面向设备生产厂商的MRO系统研究

台毅卓，乔钢柱，张建华

(太原科技大学工业与系统工程研究所，太原 030024)

面向设备生产厂商的MRO系统研究

台毅卓，乔钢柱，张建华

(太原科技大学工业与系统工程研究所，太原 030024)

为了提高设备生产企业的制造服务能力与维修效率，通过分析维护、维修和大修(MRO)系统的业务需求，针对现有维护、维修和大修系统中维修模型单一、不能实时决策等问题本文提出了一个系统框架予以解决。在此框架基础上，对整个系统进行了功能模块设计，最后通过对维护、维修和大修的业务流程的分析确定了模块间业务联系及系统的业务模型。

维护、维修和大修;业务需求;系统框架;功能模块设计;业务流程

随着世界经济的增长，制造业的发展也越来越成熟。由于销售竞争的日趋激烈，制造服务逐渐成为设备生产厂商新的竞争手段与盈利方式［1］。优秀的售后服务不仅可以给企业带来丰厚的利润，帮助企业争取客户、占领市场，还能为企业生产提供有效的市场反馈。设备维修作为售后服务的重要组成部分，成为生产厂商必须重视的业务。我国目前设备维修主要还是由使用企业承担，投入大，效率低［2］，因此完整的售后服务也是设备购买者选择产品的重要因素。

MRO(Maintenance，Repair and Overhaul/Operations)是产品在使用阶段所进行的各种维护、维修、大修等制造服务活动的总称［3］。MRO系统可以管理维修所需要的物料，还可以有效的帮助企业管理设备的维护、维修与大修相关的业务［4］。MRO软件的发展经过了手工电子文档管理，零散的维修数据管理，衍生的MRO管理系统，面向全生命周期的MRO支持系统四个阶段。我国仍然有很多企业采用手工电子文档的管理方式。而面对设备的结构越来越复杂，功能越来越完善的情况，MRO系统的业务也趋向于多元化与复杂化。

十七大报告中将工业化与信息化融合，即“两化融合”，确立为我国经济社会发展的目标，因此研发以提高装备制造企业服务能力为目的的MRO支持系统是非常有必要的。国内外已经有比较成熟的MRO支持系统，这些产品虽然具有一定的技术优势，但仍有一些局限性，例如存在维修模型单一，很少考虑设备状态，不能实现实时决策等缺点［5］。所以，在设备状态评价的基础上建立适合服务型生产企业的MRO支持系统，可以帮助设备生产企业更好的为设备使用者服务。

本文分析了面向设备生产厂商的MRO系统的业务需求，提出一种MRO系统框架，并将系统进行了功能模块的设计，最后用业务流程展示了系统的功能模块是如何联系在一起工作的。

1 业务需求

MRO系统的核心业务是对生产设备的维护与维修。目前主要的维修方式有以下三种:事后维修，是指在设备出现故障以后进行的维修;定期维修，维修人员按照制定的计划或者条件对设备进行维修;状态维修，根据实时的监控数据对设备的状态做出判断与预测，然后制定维修计划。事后维修是被动的维修方式，定期维修是一种主动地维修方式，但是不能对设备的故障进行预防，而状态维修是一种有效地主动维修手段［6］。

在状态维修的基础上，通过分析MRO系统的整体业务可以得出以下需求:

(1)状态监控与故障诊断。传统的MRO系统有着缺乏预警的缺点，为了避免维修费用高的关键部件出现故障，引入状态监控与故障诊断，通过分析关键部件的状态参数可以实时观察部件的运行状态，以便在部件损坏前进行维护。

(2)维修策略配置。被监控设备在使用的过程中会产生不同的故障，不同的故障有对应的维修方案，因此需要通过维修策略配置来为不同的故障状况选择合适的维修方案。

(3)维修资源管理。需要对维修所需的人力、物料与维修工具等资源进行管理，才能保证出现多个维修需求时，通过维修计划的调度使维修资源合理分配，防止资源短缺，达到顺利维修的目的。

(4)维修计划与维修执行的优化。合理的维修计划与规范化的维修执行对降低企业维修成本，提高维修质量有很大的帮助。

(5)维修文档与知识管理。在运行、维修中发现的设备缺陷是对设备生产厂商的重要信息反馈，是产品进行技术升级与性能改善的重要依据［7］。

2 系统设计

2.1 系统框架

由于MRO系统的业务复杂，系统开发会涉及到不同的领域，因此需要将整个系统划分为多个子系统来开发，然后通过系统框架将子系统进行整合。系统框架不仅为系统的开发者提供整体的视角来分析模块，而且展示了各个子系统的作用以及它们之间的关系，为子系统的开发提供帮助［8］。

