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信息化时代的设备管理与维修

2012-10-21吴建卿

中国设备工程 2012年10期
关键词:维修服务联网预测

本刊记者 吴建卿

莫欣农,清华大学动力学与控制专业硕士,现受聘于清华大学软件学院担任兼职教授,担任国家863计划的PLM通用业务参考模型、实施效益评价和实施方法论研究课题组组长,参与国家863计划的MRO课题研究,介入设备管理中维修模式和制造业结构化转型的探讨,先后发表各类论文30多篇。曾参加船舶制造、卫星总体设计、CAD/PDM系统开发和应用、担任外资软件公司顾问等。

记者:信息化技术大幅度提高了制造业的生产力,拉动了工业的快速发展,在工业企业中的地位愈发重要。目前,信息化技术给企业的设备管理都带来了哪些变化?对企业的设备管理提出哪些新的要求?

莫欣农:随着信息化技术的发展,现代设备在运行性能、可靠、安全、环保等方面都有大幅提升,并具有自动化、综合化、模块化等特点。可以说,信息化技术的应用给设备管理和维护都注入了新的活力。

特别是近几年,网络通信成本越来越低,这促进了全球经济一体化的迅速发展,使企业的设备管理和维护活动成为全球化的组分之一:通过传感器获得的设备运行状态,利用网络将状态参数发送到地球任何需要的地方;执行器通过网络接收任何地方发来的指令,控制设备完成相应的操作。

以上这些变化,为企业带来前所未有的设备新品和便利,同时也给企业的设备管理提出了很多新的课题和要求。

首先是设备基本信息管理方面。随着信息化技术的发展变化,企业的分工越来越细化,企业的设备数量、种类也随之成倍地增长,企业以前的设备管理方式已经明显不再适用。比如,对设备基本信息的管理,编码位数从8位增加到18位,甚至更多,显然人工编码的方式将无法满足设备信息量增长的要求。引入资产管理信息化手段已成为企业的必然选择。

其次就是设备运行信息和维修信息的管理,这也是比较典型的。设备的运行信息一方面显示出设备完成任务的信息,另一方面也记录下设备性能发生的变化。而维修信息的作用是,除了排除已有的故障外,还有可能发现其他故障隐患。这种信息虽然记录在纸上,但由于缺乏一种监督和提醒设备潜在故障信息的机制,尽管都有记录,在实际上却没有发挥其应有的作用,不仅白白浪费了这些信息资源,还会增加企业的设备运维成本,降低企业效益。

另外,现代设备的复杂度远远超过历史上同类产品,特别是嵌入式软件,通常属于保密的知识资产,不可能交给最终用户。在缺乏完整的设计思想的指导下,用户如果单纯地依靠计划维修指导书进行设备的维护维修,有时不仅达不到维护、检修的目的,甚至还会造成设备的人为故障。这对企业的维修人员提出了更高的要求:一方面,设备的可靠性高、故障率低,维修人员平时没有很多维修业务,业务生疏,一旦发生大问题就解决不了;另一方面,企业不愿意在培养自己的维修人员方面花费很大的资金,所以设备出现问题后需要厂家的专门技术人员进行维修。

记者:每个企业都有许多设备,设备的运行和维修信息都将是海量的,企业应如何保存和利用好这些信息?

莫欣农:现代设备基本上都是机械、电气/电子和软件一体化的产品,在设计、制造、使用和维修的各个阶段都需要有不同类型的知识,通过深度挖掘和使用维修的海量数据,企业可以发现大量的未知的知识和信息。数据挖掘除了需要大量的运行数据、信息,更离不开完整的设计、制造知识。例如,某企业搜集全国各地维修记录,发现某个地区的起重机吊臂故障频繁。经调查该地区起重机主要用于起吊钢材。经过数据仿真和改进设计,凡是销往该地区的起重机吊臂均采用特殊的加强措施,使用户买到了可靠的设备,该企业也因此占领了该地区的起重机市场。这就是对维修信息很好的利用。

