設(shè)備管理系統(tǒng)在整車制造企業(yè)中的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

吉祺煒

（上汽集團(tuán)股份有限公司乘用車分公司，上海 201814）

引言

隨著工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平不斷提高，設(shè)備在現(xiàn)代化生產(chǎn)中的作用和影響也越來(lái)越大，生產(chǎn)設(shè)備已逐漸成為工廠生產(chǎn)中的主體和生命線，從而設(shè)備管理在企業(yè)管理中也顯得越來(lái)越重要[1-3]。汽車企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的多樣性、復(fù)雜性對(duì)設(shè)備管理智能化、信息化水平提出了更高的要求，鑒于整車廠設(shè)備種類繁多、運(yùn)行數(shù)據(jù)量大、備件多、故障現(xiàn)象復(fù)雜等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的由各層級(jí)管理人員基于紙質(zhì)版形式進(jìn)行設(shè)備管理，在計(jì)劃的可控性、問(wèn)題的可追溯性、作業(yè)完成效果管控及時(shí)性、問(wèn)題解決跟蹤的有效性、基于設(shè)備故障嚴(yán)重度及頻度的維修改進(jìn)決策性等方面均存在諸多不足，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)對(duì)各類維修關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)的高效、透明、及時(shí)、可追溯及支持問(wèn)題解決與有效決策的設(shè)備管理系統(tǒng)，成為助力企業(yè)設(shè)備管理與改進(jìn)，提升設(shè)備開(kāi)動(dòng)率和生產(chǎn)效率的有效途徑[4-5]。

1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

基于消除原有設(shè)備管理模式所存在的問(wèn)題和不足為出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)建設(shè)備管理的流程化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化閉環(huán)管理體系，形成報(bào)修模塊、保養(yǎng)模塊、設(shè)備改進(jìn)模塊、故障統(tǒng)計(jì)與分析模塊、備件管理模塊、維修派工模塊多個(gè)模塊化系統(tǒng)運(yùn)作，設(shè)備管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能模塊如圖1 所示。

圖1 設(shè)備管理系統(tǒng)功能模塊

其中，在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面，通過(guò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)抓取各類設(shè)備的故障報(bào)警信息（工位、設(shè)備類型、設(shè)備故障類型、停線時(shí)長(zhǎng)等基礎(chǔ)信息），由維修人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)響應(yīng)、故障處理和分析，來(lái)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行管控與持續(xù)改進(jìn)，確保設(shè)備良好運(yùn)行；維修工通過(guò)手持式設(shè)備PDA 實(shí)現(xiàn)基于系統(tǒng)中給予自己的維修派單對(duì)應(yīng)設(shè)備維護(hù)作業(yè)痕跡的留存，通過(guò)PDA 設(shè)備掃碼設(shè)備專屬二維碼實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)派單任務(wù)進(jìn)行交互，同時(shí)上傳維修作業(yè)中關(guān)鍵作業(yè)內(nèi)容至維修系統(tǒng)中，確保維修作業(yè)執(zhí)行的時(shí)效性可追溯、可評(píng)價(jià)。

2 系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)

如圖2 所示，整個(gè)設(shè)備管理系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)從硬件層、軟件層和應(yīng)用層三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)，具體如下：

圖2 管理系統(tǒng)軟件總體架構(gòu)圖

1）系統(tǒng)硬件層面，打破設(shè)備孤島，實(shí)現(xiàn)設(shè)備互通互聯(lián)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的車間、主線、子線、設(shè)備、裝置、部件的分層管理，通過(guò)車間的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，把車間所有的設(shè)備通過(guò)DeviceNet 網(wǎng)、EIP 網(wǎng)絡(luò)連接到車間設(shè)備級(jí)的交換機(jī)上，設(shè)備級(jí)的PLC 通過(guò)設(shè)備級(jí)的交換機(jī)采集設(shè)備的實(shí)時(shí)故障、報(bào)警、關(guān)鍵參數(shù)等數(shù)據(jù)。

