物联网技术在卷包设备维修现场管理中的应用研究

马胜军

摘要：设备维修的管理信息化体系内，设备维修现场数据采集重视度不够，技术手段有限，带来维修过程记录不完整，严重地影响对于维修过程管理能力，从知识积累和计划性维修的角度，需要一个全面可靠的现场数据采集体系。基于物联网技术，以烟草生产中卷包车间的现场为实例，通过设备连线采集和二维码标识识别采集，全面实现方便准确的故障定位、故障记录、派工、执行、现场采集、结果反馈;完整的过程数据对后续设备运维管理，有很好的支撑作用。

关键词：设备计划性维修;现场管理;卷包;物联网;二维码;过程管理

中图分类号：TP391.44                                  文献标识码：A                                     文章编号：1674-957X（2020）20-0123-02

0  引言

设备管理的整个架构里，首先重视的都是设备资产的管理，重心是在于资产价值评价和计划性维修，其次会着眼设备的数据采集，SCADA在线采集和在线状态监控这个方面，是实施tpm全员维修管理和实时维修的基础;最后视角会投向设备的安灯管理，实现部分现场管理。

1  维修现场设备数据采集目标的定义

从整个维修管理信息化的角度看，维修现场的实际作业过程管理，目前来说是一个管理的死角。企业进行设备信息化管理落实到现场的实际操作和维修过程管理的阶段，整体设备信息化水平就有了一定的高度，但缺少设备现场完整的维修记录的事实，这个问题会严重的影响到设备维修中，关于故障辨识和判定、真实维修过程工艺、真实作业节拍和难度，对于相关的知识积累和现场作业管理，都会增加难度甚至是不可能完成的。

本文将着重讨论如何运用物联网的技术，在卷包车间设备维修现场中，进行全面的现场维修过程管理的应用。

计划性维修主要目的是通过设备资产的管理，对备品备件、对设备维修的人力成本进行综合的管理。管理重点是设备维修中所使用的人工、物料和对应的计划性，按照一定的周期触发维修任务，把大部分现场维修工作如维修保养实施和应急维修，通过维修工单管理来完成维修成本管控。

使用有计划有准备的维修任务来减少应急维修行为，计划维修的目标就减少停机时间。通过计划性维修任务的对于人工投入成本和停机的预估，一方面控制住停机时间，把应急维修所处理的故障（设备停机故障）降到最低;另一方面，实现了对设备运行和运营的综合成本的管理，评价设备的运行运营中，采购新设备、维修老设备、技术改造还是直接进行维护有了定量的评估标准。

应急维修是指设备出现了停机类的故障所需要的维修，不得不响应的紧急维修。应急维修在实际的维修实践中，如果没有很好的去进行计划维修管理和知识积累，大部分故障都会呈现为应急维修，在传统设备维修管理中，管理要求是维修人员几分钟到现场，几小时去处理。这种方式是管理中无法避免的场景，一方面减少应急维修的比例，一方面通过对应急维修的及时响应来解决问题，就是通常的现场应急维修。

在完成了计划性维修的体系，有EAM设备资产管理软件支撑之后，管理目标是没有应急维修，或者80%以上维修是计划性维修和预见性维修。故障应急维修在整个的维修体系比例越低，说明维修的管理越好，意外始终是会出现，对故障的标准诊断和故障问题的分析，以及对应的维修工艺的标准化，就是应急维修的知识积累的重要组成部分。

设备维修管理其实包括以下的几个方面内容，首先是故障的收集和故障的管理，其次是故障原因分析和故障原因管理，再次就是故障对應的解决办法，定义对应的维修任务和维修工单。最后才是维修的过程，现场具体任务的派工，班长安排工人维修任务，工人现场维修过程的记录，才是现场记录的重点。

2  物联网在现场的采集内容

设备维修现场执行管理在卷包车间必须全面应用物联网采集，物联网采集首先是采集，第二是现场管理。

采集中又包括人工采集和设备连线采集。

2.1 人工采集的内容

人工采集是记录维修相关人员在现场的活动。

采集内容可分成两类，现场设备维修执行管理首先是维修任务本身的产生，任务触发并不一定是现场采集的数据，但是作为现场采集的基础，维修保养任务分成两大类，一类是日常设备运行巡检类的和计划性维修派工，由设备维修系统定时产生发送到现场执行人员，另外一类是突发性的故障类，故障类任务是一个从现场故障触发，通过故障判定，完成维修工单确认这三条来组成。

故障判定和维修工单确认应该是在知识积累里选择成熟的定义来处理，或者交由设备专家来进行新故障和维修作业任务来定义。维修任务转化为一个维修工单，更换配件，完成保养或者磨合操作。任务也应该分成两类，一类是需要零配件的，一类是不需要的。

任务明确了，才能进行作业，对任务中的数据进行物联网采集。

所以现场作业的物联采集分成三件事来做。

一是派工，所有现场执行责任人是谁？有时候这个场景里只有一个维修人员，没有班组长派工行为，那就是有一个默认派工。那么首先这个任务要分配给一个指定的人，这个人认可这个任务，责任人认可接受任务开始做整个任务的发起，派工是现场执行的发起。

