工单管理系统在设备全生命周期管理中的应用

2022-03-13高燕军罗鑫宇

选煤技术 2022年5期

高燕军，罗鑫宇

(国家能源集团乌海能源有限责任公司骆驼山洗煤厂，内蒙古乌海 016000)

随着国家对煤炭企业的深化整合，煤炭企业规模快速壮大，也促使选煤厂生产更加规范化和规模化。一座完善的大规模选煤厂往往设备规格大、数量多、种类多，设备管理复杂。设备是选煤厂运行的骨架，只有保证这个骨架健康，并能灵活运转，才能使选煤厂实现安全高效生产。要想设备保持稳定、正常运转，必须做到及时维修、检修、润滑。在选煤厂智能化发展浪潮下，传统的设备管理模式已很难满足当今选煤厂的发展需求，而实现全生命周期管理则是保证设备可靠性，增加资产效益，提高设备管理水平的必然选择。使用工单管理系统对设备进行动态管理，记录、处理、跟踪一项工作的完成情况，清晰追踪事务发展，是实现设备智能化管理的有效途径。

由于大多数选煤厂设备种类多、规格大、数量多、价格昂贵，因此维修、检修、润滑任务比较繁重，生产过程中需要做到预防性维修、及时检修、润滑，及时检测到问题并及时处理，是确保生产和经济效益良好的有效管理环节。以往的纸质单据花费时间多，工作执行滞后，致使工作积压的情况时有发生，不仅严重阻碍生产进度，而且不利于环保，并且存在很大的安全隐患。国内外已有部分选煤厂对设备全生命周期管理进行研究，但国外工单管理系统一般用于其他行业，未见有用于选煤厂设备管理的报道。国内的设备管理方法往往从建立单一的资产管理系统开始，在选煤厂智能化建设中采用工单管理系统对设备进行全生命周期动态管理实践的几乎没有。例如：有的企业采用EAM系统对设备进行系统管理，管理思想和方法也比较先进,实现了工厂设计、设备、文档、人力资源、采购、仓储、财务信息的集成与分享[1]；有的企业采用ERP系统对设备进行管理应用，包含设备购置业务、设备维修保养业务和故障管理业务[2]；有的企业对设备资产进行全生命周期管理，对设备前、中、后期进行管理[3-4]等。然而上述管理系统均存在一定局限性，且部分系统缺乏统一标准，难与全厂生产经营管理的信息集成，无法适应选煤厂智能化建设。

将设备全生命周期动态管理与工单管理系统相结合，围绕设备的“进、出、维、修、检”各个环节进行科学管理，对设备的“运行-维护-检修-润滑-点检-综保-检测”全生命周期进行跟踪，以预防性维护及预测性维修为中心，通过定制工单管理流程提高效率，使完成的工作随时在线可见，减少维护电话的数量，通过在线工单和二维码实现移动和无纸化，再结合移动互联网技术开发移动工单APP，即可帮助企业实现设备的全面信息化管理。该管理方法是当前选煤厂智能化建设过程中设备管理模块较优的方法，骆驼山洗煤厂智能化建设项目子课题“模块化的智能管理系统”即采用该管理方法，从全局性出发，通过各课题各模块相互衔接，实现数据信息集成、有机整合，从而促进全厂智能化建设的发展。

1 设备全生命周期管理

产品全生命周期管理(Product Lifecycle Management, PLM)是指管理产品从需求、规划、设计、生产、经销、运行、使用、维修保养、直到回收再利用处置的全生命周期中的信息与过程。它既是一门技术，又是一种制造的理念，支持并行设计、敏捷制造、协同设计和制造、网络化制造等先进的设计制造技术[5]。

现代意义上的设备全生命周期管理也是产品全生命周期管理的一种，涵盖了设备管理和资产管理的双重概念，应该称为设备资产全生命周期管理更为合适。它包含了资产和设备管理的全过程，从采购、(安装)使用，维修(轮换)报废等一系列过程，既包括设备管理，也渗透着其全过程的价值变动过程，因此考虑设备全生命周期管理，要综合考虑设备的可靠性和经济性。设备的全生命周期管理是从设备的长期经济效益出发，全面考虑设备的规划、设计、制造、购置、安装、运行、维修、改造、更新，直至报废的全过程[6]，主要分为设备的前期管理、设备的使用中管理和设备的后期管理三大阶段。这样可以加强对于设备的管理效果，有利于充分掌握设备各个时期的使用价值及在使用过程中所创造的价值，从而利用设备实现经济效益最大化。