2）系統(tǒng)軟件層面，智能采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控。Cimplicity 通過(guò)KepWare 把PLC 采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控界面，并把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存入生產(chǎn)中心的數(shù)據(jù)庫(kù)。WebSpace 發(fā)布實(shí)時(shí)監(jiān)控界面，發(fā)布后的監(jiān)控界面可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3）系統(tǒng)應(yīng)用層面，智能分析數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。系統(tǒng)通過(guò)處理實(shí)時(shí)監(jiān)控的報(bào)警數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)備的故障分析、跟蹤、審核、關(guān)閉等一系列的閉環(huán)管理流程；并通過(guò)車間網(wǎng)絡(luò)、辦公網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在車間、辦公室、外地都能實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行設(shè)備的故障分析、設(shè)備維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。

3 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)邏輯

設(shè)備管理數(shù)據(jù)以主要設(shè)備及人員為中心，進(jìn)行數(shù)據(jù)及信息的串并聯(lián)，從而達(dá)到數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互，信息智能傳遞實(shí)現(xiàn)自主判斷、主動(dòng)推送和預(yù)警提醒等功能。以設(shè)備為中心，所有的信息都是圍繞著設(shè)備進(jìn)行，靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)信息以設(shè)備為中心建立數(shù)據(jù)表；以人為中心，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流程和業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系以執(zhí)行人員為中心建立數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)、定期任務(wù)等。

3.2 功能設(shè)計(jì)

3.2.1 設(shè)備報(bào)修管理

將車間內(nèi)相對(duì)離散的線邊紙質(zhì)報(bào)修方式整合在設(shè)備管理系統(tǒng)中，通過(guò)流程化的管理進(jìn)行控制，創(chuàng)建渠道，第一時(shí)間由系統(tǒng)派發(fā)至相關(guān)責(zé)任人，提升報(bào)修響應(yīng)、完成效率和質(zhì)量。通過(guò)對(duì)報(bào)修問(wèn)題完成的及時(shí)率和逾期率進(jìn)行跟蹤與評(píng)價(jià)，促進(jìn)報(bào)修問(wèn)題的及時(shí)解決，同時(shí)最終由報(bào)修人員在系統(tǒng)中就問(wèn)題完成作業(yè)情況進(jìn)行確認(rèn)，確保問(wèn)題解決的有效性。

報(bào)修系統(tǒng)將自動(dòng)記錄報(bào)修人員、報(bào)修時(shí)間，根據(jù)所屬報(bào)修類型自動(dòng)指定并分配接單人，基于報(bào)修內(nèi)容及故障形式形成問(wèn)題跟蹤，并記錄最終確認(rèn)的完成時(shí)間用于對(duì)問(wèn)題解決人員的評(píng)價(jià)。同時(shí)報(bào)修問(wèn)題對(duì)應(yīng)的設(shè)備、問(wèn)題種類、所在工位等數(shù)據(jù)將為維修改進(jìn)對(duì)應(yīng)的設(shè)備選型、設(shè)備保養(yǎng)頻次、備件備庫(kù)數(shù)量等提供依據(jù)。

3.2.2 設(shè)備保養(yǎng)管理

設(shè)備保養(yǎng)管理主要由TPM/PM任務(wù)分派，執(zhí)行流程，PM分層審核流程組成，通過(guò)制定TPM/PM保養(yǎng)計(jì)劃完成保養(yǎng)任務(wù)的自動(dòng)推送，并自動(dòng)跟蹤完成情況，并自動(dòng)生成分層審核計(jì)劃，由班組長(zhǎng)、工段長(zhǎng)、維修經(jīng)理三層人員的逐層審核。每層人員（班組長(zhǎng)/工段長(zhǎng)/維修經(jīng)理）均先進(jìn)行抽檢，抽檢發(fā)現(xiàn)問(wèn)題交由維修工或工程師處理，然后由該層人員確認(rèn)后結(jié)束。

