關(guān)于數(shù)控設(shè)備管理維修的思考

王希斌，徐全金，王翔，喬方明

（中國石油集團濟柴動力有限公司，山東 濟南 250306）

在新一輪工業(yè)化改革浪潮推動下，工業(yè)企業(yè)通過引入工業(yè)設(shè)計思想，完善了產(chǎn)品生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)鏈條，同時，借助對舊設(shè)備的改造與新設(shè)備的采購，擴大了數(shù)控設(shè)備的使用數(shù)量與質(zhì)量。實踐經(jīng)驗表明，數(shù)控設(shè)備作為一種典型的機電一體化設(shè)備，憑借對電氣自動化技術(shù)的融合與應(yīng)用，提高了集成化水平。而且，在高效化、多軸化、智能化發(fā)展過程中，改進了主軸轉(zhuǎn)速與加工速度。目前，三軸聯(lián)動控制已發(fā)展到了五軸聯(lián)動控制階段，加上對數(shù)字化技術(shù)與“線上+線下”混合模式的應(yīng)用，全面提高了管理維修效果。下面先對數(shù)控設(shè)備管理維修現(xiàn)狀做出說明。

1 數(shù)控設(shè)備管理維修現(xiàn)狀

目前，數(shù)控設(shè)備管理維修中確定了高質(zhì)量實踐目標，一方面，要求對現(xiàn)行管理制度、機制進行更新；另一方面，要求提升管理維修水平。具體而言，在“雙循環(huán)”發(fā)展新格局下，由于我國建立了統(tǒng)一“大市場”，通過國際市場與國內(nèi)市場的多元并軌改變了競爭方向，工業(yè)企業(yè)由原來的規(guī)?；偁?，轉(zhuǎn)向了對行業(yè)質(zhì)量體系管理標準制定權(quán)（也稱定價權(quán)）的競爭與供應(yīng)鏈競爭，因而此類企業(yè)必須在技術(shù)方面進行創(chuàng)新。同時，我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整工作已進入深化時期，智慧工業(yè)成了產(chǎn)業(yè)升級方面的必要選擇。所以，在當前大量使用數(shù)控設(shè)備的情況下，迫切需要于數(shù)控設(shè)備管理維修中增強預(yù)防性管理、數(shù)字化管理、創(chuàng)新性管理等，以此保障對此類設(shè)備的高效使用，提高管理維修成果的轉(zhuǎn)化利用，使其滿足新的競爭需求，推動智慧工業(yè)發(fā)展。

2 數(shù)控設(shè)備管理維修存在的問題

2.1 預(yù)防性管理維修不足

近年來，通過對工業(yè)設(shè)計思想的開發(fā)與挖掘，已經(jīng)創(chuàng)建了以數(shù)控設(shè)備“研發(fā)設(shè)計→采購→生產(chǎn)制造→安裝調(diào)試→試運行→管理維修”為基本環(huán)節(jié)的生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)鏈條。同時，工業(yè)企業(yè)普遍提高了運維管理環(huán)節(jié)的重視程度，配套地創(chuàng)建了管理維修體系，初步形成了“管理維修制度引領(lǐng)各項管理維修機制并行運作”的實踐模式（實踐時主要包括日常檢查、定期保養(yǎng)、巡回抽查、故障及時處理等內(nèi)容）。當前，工業(yè)企業(yè)使用的數(shù)控設(shè)備主要來源包括兩方面：（1）改造舊設(shè)備；（2）采購新設(shè)備。為了滿足新、舊設(shè)備的同時使用，在管理維修中引入了預(yù)防性管理。但是，部分企業(yè)并沒有將預(yù)防性管理正式納入現(xiàn)行數(shù)控設(shè)備管理維修制度中，當管理維修人員開展工作時缺乏可靠依據(jù)，容易發(fā)生選型時拿不定主意、缺少配套培訓(xùn)、故障預(yù)警不足等情況，較難達到預(yù)期的預(yù)防性管理效果。

2.2 數(shù)字化管理維修較差

數(shù)控設(shè)備本身屬于集成化程度較高的機電一體化設(shè)備，在此類設(shè)備研發(fā)設(shè)計中融入了電氣自動化技術(shù)，并且在硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)配置過程，圍繞控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)了若干系統(tǒng)（包括視覺系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)（如西門子FM-NC系統(tǒng)）、操作系統(tǒng)、編程系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、安全檢查與報警系統(tǒng)等）。然而，在此類設(shè)備數(shù)字化管理實踐中，普遍存在“頭痛醫(yī)頭，腳疼醫(yī)腳”的現(xiàn)象，沒有根據(jù)數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成及其故障情況，設(shè)置專門化的智能故障診斷系統(tǒng)。在實際的數(shù)控設(shè)備故障診斷與處理方面，往往依靠設(shè)備自帶的安全檢測與報警系統(tǒng)。由此造成了數(shù)字化管理維修效率低下的情況，一旦發(fā)生故障，需要停機開展一系列排查，不能及時且精準地實現(xiàn)故障快速診斷與高效處理目標。另外，在各類工件加工時，自由曲面加工相對增多，對三維表面的銑削精度要求越來越高，亟須結(jié)合大型數(shù)控機床應(yīng)用需求，提高數(shù)字化管理效率。