二是过程采集，过程采集的内容理论上从任务的定义来分析，这个任务有多步骤的采集需求，参照做交通事故现场记录，一个现场事故记录需要一个正面照一个侧面照一个远景照一个近景照碰撞部位照以及相关人员证件5张照片，构成一个交通事故的现场。这5张照片可以提供交通事故的责任判断依据。同理在设备维修中，按维修任务工单的作业要求需要哪些图片，需要哪些文字的记录，来帮助确认现场的维修过程和维修的状态和结果。在以前维修任务中只有维修任务的操作要求，备品准备工具准备图纸准备，没有定义现场数据采集要求，无现场记录要求，物联网采集是一个有图有真相的现场记录，特殊情形下操作非常简单，比如一个工序是拆一个螺丝，可能不需要记录，拆20个螺丝，就一定需要记录，拆掉的20个螺丝位置，螺丝按顺序放的位置，安装之后确认位置是否正确，这就是维修的过程记录内容。

三是维修报工，从现场安灯系统管理的角度，还有个消灯的动作，维修工作完成后，有指定人员确认维修效果。

以上三条共同构成一个完整的物联网的现场维修记录。

2.2 设备连线采集的内容

从全感知的现场数据采集平台的角度讲，全感知是一个全面覆盖数据采集，现场整体数字的数据管理平台。

全感知=统一的数据采集平台+物理测量值采集+作业数据生成。

统一的数据采集平台是指现场所有数据的全面采集，并不预定义采集目标，而集中于对现场的全面采集。物联网全面的意思主要对现场数据尽量不遗漏，不分使用目标的方式进行采集。以后对现场数据的应用，都应该通过统一的采集平台-全感知平台来获取数据。

物理测量采集是采集的直接数值，如各种设备实时数据物理测量是采集的各种设备PLC的实时数据读数，或者是人工扫码的直接得到的二维码值，或者是RFID值、条码值和人工通过UI录入数据等。物理测量的采集得到是一个传感器值，比如电压多少，电流多少，扫出的二维码是多少？

把这些物理作为数据生成作业数据，扫了一个设备码，再扫了一个实物码，能够得出一个作业凭证，是把某一个物料（实物码）投料在这个设备上，这个就是作业数据生成。

物理测量值采集是一个大量的数据，那么生成业务凭证就变成实际的信息，就是信息系统可以理解的数据。全面采集、获取测量值并且转为作业凭证，这个就是全感知。全感知是数字化的真正基础，数字化和传统管控一体化的最大区别就是全感知。

设备连线采集SCADA就是全感知平台中最重要的一个构成部分，如图1。

SCADA所采集的数据中，主要有两类，一类是和设备加工参数相关的设备工艺参数，主要用批次质量控制和管理;另外一类是设备运行状态有关的，用于评估设备的健康程度和状态的设备运行数据。设备运行数据就是在设备运行中，可以用来评估设备健康状况的数据。

设备维修发生，一定是部分或者个别设备零件的状态因为老化、磨损或者不当使用有变化，变化必然是一个渐变的过程，没有断崖式的设备损害。在每一个设备发生故障之前，一定是有一些指标会偏离它的正常值，采集的设备运行数据，就是能够代表设备运行指标的一些值，比如设备的电压、电流、抖动、振动等等这些数据，包括对应的产品质量SPC的统计品管的数据，全感知平台所采集的代表设备运行状态的数据，都是说明了一些设备的状态，这一类数据在企业的智能车间的管理中主要都體现在设备维修的管理层。

3  物联网采集在设备维修现场管理的价值

①设备维修的过程记录，实际维修步骤记录，维修人员、工艺、备件、工具的记录是后期知识积累的主要依据，只有完整的从故障现象、故障分析到维修的工艺的全记录，才能最好地分析设备的预见性维修方法，最终形成有效的维修知识库，从而全面提升维修现场的管理能力。

②设备过程数据采集的数据，是设备周期、设备运行时间、设备故障感知的主要依据，是计划性维修的计划周期的触发数据。

③设备维修的大数据分析，可以基于最优化实践。每一个故障的备件更换周期，都会呈现为其它类似项目的周期评估的依据，同样每一个故障的发生，在发生前合理周期内的设备数据，也将成为设备故障预警的主要数据来源。

综上所述，运用物联网采集技术，全面采集设备维修现场的各类数据，从设备连线采集和LOT采集的各种数据，是保证设备维修的知识发现、知识积累和智能管控的主要数据支撑，是现场的一个重要环节。

参考文献：

[1]王鑫，曹兴强.一种智能化卷烟设备机械故障自诊断系统的设计与实现[J].产业与科技论坛，2019，18（12）：43-44.

[2]唐磊，应洲，段宇飞.基于MTBF的卷包设备可靠性提升方法的探索与实践[J].中国设备工程，2018（09）：99-102.

[3]王婧.卷烟设备状态检测与故障诊断系统分析[J].内燃机与配件，2018（08）：145-146.