基于系統(tǒng)顯示所分派維修工保養(yǎng)任務(wù)完成情況、保養(yǎng)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題類型的統(tǒng)計(jì)分析、逾期原因分析及各層級(jí)問(wèn)題完成情況，讓上一級(jí)管理者能夠及時(shí)掌握設(shè)備保養(yǎng)進(jìn)度，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題能夠及時(shí)推進(jìn)問(wèn)題解決，確保保養(yǎng)落地執(zhí)行的及時(shí)與高效性。同時(shí)通過(guò)PM分層審核以及PMAudit 審核，提升各層級(jí)對(duì)于設(shè)備保養(yǎng)的執(zhí)行有效性及不斷改進(jìn)。

3.2.3 設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)與分析模塊

通過(guò)將線邊維修記錄，設(shè)備停線記錄（由互聯(lián)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)提供對(duì)應(yīng)的信息）以及故障措施、分析報(bào)告等信息以標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)句的形式進(jìn)行錄入，并通過(guò)分層管控和審核，確保了信息輸入的完整性、準(zhǔn)確性。系統(tǒng)基于故障類別統(tǒng)計(jì)與分析，為維修人員對(duì)問(wèn)題發(fā)生的屬性（高頻、偶發(fā)、系統(tǒng)性問(wèn)題）、故障分析及措施解決的有效性提供了有力支撐，并助力維修人員對(duì)設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)等問(wèn)題的解決，該模塊主要有以下功能。

1）故障與維修問(wèn)題的錄入。設(shè)備停線時(shí)間及時(shí)長(zhǎng)由系統(tǒng)自動(dòng)獲取，維修人員結(jié)合設(shè)備問(wèn)題解決來(lái)完成設(shè)備停線記錄，主要包括設(shè)備問(wèn)題類型、停線原因及解決措施等。

2）查詢和學(xué)習(xí)功能。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)有針對(duì)性地停線、維修記錄（標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)句）查詢，給維修人員對(duì)故障分析、故障學(xué)習(xí)提供問(wèn)題的來(lái)源和客觀數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)于典型的設(shè)備故障及問(wèn)題解決實(shí)現(xiàn)推送功能。

3）停線問(wèn)題分析。結(jié)合具體停線設(shè)備的分類、停線的屬性、停線的時(shí)間及停線頻次TOP 問(wèn)題統(tǒng)計(jì)分析，讓維修人員能夠有針對(duì)性解決高頻重復(fù)性問(wèn)題和系統(tǒng)問(wèn)題，進(jìn)行助力設(shè)備維護(hù)的持續(xù)改進(jìn)，降低設(shè)備停線對(duì)生產(chǎn)開(kāi)動(dòng)率的影響。

3.2.4 設(shè)備改進(jìn)模塊

將維修工和維修工程師在設(shè)備維修方面的自主改進(jìn)作為一個(gè)功能模塊涵蓋在維修系統(tǒng)中，進(jìn)而通過(guò)流程來(lái)規(guī)范設(shè)備維修的工作改進(jìn)，充分發(fā)揮維修人員對(duì)設(shè)備缺陷和隱患的自主改進(jìn)意識(shí)和系統(tǒng)分析能力，提升設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，如圖3 所示。該模塊主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

圖3 設(shè)備改進(jìn)工作流程圖

1）控制改進(jìn)進(jìn)度。通過(guò)對(duì)維修問(wèn)題改進(jìn)的進(jìn)度跟蹤，促進(jìn)改進(jìn)執(zhí)行效率。

2）提高改進(jìn)質(zhì)量。通過(guò)問(wèn)題改進(jìn)的評(píng)審機(jī)制，促進(jìn)改進(jìn)成果的質(zhì)量。

