了出來，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)、設(shè)備信息實(shí)時共享。未來可以將5G技術(shù)與卷煙物流設(shè)備維保工作尤其是遠(yuǎn)程維保工作結(jié)合起來，形成一個更加智能的設(shè)備維保系統(tǒng)。例如，卷煙物流公司將能夠依靠5G技術(shù)，利用傳感器監(jiān)控其網(wǎng)絡(luò)，并從設(shè)備的智能電表、轉(zhuǎn)速表和溫濕度表中檢索數(shù)據(jù)。

在未來的卷煙物流中心，5G將使預(yù)測維保成為一種普遍的做法。預(yù)測性維保跟蹤設(shè)備的長期性能，以便在故障發(fā)生之前就能預(yù)測到故障。大量的傳感器、機(jī)器和機(jī)器人將被連接起來。與此同時，5G的高帶寬和極低延遲將為虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用提高有力的支撐。相信在未來，一名維保工作人員可以使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭盔，從數(shù)百公里外的一位專家那里獲得建議。

（2）云平臺。通過物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生、收集海量的數(shù)據(jù)存儲于云平臺，再通過大數(shù)據(jù)分析，甚至更高形式的人工智能為人類的生產(chǎn)活動、生活所需提供更好的服務(wù)。其中，平臺供應(yīng)商主要為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供支撐，能夠?yàn)樵O(shè)備制造商提供終端監(jiān)控和故障定位服務(wù)，為系統(tǒng)集成商提供代計(jì)費(fèi)和客戶服務(wù)，為終端用戶提供可靠全面的服務(wù)，為應(yīng)用開發(fā)者提供統(tǒng)一、方便、低廉的開發(fā)工具等。主要包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)數(shù)據(jù)平臺、工業(yè)云平臺提供商等。

利用云平臺及人工智能，卷煙物流企業(yè)可以通過手機(jī)等電子設(shè)備隨時發(fā)起報修需求，平臺供應(yīng)商將會及時接單進(jìn)行維修工作。有了云平臺，卷煙物流企業(yè)可以節(jié)省為收集分析設(shè)備數(shù)據(jù)所造成的成本，并且享受專業(yè)化的維修服務(wù)。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)的拉動式維保系統(tǒng)構(gòu)建

4.1 構(gòu)建設(shè)備故障預(yù)診斷模型

故障預(yù)測診斷技術(shù)是保障卷煙物流企業(yè)安全高效作業(yè)的重要方法。利用灰色預(yù)測模型對卷煙物流設(shè)備進(jìn)行故障診斷的應(yīng)用研究，可以高效地進(jìn)行故障的檢測和分離，具有診斷效果好，可靠性高等特點(diǎn)。應(yīng)用基于故障診斷與預(yù)測技術(shù)的系統(tǒng)模型，經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)驗(yàn)證，通常比較真實(shí)可靠?；谀Ｐ偷墓收显\斷與預(yù)測技術(shù)能深入卷煙物流作業(yè)系統(tǒng)本質(zhì)和實(shí)現(xiàn)實(shí)時的故障預(yù)測，故障預(yù)診斷模型如圖2所示。

圖2 故障預(yù)診斷模型

4.2 數(shù)據(jù)實(shí)時統(tǒng)計(jì)、有效分析

數(shù)據(jù)采集是設(shè)備管理的重要組成部分，同樣是進(jìn)行科學(xué)性設(shè)備預(yù)測診斷的基礎(chǔ)。采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到設(shè)備預(yù)測模型結(jié)果的價值，所以科學(xué)的數(shù)據(jù)采集是設(shè)備預(yù)診斷的基礎(chǔ)。

基于各類數(shù)據(jù)采集硬件與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的關(guān)鍵信息采集，并通過數(shù)據(jù)庫技術(shù)存儲統(tǒng)計(jì)。此后，利用QC相關(guān)方法對采集的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行去偽存真，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、科學(xué)性。在數(shù)據(jù)資料經(jīng)過搜集、加工、處理之后，要對其進(jìn)行分析，從中找到具有意義的設(shè)備維保規(guī)律。

4.3 加強(qiáng)技術(shù)人員培訓(xùn)

通過加強(qiáng)技術(shù)人員培訓(xùn)，使其增加知識儲備，加強(qiáng)機(jī)電融合，提升對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和故障隱患的提前發(fā)現(xiàn)與處理能力，以便第一時間診斷出可疑隱患，處置問題，降低故障發(fā)生次數(shù)，減少大修發(fā)生概率。

4.4 制定卷煙物流設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)維保流程

設(shè)備操作人員務(wù)必按照設(shè)備操作 SOP要求操作，按照誰操作誰負(fù)責(zé)的原則，執(zhí)行崗位負(fù)責(zé)制，對設(shè)備進(jìn)行維修保養(yǎng)和清潔工作，保證任何一臺設(shè)備、閥門、儀表和附屬管線得到專人維護(hù)保養(yǎng)。按照設(shè)備SOP進(jìn)行操作，既可以減少對設(shè)備的損害，又能夠得到符合設(shè)備故障預(yù)診斷模型的數(shù)據(jù)，提高設(shè)備預(yù)診斷的準(zhǔn)確性。

4.5 建立備品備件數(shù)據(jù)庫

卷煙物流企業(yè)的設(shè)備備品備件有一個重要的特點(diǎn)是單位時間缺貨成本較高。然而，許多設(shè)備備品備件的消耗量得不到準(zhǔn)確預(yù)測。如果儲備過多，物流作業(yè)容易保證，但會占用卷煙物流企業(yè)大量的流動資金；如果儲備過少，物流作業(yè)無法有效保證，可能會導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，影響卷煙出庫效率。因此,設(shè)備備品備件物流的管理工作更顯得至關(guān)重要。設(shè)備備品備件物流,既要滿足卷煙物流設(shè)備維保工作的需要,又要使設(shè)備備品備件庫存處于合理水平,從而給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。備品備件庫管理核心內(nèi)容如圖3所示。

圖3 備品備件庫管理核心內(nèi)容

建立備品備件庫，在省級煙草部門的協(xié)調(diào)下，各地市卷煙物流企業(yè)間能夠?qū)淦穫浼Y源進(jìn)行合理的宏觀調(diào)配，各地市卷煙物流企業(yè)內(nèi)部也能夠協(xié)調(diào)各個部門之間的利益關(guān)系，最終達(dá)到運(yùn)營成本的降低，增強(qiáng)企業(yè)的競爭力，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)論

面對當(dāng)前煙草物流設(shè)備管理維保的發(fā)展要求以及整個管理環(huán)節(jié)中存在的問題，本文提出將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與設(shè)備維保相結(jié)合，并利用設(shè)備故障預(yù)測算法，形成一種新型的拉動式維保作業(yè)模式，其能在設(shè)備全生命周期管理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善設(shè)備維?；顒又械南嚓P(guān)作業(yè)，形成一套完整的設(shè)備維保制度體系，來提高煙草物流作業(yè)的現(xiàn)代化水平，有利于企業(yè)保證設(shè)備良好安全的持續(xù)運(yùn)行并不斷改善和提高設(shè)備的技術(shù)和質(zhì)量。