2.3 創(chuàng)新性管理維修缺乏

工業(yè)4.0時代強調(diào)產(chǎn)品生產(chǎn)制造閉環(huán)建設(shè)，需要將前端的數(shù)控設(shè)備研發(fā)設(shè)計與末端的管理維修關(guān)聯(lián)起來，一方面，通過對研發(fā)設(shè)計環(huán)節(jié)細致入微地解構(gòu)，制定針對性強與適配性較高的管理維修方案；另一方面，則需要在管理維修環(huán)節(jié)，盡可能做好維修數(shù)據(jù)記錄、故障原因解析、維修與處理方法探析，從而使管理維修成果作為一種技術(shù)資源，優(yōu)化原有的研發(fā)設(shè)計方案，并在這種“閉環(huán)”下使工業(yè)企業(yè)通過經(jīng)驗型的知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新，在行業(yè)標準制定權(quán)爭奪戰(zhàn)中脫穎而出。事實上，除部分企業(yè)擁有“工匠精神”的專業(yè)管理維修人才在該方面能夠做出成績外，多數(shù)企業(yè)的管理維修人員仍然處于綜合素質(zhì)偏低的狀態(tài)，在創(chuàng)新性管理方面既缺乏理論創(chuàng)新，也較難做到對技術(shù)經(jīng)驗的有效提煉。由此可見，在數(shù)控設(shè)備高質(zhì)量管理維修目標下，需要增強人力資源方面的培育，補足創(chuàng)新性管理維修中存在的短板。

3 數(shù)控設(shè)備管理維修問題的應(yīng)對

3.1 結(jié)合新理念，健全預(yù)防性管理制度

工業(yè)企業(yè)對管理維修制度引領(lǐng)各項機制并行運作模式的應(yīng)用，已大幅度提升了實踐效果。建議在當前階段，工業(yè)企業(yè)對引進的預(yù)防性管理方法做深入研討，健全預(yù)防性管理制度，使其在實際的管理維修工作中發(fā)揮出防患于未然的作用。

（1）應(yīng)全面認識預(yù)防性管理理念。例如，當前數(shù)控設(shè)備管理維修中，主要是結(jié)合數(shù)控設(shè)備的類型、數(shù)控工藝，以及生產(chǎn)車間、維修車間進行聯(lián)合管理。在實際的管理過程中，此類企業(yè)雖然建立了完善的管理維修機構(gòu)，配套設(shè)置了與實際生產(chǎn)相匹配的規(guī)章制度，以及管理維修檔案、管理信息庫等，但是，仍將重點放在設(shè)備使用環(huán)節(jié)的管理上。建議引入預(yù)防性管理后，從數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)鏈條出發(fā)，根據(jù)管理維修環(huán)節(jié)的設(shè)備選型、設(shè)備正確使用、設(shè)備運行巡回檢查等開展預(yù)防性管理，細化其管理內(nèi)容。例如，①設(shè)備選型應(yīng)包括生產(chǎn)工藝解析、數(shù)控設(shè)備市場調(diào)研、設(shè)備比選等內(nèi)容。②設(shè)備正使用時需要關(guān)聯(lián)到人、機、材、技、環(huán)境、管理等多項因素的分析，以及對相關(guān)資源的有效配置。③設(shè)備運行中除了對故障分類、事故原因分析外，還要根據(jù)巡回檢查開展相關(guān)的養(yǎng)護工作。因此，需要工業(yè)企業(yè)充分認識預(yù)防性管理理念下包含的多項內(nèi)容。

（2）需要健全預(yù)防性管理制度。一方面，應(yīng)將預(yù)防性管理作為一個獨立的管理類型，在現(xiàn)行的管理維修制度進行系統(tǒng)性規(guī)范，包括設(shè)置預(yù)防性管理小組、劃分預(yù)防性管理任務(wù)、編制預(yù)防性管理制度規(guī)范條例。另一方面，應(yīng)該結(jié)合制度引領(lǐng)各項機制并行的一體化實踐模式與數(shù)控設(shè)備預(yù)防性管理需求，在選型、使用、管理維修等環(huán)節(jié)，按照其構(gòu)成要素設(shè)置相應(yīng)的管理維修指標，保障各環(huán)節(jié)開展預(yù)防性管理時的有效性、有序性。