3）提升改進(jìn)主動(dòng)性。通過(guò)改進(jìn)成果在系統(tǒng)中的主動(dòng)推送、成果分享及員工績(jī)效評(píng)價(jià)加分同步實(shí)施，促進(jìn)員工提升自主改進(jìn)和比學(xué)趕超的改進(jìn)氛圍。

3.2.5 設(shè)備備件管理

將設(shè)備BOM、物料信息、物料更換頻次、備件安全量調(diào)整以及預(yù)測(cè)性保養(yǎng)整合為一個(gè)功能模塊進(jìn)行設(shè)備備件管理，結(jié)合備件更換頻次合理性的評(píng)估實(shí)現(xiàn)各類備件庫(kù)存當(dāng)量的優(yōu)化和合理設(shè)置，進(jìn)一步在控制備件庫(kù)存金額的前提下，提升生產(chǎn)線設(shè)備開(kāi)動(dòng)率。主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：

1）備件更換頻次統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)合系統(tǒng)記錄的備件更換相關(guān)信息，掌握備件更換頻次TOP 項(xiàng)，并予以深度原因分析與改進(jìn)，以便減少備件的消耗。

2）安全量?jī)?yōu)化。結(jié)合備件更換及消耗量的歷史規(guī)律及相關(guān)設(shè)備優(yōu)化改進(jìn)的成果，優(yōu)化和調(diào)整備件的安全庫(kù)存。

3）預(yù)測(cè)性更換。通過(guò)設(shè)備單元的更換情況，找出規(guī)律性，適時(shí)進(jìn)行更換預(yù)警及進(jìn)行預(yù)測(cè)性更換。

3.2.6 維修派工管理

基于各模塊維修工工時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的不斷優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)維修工維修保養(yǎng)派工工作負(fù)荷合理安排，確保維修人員的維修工時(shí)滿足派工的工作量，進(jìn)而保證工作質(zhì)量。主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：

1）設(shè)備維修保養(yǎng)的工時(shí)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)定派工維修作業(yè)內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)與實(shí)際工時(shí)進(jìn)行比對(duì)分析，不斷優(yōu)化和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)維修保養(yǎng)工時(shí)精確化。

2）合理分配維修工的工作。結(jié)合維修保養(yǎng)項(xiàng)工作內(nèi)容的工時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，班組長(zhǎng)基于工作計(jì)劃應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)維修工維修保養(yǎng)內(nèi)容的合理派工，確保派工總工時(shí)滿足員工可用的總工時(shí)。

3）優(yōu)化日常派工管理。通過(guò)不斷優(yōu)化設(shè)備維修與改進(jìn)，并結(jié)合維修派工工作量及完成的質(zhì)量評(píng)價(jià)，不斷優(yōu)化維修人員工作效率與管理。

4 結(jié)語(yǔ)

基于自主研發(fā)的設(shè)備管理系統(tǒng)平臺(tái)地導(dǎo)入與實(shí)施，強(qiáng)化了設(shè)備管理體系與運(yùn)作機(jī)制的有效落地實(shí)施，實(shí)現(xiàn)制造現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理的信息傳遞淺層化、信息共享透明化、互動(dòng)更新及時(shí)化、業(yè)務(wù)執(zhí)行信息化、分析決策科學(xué)化。結(jié)合系統(tǒng)生產(chǎn)多維度、多層級(jí)的分類報(bào)表，結(jié)合問(wèn)題的根源和屬性支持基層運(yùn)作、中層控制，高層決策，全面提升了設(shè)備綜合管理效能和設(shè)備開(kāi)動(dòng)率，降低設(shè)備運(yùn)維成本，賦能工廠智慧運(yùn)營(yíng)。同時(shí)該系統(tǒng)平臺(tái)的導(dǎo)入也是企業(yè)圍繞工業(yè)4.0，打造制造現(xiàn)場(chǎng)智能標(biāo)準(zhǔn)化管理的一種有效手段與嘗試，對(duì)同行業(yè)具有較好的借鑒意義。