基于信息化的設備智能運維管理模式構建探析

門博，聶金寧

（山東中煙工業(yè)有限責任公司青州卷煙廠，山東 青州 262500）

1 設備管理現狀分析

近年來，煙草行業(yè)提出了“以加快新一代信息技術與制造業(yè)深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向，大力發(fā)展智能制造，推進智能工廠建設”的設備管理指導意見，建立以數字化和信息化為基礎的設備運維管理體系是智能制造的基礎，也是提升企業(yè)設備運行和管理水平的重要途徑。

本廠設備管理模式源自TnPM體系（全員規(guī)范化生產維修），在設備管理要素上比較完備。設備管理體系從組織架構上分為2個層級，設備管理處屬于職能層，負責設備管理的體系制定、運行協(xié)調與績效目標監(jiān)督考核；車間設備管理組與車間維修操作人員構成設備管理的執(zhí)行層，負責設備管理體系的落地工作?，F有的設備管理模式具有以下優(yōu)點：一是集中管理、嚴格控制，上級決策可以有效貫徹執(zhí)行，組織效率高；二是資源可以通過職能層進行統(tǒng)籌整合、協(xié)調分配，資源利用率高，在車間現場和具體管理指標上均體現出較好的效果。但目前的管理模式也存在一些問題，設備管理的精細化程度亟待提高、設備管理體系與信息化的融合方面做得不夠，具體表現在以下方面。

（1）設備管理體系落地后存在偏差。體系要求的管理內容很多不能得到執(zhí)行層面的正確理解，實際執(zhí)行中存在一些消極接受的情況，造成體系不能真正落地，未能實現其應有的價值。

（2）車間設備管理的真實狀態(tài)無法準確、完整、及時地反饋到職能層與決策層，職能層或決策層對車間的設備管理無法進行充分且有效的科學分析和做出有針對性的改善決策。

（3）執(zhí)行層和職能層的組織架構及崗位職責界定不夠清晰，各個部門的人員雖然對部門工作內容比較清晰，但對于具體開展的工作卻比較模糊，只能根據部門領導的安排開展業(yè)務。設備管理水平與部門領導管理經驗息息相關，因此，不能充分發(fā)揮體系管理期望的價值，導致設備管理重點目標出現偏差，不能有效保障管理目標達成。

（4）缺乏有效且統(tǒng)一的設備績效和評價管理，部分車間執(zhí)行層根據自己的理解建立了對設備狀態(tài)和工作績效考核內容，設備管理工作難以實現廠級層面對車間層面進行統(tǒng)一的績效目標引導及激勵。

另外，隨著設備不斷更新?lián)Q代，現有的設備管理還面臨一些新的問題與挑戰(zhàn)。一方面，設備操作更新為自動化，設備操作的技術含量逐漸下降，設備操作人員不斷減少；另一方面，設備維修的技術含量卻不斷上升，對維修人員的要求不斷增加，對維修人員的綜合素質要求也更高。綜上所述，當前形勢對煙草工業(yè)企業(yè)的設備工作提出了更高的要求，不僅需要先進的維修技術，更需要先進的設備管理模式與手段，持續(xù)改進管理體系，規(guī)范業(yè)務流程，規(guī)范基礎資料管理，實現設備管理信息化、全生命周期管理和標準化管理的多方位整合。

2 設備智能運維管理模式改進思路

近年來，國家有關部門相繼出臺了一系列指導文件，大力推動新一代信息技術與制造業(yè)深度融合，而設備既是智能制造落地的載體，也是連接信息技術與一線生產的橋梁，能否將傳統(tǒng)的設備管理體系與移動應用、大數據、云計算、物聯(lián)網等新技術有機融合是關系到智能制造成功與否的關鍵。因此，構建基于信息化的設備智能運維管理模式，必須以設備標準化體系為基礎，將設備數字化、智能化技術融入其中，才能不斷適應現代設備的管理，為設備的健康運行做好保障。