根据前文对MRO系统业务需求的分析，本节提出了MRO系统的整体框架。如图1所示。

2.2 模块设计

根据上文描述的系统框架，将MRO系统分为以下功能模块以方便系统的使用者进行业务管理。

(1)设备运行管理模块

设备运行管理是对设备的运行情况进行管理。分析设备的健康状态，对设备的健康趋势做出预测，为设备的维修提供故障依据。

设备运行管理分为远程监控与故障诊断两部分:远程监控是在设备的合适位置安装传感器，采集被监控设备的状态信号，传输到服务器端进行实时监控。故障诊断是将采集到的信号根据自身不同的数据类型做出对应的处理，判断被监控设备是否故障及故障类型，并对设备的运行趋势做出预测。

(2)维修维护管理模块

维修维护管理是发现设备故障后对设备进行维修维护的管理。分为维修方案管理、维修过程管理。

维修方案管理是根据设备健康状态用适当的维修方案进行维修。一个维修方案中的数据包括:人力资源中本次维修所涉及的人员，部件管理中本次维修所涉及的部件，本次维修所需要的时间以及设备的故障形式，常见的故障形式有变形失效，断裂失效，腐蚀失效，磨损等。

维修过程管理包括三部分:维修计划管理，根据设备的故障状况制定的维修计划。维修执行管理，根据维修计划与现场设备的实际状况对设备进行维修。维修报告管理，对本次维修的情况书写文字报告。

图1 系统框架Fig.1 System Framework

(3)备件管理模块

备件管理分为备件信息管理与备件订单管理两部分。备件信息管理，记录备件的名称、型号、数量、入库出库等信息。备件订单管理，记录备件订单的目标设备、时间、订单的完成情况等信息。

(4)维修BOM管理模块

BOM(Bill of Material)，物料清单是描述产品结构的一种方式，用来表示产品及其部件之间关系，通常采用树形结构表示。根据不同的用途，有设计BOM、生产BOM、维修BOM等类型。

维修BOM用来管理每个设备的部件组成与部件间的关系，以及设备的维修信息［9］。维修BOM与设计BOM、生产BOM的不同:同型号的设计BOM、生产BOM只需要一个BOM表示;由于同型号的各个设备在使用过程中，相同位置部件的状态也会产生差异，不能在同一个BOM上进行管理，需要对每个设备及其部件分别管理，因此需要为每一个设备创建一个维修BOM［10］.

(5)人力资源管理模块

人力资源是对公司的员工进行管理［11］。由于员工有着不同的专业技能，同类员工能力也有等级区分，因此需要将员工的信息进行分类管理，方便维修中的人员调度。

(6)CRM管理模块

客户关系管理，CRM(Customer Relationship Management)是指企业利用信息技术实现企业与客户在销售和服务上的交流，根据客户的具体情况向客户提供个性化的服务，最终实现增加客户的目的。CRM管理包括两部分内容:客户资料管理，记录客户的姓名、地址、联系方式等基本信息。客户维修与反馈管理，记录客户所购买设备、每台设备的维修维护信息以及客户在设备使用过程中进行的反馈信息。

(7)维修知识库模块

用来记录每次维修的具体过程中遇到的困难以及如何解决问题，为以后的维修提供参考，也为将来的设备生产提供技术反馈。

3 业务流程

通过描述MRO系统的业务流程来展示系统各个子系统是如何相互联系完成维修服务的，如图2所示。

图2 业务流程Fig.2 Business Process

信号采集:在被监控设备上安装传感器，采集设备的状态信号并传入MRO系统。信号采集为整个MRO系统提供被监控设备状态的原始数据。

信号接收:将采集到的信号接收到MRO系统中，并将系统接受的数据信号存入数据库。

信号处理:将数据库中的数据信号转化为设备的状态信息，判断设备是否异常，并且对设备的健康趋势做出预测。如果被监控设备状态出现异常则需要下一步的维修处理。不同的信号类型有着不同的处理方式，常见的信号类型有温度、压力、震动等。