3.2 應(yīng)用新技術(shù)，提升數(shù)字化管理水平

現(xiàn)階段使用的數(shù)控設(shè)備雖然有新舊之分，然而，在實際的數(shù)控設(shè)備故障診斷系統(tǒng)設(shè)置方面，普遍采用了相對統(tǒng)一的系統(tǒng)自診斷方案。例如，當前應(yīng)用較多的CNC系統(tǒng)的自診斷系統(tǒng)，無論在上電初始化過程，還是數(shù)控設(shè)備運行過程，均能夠?qū)崿F(xiàn)自診斷目標。同時，在軟故障診斷方面，根據(jù)使用的系統(tǒng)軟件與PLC程序進行故障診斷與部分故障自動處理?；蛘呓柚鶨PROM寫入的方式完成相關(guān)軟件故障的分析。但是，應(yīng)用兩種方案時，發(fā)生了軟件故障，整個軟故障診斷形同虛設(shè)，而且會導(dǎo)致系統(tǒng)局部混亂，甚至整個系統(tǒng)崩潰。尤其在未設(shè)置PLC控制程序的數(shù)控設(shè)備中，不能直觀查看CNC系統(tǒng)狀態(tài)，故障問題較難檢出。因此，建議根據(jù)實際情況應(yīng)用新技術(shù)提升其在故障診斷方面的數(shù)字化管理水平。

首先，對于沒有設(shè)置PLC控制器的數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)，應(yīng)通過加裝PLC程序的辦法提升其自診斷水平。然后，根據(jù)數(shù)控設(shè)備的構(gòu)成系統(tǒng)設(shè)置“故障范例庫”。例如，在當前可以采用相對普遍的SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)或XML數(shù)據(jù)庫技術(shù)，對以往管理維修中已發(fā)生的故障，與潛在故障進行列舉，制作“故障范例庫”。其次，結(jié)合故障范例庫選擇匹配的反饋傳感器，將其安裝到各系統(tǒng)檢測部位。這樣能夠?qū)⒎答亗鞲衅鱾骰氐男畔?，與庫中的信息進行實時對比，及時發(fā)出預(yù)警等。具體如圖1。

圖1 數(shù)控設(shè)備故障診斷系統(tǒng)示意

3.3 培育新人才，增加創(chuàng)新性管理成果

建議工業(yè)企業(yè)結(jié)合現(xiàn)代人力資源管理辦法，在現(xiàn)有生產(chǎn)車間、維修車間的常規(guī)培訓(xùn)基礎(chǔ)上，增加專項培訓(xùn)。從而增強此類人員的創(chuàng)新性管理能力，提升管理維修成果的轉(zhuǎn)化率與利用率。具體如下：首先，應(yīng)該設(shè)置知識結(jié)構(gòu)優(yōu)化專題，劃分數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)鏈板塊、數(shù)控設(shè)備管理維修板塊、數(shù)據(jù)設(shè)備預(yù)防性管理與數(shù)字化管理及創(chuàng)新性管理板塊，幫助管理維修人員清晰的梳理管理維修思路。然后，通過“循環(huán)+升級”方式，構(gòu)建以管理維修“知識積累→知識創(chuàng)造→知識應(yīng)用→形成知識平臺→持續(xù)更新與循環(huán)”為內(nèi)容的數(shù)控設(shè)備管理維修知識管理體系（如圖2）。其次，應(yīng)該結(jié)合針對預(yù)防性、數(shù)字化、創(chuàng)新性管理，開展專項技能拓展訓(xùn)練，包括編制管理制度、設(shè)置技術(shù)指標、設(shè)備改造與優(yōu)化、設(shè)置故障范例庫、提煉管理維修經(jīng)驗、創(chuàng)新管理維修理論、研發(fā)設(shè)計新的技術(shù)與系統(tǒng)等方面的培訓(xùn)。

圖2 數(shù)控設(shè)備管理維修知識管理體系示意

4 結(jié)語

總之，數(shù)控設(shè)備在智慧工業(yè)發(fā)展過程中始終發(fā)揮著重要作用，更新數(shù)控設(shè)備管理維修理念，擴大數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用比例，建設(shè)綜合素質(zhì)全面的新型管理維修團隊十分必要。結(jié)合上述分析可以看出，受到市場競爭方向改變與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)深化升級的雙重影響，一方面，應(yīng)該提高對預(yù)防性管理、數(shù)字化管理、創(chuàng)新性管理的重視程度；另一方面，需要在預(yù)防性管理制度、數(shù)字化管理效率、創(chuàng)新性管理成果方面做出相應(yīng)努力，真正推動數(shù)控管理維修轉(zhuǎn)型，在滿足高質(zhì)量發(fā)展需求的同時，有效開展高質(zhì)量的數(shù)控設(shè)備管理維修，為我國智慧工業(yè)提供技術(shù)支持。