设备状态监测系统（CMS）项目管理机制创新与实践

陈磊

（日照钢铁控股集团有限公司，山东 日照 276800）

设备状态监测（CMS）及维护服务是通过主动地、长期的、全面地对机器运行相关的各项指标和因素进行监测，了解设备的当前状态，预测设备的发展趋势，洞察故障发生的征兆，向客户提供有关机器操作、应用、保养及日常维修的建议，帮助其按照规范开展标准的预防性保养和维修工作，努力维持设备的卓越性能，将设备故障解决于萌芽阶段，避免设备发生灾难性故障，减少设备的意外停机，提高设备的生产能力，降低维护成本。

1 实施背景

钢铁企业生产的特点是生产连续性强，自动化水平高。设备一旦发生故障，往往导致装置停车，造成不菲的经济损失。然而，钢铁生产设备主要由风机、TRT机组、轧机减速机、电机等各类旋转机械组成，种类繁多、工作环境复杂。这些机组在生产中处于非常重要的地位，其运行状况及管理状况直接关系到企业的经济效益。因此，现代化的流程企业必须运用先进的状态监测与故障诊断技术对设备进行全方位的监测管理，时刻掌握设备运行状态，杜绝设备事故，实现按状态维修，避免资源浪费，在真正意义上做到预知维修和零故障管理，最终提高企业经济效益。

2 实施目的

提升企业的生产设备管理水平，降低系统成本，提高设备整体运行效率；企业高级管理人员可以及时掌握设备运行状态，实现企业提高设备管理水平、降本增效的总体目标。

3 实施方法

为全面准确地掌握设备运行状态、有效地指导并逐步实现（预知）状态维修，结合浦项、中钢、宝钢等企业设备管理方式，搭建离线点检、无线检测、在线监测合而为一的设备智能监测诊断平台系统；组建支撑该系统运行的专业化技术团队，使状态结果参与设备维修；形成分工明确、信息共享的检测、诊断、维修、反馈及持续提高的闭环网络管理体系。

3.1 明确平台建设思路

通过设备状态监测（CMS）项目的实施，形成一个能够有效把握设备状态和信息统一处理的平台—智能监测系统，依托 IMC 中心实时共享中央专家—设备负责人之间共同分析，构造问题解决体系。

确定覆盖范围及传感网络覆盖范围，将所有传感器获取信号“类聚”为有限的“专业模块”，将功能模块获取的信息“类聚”为有限的“指标”，将指标“类聚”为有限的“结论”，将结论“类聚”为有限的“决策”，将决策出现的主要问题定义为“发展”的主要矛盾；持续改进，不断提升。

3.2 建立以“三位一体”的设备状态管理组织架构

运用科学合理的业务流程，以保证“功能、精度”为核心，设备管理、检维修、诊断三方人员对设备全面系统的开展管理、检查、维护、修理、监测和诊断工作。

3.3 搭建以量化的检测数据为基础的设备状态管理体系

3.3.1 设备状态监测系统搭建思路

统一规范、标准、技术，增强系统兼容性，打通信息孤岛，实现数据共享与综合利用，形成标准化的以数据为标准的点检和实时监测方式，同时，诊断信息能够直接参与设备维修；形成状态检测、分析诊断、维护维修、信息反馈、持续提高的良性循环，打破原有设备状态监测系统分散、功能不一，点检人员经验不足，制约着专业化管理、设备预知管理工作开展的现状。在此基础上融合发展，与国内知名厂商安徽容知日新科技股份有限公司（以下简称“安徽容知”）探索建立基于物联网的故障诊断专家系统——智能监测平台。3.3.2 实施“千机受控”管理计划

利用点检仪器进行规范化精密点检和在线监测实时跟踪监测设备状态，在此基础上深化和发展，总结实施“千机受控”管理计划，实现重点设备“状态受控”目标。“千机受控”管理计划是日照钢铁控股集团有限公司（以下简称“日照钢铁”）以创新管理思维提出的对关键生产设备运行状态进行倾向管理的系统性项目。推进此计划的目的在于：第一，在可靠性理论（RCM）指导下实践“预防与预知相结合”的维修战略。第二，为企业生产指标实现历史性突破，提供有力的技术支持和管理支持。“千机受控”管理计划以设备智能监测系统平台为手段，以生产过程设备状态参数为依据，通过对设备振动、温度、液位、压力、流量、电流、电压等参数实行监测、分析和管理，掌握设备运行状态、劣化趋势，减少设备之异常故障，提高设备可用率，实现预知维修，确保维护之适当性与适时性，节约维护成本，最后达到“状态受控、健康管理”的目的，提高产品质量、生产效率和管理水平。

3.3.3 开展设备检测诊断的现场“八定法”

（1）定机组；（2）定人员；（3）定仪器；（4）定标准；（5）定测点；（6）定参数；（7）定路径；（8）定周期。

3.3.4 远程监测与诊断维护系统的搭建实施

设备远程监测与诊断维护技术是利用本地计算机通过网络系统，对传感器、控制器等设备按照协议把任何物品相连接，实现信息交换和通讯，从而对远端设备进行监视，完成对分散控制网络的状态监测及设备诊断维护等功能的技术，它是传统的监测、故障诊断技术与计算机技术、网络技术及其他现代通讯技术相结合的一种基于物联网式的新型诊断技术。