维修策略配置:根据被监控设备的故障状态，从维修方案中查找合适的方案。根据维修策略选中的维修方案，从维修方案库中调用生成维修需求。

维修计划:根据维修需求制定维修计划。需要与其他子系统相结合，进行客户确认，维修时间协商，维修人员调度，维修备件调度等操作。

维修执行:根据制定好的维修计划，派遣相应员工，携带所需备件与维修工具去现场对设备进行维修。

维修知识积累:根据实际维修遇到的情况进行记录，方便以后的维修。通常包括维修员工、设备故障状况、维修方式、维修结果等信息。

从上文可以看到，设备运行管理模块对设备信号的处理得到设备实时的运行状态;维修维护管理模块根据设备运行状态生成维修需求，与人力资源、备件管理、CRM管理相配合制定维修计划，进而根据计划进行设备维修，最后在维修知识库中完成维修知识积累。通过这一系列过程，MRO系统就可以在各个子系统的相互联系下工作了。

在系统框架与模块的基础上，通过展示系统的业务流程，对该系统有一个更加全面的理解，这对我们未来进行系统开发有着重要的作用。

4 结论

随着制造服务逐渐成为制造企业新的经济增长点，服务效率与服务质量成为制造企业重视的业务，因此服务项目更加精细与复杂。本文的框架不仅满足了现有的MRO需求，还能完成不同业务的整合问题，提高模块之间的互操作性，方便集成各个子系统。由于不同的子系统开发需要不同的知识背景，例如数据采集需要传感器、计算机硬件等专业知识，系统开发需要计算机软件的知识，信号处理与维修计划调度需要进行多种算法研究与整合等，因此系统框架还为不同研究背景的人提供了桥梁，在此框架设计基础上，不同专业的开发者可以更好的合作，共同开发出一个完整的MRO系统。

［1］程曜安，张力，刘英博，等.大型复杂设备MRO系统解决方案［J］.计算机集成制造系统，2010，16(10):2026-2037.

［2］王建民.面向全生命周期的MRO支持技术［J］.国防制造技术，2010(3):14-20.

［3］莫欣农.MRO2推动制造业向生产性服务转变［J］.中国制造业信息化，2012，51(18):16-20.

［4］王建民，任艮全.MRO——中国设备管理发展的新趋势［J］.中国设备工程，2010(8):9-10.

［5］李浩，纪杨建，祁国宁，等.面向全生命周期的复杂装备MRO集成模型［J］.计算机集成制造系统，2010，16(10):2064-2072.

［6］夏良华，贾希胜，徐英，等.设备维修策略的合理选择与决策流程［J］.火炮发射与控制学报，2006(4):63-68.

［7］王和根.正确构建制造业信息化平台提升企业核心竞争力［J］.新技术新工艺，2006(4):7-10.

［8］KUNCHE S，CHEN C，PECHT M.A review of PHM system's architectural frameworks［C］∥The 54th Meeting of the Society for Machinery Failure Prevention Technology，Ohio，USA.2012.

［9］任艮全，张力，吕吉峰，等.煤矿设备MRO支持系统设计与实现［J］.中国设备工程，2011(1):21-24.

［10］任艮全，张君.面向信息资源管理的维修BOM结构设计与分析［J］.计算机集成制造系统，2010，16(7):1545-1551.

［11］赵晓英，刘中.面向中小制造企业ERP系统开发［J］.太原科技大学学报，2011，32(1):14-18.

Research on MRO System for Equipment Manufacturers

TAI Yi-zhuo，QIAO Gang-zhu，ZHANG Jian-hua
(Institute of Industrial and System Engineering，Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan 030024，China)

In order to improve the capacity of services and efficiency of repair，a Maintenance，Repair and Overhaul/Operations(MRO)system framework is proposed through the analysis of MRO system business needs.The framework is used to solve the problem that the single maintenance model can not make real-time decision in existing MRO systems，and so on.The function modules have been designed based on the framework.Finally，the business connection between function modules and systems business model is determined by describing the MRO business processes.

maintenance repair and overhaul/operations，business needs，system framework，function module design，business processes

TP399

A

10.3969/j.issn.1673-2057.2015.02.006

1673-2057(2015)02-0108-05

2014-11-25

台毅卓(1989-)，男，硕士研究生，主要研究方向为企业信息化;通讯作者:乔钢柱，教授，E-mail:Qiaogangzhu@sohu.com