2.1 持續(xù)完善設備管理體系

完備且適用的設備管理體系對于規(guī)范設備管理，提升設備綜合運行效率，促進企業(yè)智能制造升級都有十分重要的意義。推行設備管理體系，必須遵循3個原則：一是PDCA閉環(huán)管理原則，是規(guī)范設備管理的核心思想；二是全生命周期管理原則，是實現設備價值最大化的根本途徑；三是風險管理，是維護企業(yè)安全生產和發(fā)展的基本保證。三大管理原則關系到設備安全、效益、質量、成本等各方面，只有在運行過程中持續(xù)改進和完善各種流程、標準和文件，才能使設備管理體系適應企業(yè)的發(fā)展。采取的主要措施如下。

（1）標準化管理。通過對現有設備管理體系的深刻理解，按照實際設備管理中的情況、問題及完善建議，將各職能部門在各個設備管理業(yè)務流程中具體的崗位職責進行重新細化，對設備管理核心作業(yè)流程進行重新梳理，實現設備管理體系與實際管理業(yè)務緊密銜接，實現作業(yè)流程化、流程標準化、數據標準化，持續(xù)改進設備管理流程，并嚴格加以貫徹執(zhí)行。通過目標管理及績效考核引導設備維護人員和管理人員聚焦到具體的業(yè)務改善及體系貫徹中，加強執(zhí)行監(jiān)督與過程質量反饋，在具體的業(yè)務執(zhí)行中不斷積累管理經驗。近年來先后修訂《設備設施控制程序》《設備維修保養(yǎng)管理規(guī)定》《設備綜合管理考核辦法》等文件，對流程進行持續(xù)優(yōu)化，提升企業(yè)的設備基礎管理能力。

（2）全生命周期集成化管理。設備的全生命周期管理貫穿設備使用壽命全過程，主要是指從設備采購直到設備報廢的整個過程中對設備實施必要的、全面合理的管理和監(jiān)控，從而更好地開展設備維修、采購等管理工作，為基于設備生命周期的風險維修和采購決策提供依據，包含設備前期管理、中期管理和后期管理3個階段。我們以設備為中心，利用信息化平臺，對設備備件全生命周期信息進行集中管理，以單臺設備為主線，將設備臺賬信息、設備大項修履歷、設備報廢等信息集成在一個以設備為對象的數據庫中，對主要設備從選型、購置、安裝調試、維護保養(yǎng)、大修改造、潤滑、閑置、報廢、處置的全生命周期進行痕跡化管理，用數據信息完整呈現設備的全生命周期歷程，實現設備全要素信息的集成與共享。

2.2 設備數據的管理及應用

設備數據管理是指通過對設備數據的收集、處理加工和建模，使其成為對管理決策有用的信息，包括對數據進行收集、分類，排序、檢索，修改、存儲、傳輸、計算、輸出等整個過程。設備管理實現科學管理的過程就是設備管理數據逐步規(guī)范化管理及應用的過程，數據必須運用于設備管理實際工作中才具有價值。設備智能化即根據各種數據建立模型，然后由模型驅動設備自我調整或者提供管理決策依據，因此數據的準確、全面提取和模型的建立是實現智能化的基礎。

如何準確、及時、全面地獲得需要的設備運行基礎數據，首先要解決的問題，最佳方式無疑是借助于先進的傳感技術和數據自動采集技術。對此，我們構建了設備健康狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)通過預測性維護技術手段，根據設備的機械特性，在卷包機組原有采集點的基礎上，在關鍵部位增加普頻加速度傳感器、接近式速度傳感器、油液品質傳感器等60余個傳感器，基于機械特征頻譜的故障診斷算法，通過頻域分析關鍵部件的振動數據，實現振動監(jiān)測、油液清潔度監(jiān)測、氣路監(jiān)測、電路監(jiān)測等功能，有效地監(jiān)督和跟蹤設備的健康狀態(tài)，比如在減速機齒輪偏心或者不對中情況發(fā)生初期，齒輪嚙合過程中應力導致齒的裂縫等情況下，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)通過信號采集和頻譜分析，并匹配嚙合頻率或故障頻率，可以準確、及時發(fā)現可能出現的故障問題，并通過歷史緩慢變化的趨勢提前預警、減少意外停機。維護人員可根據系統(tǒng)報告，安排合適的維護保養(yǎng)計劃，提前消除隱患，減少非計劃停機，提高設備運行效率和設備運維管理水平。