3.4 建立以点检和故障分析为核心的设备运行预警体系

实行机器健康等级防护机制，对缺陷部件进行寿命预测、倾向管理。设备主管部门专家组每周发布《关键设备状态评估报告》，为改善工况条件、设备倾向管理、合理维护提供科学参考，使适应高水平稳定生产的设备系统保障能力得到进一步增强。同时，智能监测平台与EMSI系统的无缝对接，实现设备隐患“发现→跟踪→改善→监控”PDCA式的闭环管控，同时可通过运行记录、停机记录、故障记录、事故记录、完好检查、精度检验、点检、状态监测等常规管理方法和现代化技术手段，记录设备以往的状况并准确监测设备的当前运行状况，分析设备运行的可靠性与经济性，为制定合理的维修与维护策略，提供量化依据。

3.5 构建模块化的智能制造设备状态信息大数据平台

融合多设备、多状态、多专业、多领域的数据，构建智能制造设备状态信息大数据。

3.5.1 监测

基于状态监测系统或自控系统判别设备运行状态，通过对设备运行状态自动采集，实现设备运行状态与相应记录一一对应，保证数据采集的客观性、准确性。

3.5.2 分析

具有实时在线监测诊断分析、报警分级发送、设备异常报警分级确认、诊断建议即时发布。

3.5.3 统计

基于运行信息和检修信息、自动生成设备管理报表，实现设备可靠性、可用率、耗材、故障数据统计，为维修费用制定提供依据。

3.5.4 决策

基于设备预警信息、诊断结论、剩余工作寿命和设备重要度参数可进行维修任务/生产排程优化，确定最佳维修内容和维修时间，为日常的设备维修、保养等提供维修决策支持。

3.6 立足动态检测技术实验室促进技术精进发展

在京华日钢创新控股集团有限公司的新一轮战略发展规划中，钢铁主业的跨越式发展需要更强大的专业技术支撑。为了更好地应用和开发钢铁行业的前沿无损检测技术，日照钢铁与安徽容知深化合作融合度，依托企业行业优势，充分利用各自资源，共同建设“日钢-容知动态检测技术实验室”。通过实验室合作，日照钢铁获取安徽容知提供的相关技术支持，对设备运行状态和工况进行监测、预测和故障诊断，提出维修策略等建议，保证设备在运行过程中经常处于良好技术状态，并有效地降低维修费用，实现设备全寿命跟踪管理。

3.7 无缝衔接EMSI系统实现设备全寿命周期

以全寿命周期理论为指导，对设备资产进行全过程或一生的管理。日照钢铁依托设备综合信息管理“大数据”平台——EMSI系统，将流程固化于系统，承接设备制度与规定实现设备管理的所有实际业务，作业标准与要点对各业务执行过程进行精细化、规范化管控，实现各环节有据可寻，有理可依，对设备全寿命周期实施全过程管理。系统具有资产台账，设备管理，维修工时和成本管理等基本功能，通过与CMS系统无缝对接后，实现设备状态的“PDCA”闭环管控。同时，探索CMS系统优化升级，逐步实现集振动、温度、压力、流量、电流、电压等信号提取设备状态信息于一体，对设备运行状态和工况进行监测、预测和故障诊断，提出维修策略，优化操作、改进机器设计等建议，保证设备在运行过程中经常处于良好技术状态，并有效地降低维修费用，实现设备全寿命跟踪管理。

4 机制建立后的水平描述及经济效益

设备状态管理与维修的有机结合，实现主作业线、重点设备预知状态维修，有效控制设备的功能、精度和可靠性，实现最大限度降低维修费用，减少设备故障停机时间，减少备品备件库存量及消耗量，为生产的稳定运行和产品质量不断提高提供有力的保证；提高设备诊断技术覆盖率，提高掌握设备状态的效率，使有限的人力资源和设备资源得到更加充分的利用，提升企业设备管理的水平。通过诊断技术方法、手段的应用开发，建立设备诊断标准体系，使设备诊断的水平有质的突破，从而取得更大的社会效益。

5 智能监测系统的发展规划思路

日照钢铁在探索推进“智能监测”的过程中，充分参考《钢铁工业调整升级规划（2016～2020年）》，对包括智慧人机管理、智慧检测执行、智慧决策支持、智慧业务协同、智慧设备管控五个层面为着力点，最终建成具有国际先进水平的设备智能监测平台，助力日照钢铁“智能化工厂”建设，进而达到推动企业整体管理水平和技术水平提高的最终目的。

6 结语

通过对设备智能监测技术方法、手段的应用开发，建立设备诊断标准体系，形成大数据分析中心，实现泛工厂化服务，使设备状态监诊的水平有质的突破，促进日照钢铁建立预知性维护理念下全新的管、维、检、修体系，可有效控制设备的功能、精度和可靠性，为生产的稳定运行和产品质量不断提高提供有力的保证，提升企业设备管理的水平，加快实现企业转型升级，助力日照钢铁早日实现“世界钢铁行业先进管理水平”的战略目标。