还有,高速动车组上都装有多台计算机,分别负责采集各部分设备的运行状态、外部运行环境等信息,分析和控制全部设备的协调工作。同时,计算机将动车组的运行指令、运行状态、运行位置和环境参数等数据通过无线和有线相结合的方式发送到物联网上。运营商和制造商根据双方事先设定的权限和各自拥有的知识资产从物联网上获取上述参数:运营商按照每辆动车组的状态合理安排运行计划,制造商根据全体动车组的状态开展合理的综合维修活动。这也是合作双方互利的一个案例。制造商主导的维修服务模式使得运营商避开了复杂装备维修人员和备件的困扰。制造商利用预测维修的方法既保证动车组的出勤率,又大幅度降低维修成本,从中谋取高额的回报。例如,美国GE公司就在出售动车组的同时,还附带签订了10年的保修合同,保修费用是销售费用的140%左右。

维修知识的积累要求具备制造方和使用方两方面的知识,需要提供足够的知识资产保护的技术手段,才能获取和发挥这些知识的作用。维修知识不仅可以提高设备使用方的生产力,更重要的是为制造方提供最宝贵的产品创新的源泉。

记者:你前面提到了物联网在动车上的应用,其实很多企业也很关注物联网方面的动态和信息,工信部在今年发布了《物联网“十二五”发展规划》。请你简单介绍一下物联网在企业设备管理与维护方面的重要作用。

莫欣农:物联网是现代信息技术成果应用的典型代表,是新一代信息技术的重要组成部分。它对现代设备的维修模式和发展趋势都有很重要的影响。

首先是设备维修模式转变。现代设备最大的特点是通过物联网可以随时随地了解设备的实际运行状态,评估当前设备的健康状态和预测剩余寿命。根据产品设计的原理和规范,结合实际运行状态和设备的运行计划,在合适的时候、采用合适的维护维修策略,以最小的代价换取最高的运行效率。这种以预测为基准的维修模式称之为预测维修。据统计,采用预测维修设备的故障率可以降低90%以上。因此,预测维修模式将逐步成为现代设备的主要维修模式。

其次是维修主体的转移。预测维修和计划维修有本质的区别。计划维修是根据设计与使用规范中相关参数,结合使用经验制订刚性的日常保养和各级维修计划。而预测维修则根据以下关键信息制订柔性的日常保养和各级维修计划:关键部件性能参数的设计标准和容许偏差;关键部件之间的关联关系和组合偏差;关键部件实际运行状态参数和动态变化率;关键部件发生故障的类型及相关影响程度;设备近期运行计划。

柔性计划一方面要适应防止设备发生故障的需要,另一方面又要适应设备运行管理的需要。它可以做到在合适的时候、执行合适的维护维修工作,为设备运行取得最大效益提供保障。只有用信息化解决及时获取设备关键部件实际运行状态参数的难题后,这种理想的维修模式才有可能成为现实。目前以航空发动机、风力发电机、高速轨道交通、工程机械等行业为代表,具有权限的用户通过物联网可以获得设备在线运行状态参数,从而奠定预测维修的基础。

最后,物联网技术还促进了制造业模式的转变。在设计产品之初,设备制造商在产品中增加很多传感器只是为了提高产品的性能。但随着物联网技术的普及,制造商还增加很多用于通信的接口,将设备运行状态参数发送到物联网上。设备运行状态参数一旦上传到物联网,设备制造原厂商即可利用自身的设备知识优势为设备运行商提供预测维修的服务。原厂商在不同地区建立维修服务中心和备件配送中心。中心服务人员面对该地区多个企业提供统一的、规范的、高质量的维修服务。一方面大大降低整体的维修成本,还解决了运行商自己维修的技术与人员的难题,另一方面又能收集宝贵的设备运行知识,有利于产品的改进和创新。现代设备维修的主体由设备使用方逐步向设备制造方转移的趋势将随着信息化技术推广而不断扩大。

目前,由于价格竞争导致在短期的制造、销售环节中利润越来越微弱。为了应对这种挑战,制造商必须充分利用掌握在自己手里的产品核心技术,在长期的维修服务阶段,通过不断降低维修服务成本、提供优质预测维修服务、不断改进产品质量、结合用户需求开发创新产品等方面获取更大的利益。以设备制造为核心的模式称之为生产性制造,以维修服务为核心的模式称之为生产性服务,信息化时代的设备管理将引领中国制造业走出一条生产性服务的新道路。

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