同時，從設備管理需求的角度，我們認為設備管理數據的應用還體現在實時準確的數據獲取、設備管理 KPI的統(tǒng)計、設備管理業(yè)務分析及改善等方面，以便充分滿足不同管理層級的需求。由此我們對數據采集系統(tǒng)進行了優(yōu)化升級，優(yōu)化和新增報表服務、故障停機及視覺類自檢自控裝置數據采集智能分析等功能，實現設備數據分班次、分機組、分牌別一目了然的應用，為設備管理提供全方位決策依據。

2.3 建立設備知識管理平臺

設備知識管理是精益設備管理的基礎和引擎，通過實現知識、經驗共享及有效利用，促進整體設備維修和管理水平不斷提升。

建立信息化平臺，涵蓋設備經驗知識庫、故障知識庫、一機一檔資料庫、日常維修作業(yè)指導等功能。經驗知識庫和故障知識庫是相互關聯(lián)、動態(tài)更新的，通過建立故障知識圖譜體系，按照故障分類、故障現象、故障原因、維修措施的層次結構建立設備故障體系結構樹，通過平臺報修和維護，不斷對知識庫進行完善，為設備故障的診斷與分析提供依據，從而將維修人員的知識轉換為企業(yè)范圍內的知識財產，實現對企業(yè)員工的知識進行管理的目的。

一機一檔資料庫則是以當前設備信息為基礎，涵蓋設備備件信息、設備關鍵部位維修改造履歷等。日常維修作業(yè)指導則是以設備3D模型為基礎，根據需求實現對設備整體結構的立體分解，并將設備關鍵部位拆裝視頻導入平臺，有助于維修和操作人員通過視頻動畫的形式直觀地進行學習。

通過建立設備及備件維護和維修知識庫，并出臺相關的信息管理制度和考核獎勵辦法，不斷鼓勵業(yè)務人員共享各類與設備維護和維修相關的專業(yè)知識，通過不斷完善知識庫的方式，逐步提升企業(yè)的整體設備管理專業(yè)水平。

2.4 建立設備可視化平臺

設備可視化平臺是以設備真實構造為基礎，通過Solidworks軟件進行建模，分別從設備、總成、零件多個角度進行詳細描述，建立整機到零件級的3D模型，結合備件代碼和3D圖片，提供直觀的視覺體驗，并且提供不同維度的展示。

通過打通可視化平臺系統(tǒng)與數采系統(tǒng)，可實現設備3D虛擬模型與物理現實的動作同步、狀態(tài)同步、信息同步，并具備實時查詢、異常報警、動態(tài)跟蹤及運維操作等功能。通過直觀的可視化界面，即可顯示當前設備運行狀態(tài)，同時可顯示當前產量、廢品率、停機次數、停機時間、運行效率等信息。根據系統(tǒng)內部數據模型，對采集到的停機次數、廢品率和運行效率等關鍵指標進行分析，對設備進行健康狀態(tài)評價，指導設備預防性維修的開展。

3 成效及展望

通過體系的完善、數據的管理及應用、建立設備知識管理平臺和可視化等措施，促進了設備管理體系與信息化的進一步融合，實現了設備基礎管理、標準化管理、設備日常維護保養(yǎng)等多種業(yè)務的有機結合，提升了設備運行效率，增強了設備的精益管控水平，為進一步深入推進設備智能化管理打下堅實基礎。

下一步，隨著大數據、云計算、物聯(lián)網和人工智能等新技術的發(fā)展，信息化與工業(yè)化也將在更高水平、更深層次和更大范圍上進一步融合。設備智能運維管理作為智能工廠的重要一環(huán)，將會面臨更大的機遇與挑戰(zhàn)。