设备全生命周期管理一般分为静态管理和动态管理。设备管理的静态管理可以理解为对物资形态、资料信息的管理，而动态管理主要是对设备的价值形态进行管理。静态管理主要是对设备信息的介绍描述，而动态管理则是对使用中运行状态的综合管理。设备静态管理信息包括设备的型号、类别、厂家、技术参数、使用单位等，以及物资形态等静态数据，使设备管理人员解脱繁重的手工劳动，提高设备管理部门的工作效率。设备的动态管理信息包括设备运行时间及过煤量、故障与检修信息、维护与润滑信息、设备点检信息、设备综保信息与各种保护信息，以及设备由噪声、振动、温度检测等得到的在线检测故障信息、设备隐患与缺陷的跟踪管理信息等[7]。动态管理能及时掌握设备运行中的情况，从而作出正确判断和决策。

设备全生命周期管理系统能使设备管理人员解脱繁重的手工劳动，提高设备管理部门的工作效率，实现设备整个生命周期的信息化管理和无纸化办公。

2 工单管理系统

随着我国信息化水平的不断提高，越来越多的企业引入了工单管理系统。工单管理系统是一种网络软件系统，可根据不同的组织、部门及外部客户的需求，有针对地管理、维护和追踪一系列的问题和请求[8]，主要用于记录、处理、跟踪一项工作的完成情况，用于企业间和企业内部的工作协作，具有批量性、时效性、绩效性。管理者可通过工单状态、内容，了解项目进展。从工单被受理到处理完成，整个过程一目了然，可清晰追踪事务进展。

工单涉及到的内容很多，每张工单都是有针对性的，在生产性企业，工单的创建主要是针对设备[9]，需要涉及到具体的设备信息，包括设备序号、设备编号、设备名称、使用单位、设备状态、实际经费、操作、原因、停机成本、停机工时、设备可用性、临时修复预计完成日期、工单提供者、设备使用地点、需求人数、报告人、报告日期、指派主管、工单负责人、班次、工单申请、工单作业行等。

对于选煤厂设备管理过程维修检修活动中经常进行的比较规范的工作，建立标准维修工作单，并预先进行任务安排，如物料选取、工具安排，以及采取的安全措施、图纸资料的参考及验收流程等，形成标准作业，称为标准工单。执行任务创建工单时，标准工单可以直接调用，按照标准工单已经规范定义的操作来进行。通用的工作模式不用重复准备，可减少人为的工作误差，使设备维修标准更加统一[10]，有助于高效率地完成工作任务，并且可以减少或避免安全事故发生。

结合移动互联网技术，通过开发移动工单APP，堵塞设备管理工作中的漏洞，可提升企业设备管理水平。将工作任务直接发送至基层设备管理人员的智能手机上，既方便开展各项工作，又可及时反馈各项工作进度，使基层设备管理人员轻松实现移动办公；上层设备管理人员也可实时对设备管理业务进行批示，加快业务流转速度，提升设备管理业务的时效性[11]。

3 设备全生命周期管理功能的实现

在骆驼山洗煤厂，设备全生命周期管理不仅要实现对设备的静态管理，还需全面实现对设备的动态管理，如保障、故障判断、检修维护、检测预警、过煤量统计及润滑时长统计等，并考虑与集团公司PM系统的对接。该厂设备全生命周期管理模块主要实现对设备故障从发现到处理完成的全生命周期管理，维修类型包括定期维修、故障维修、预防性维修。拟利用设备动态(监测)数据和设备静态信息数据实现设备全生命周期管理，采用工单管理系统对设备实现全生命周期跟踪管理。

设备全生命周期管理模块(图1)主要包括设备台账管理、物资管理、标准工单管理、检修管理、润滑管理、点巡检管理、查询统计和机电分析八大部分。

图1 设备全生命周期管理模块Fig.1 The equipment total life-cycle management modules

3.1 设备台账管理

选煤厂设备台账和固定资产管理是一项技术性强、复杂多变、数量大、政策性强且在数据统计上又要求准确及时的工作。采用信息科学技术、智能化管理的方法，通过建立标准化和规范化制式，将选煤厂所有机电设备的技术参数和各项信息进行汇总，并按照设备用途、生产工艺流程对所有设备进行分类、编码，规整入数据库大平台，可查询、统计，以为选煤厂生产经营活动提供准确可靠的信息流。

3.1.1 建立设备台账

(1)将机电设备分类，包括生产设备、电气设备、特种设备、停用设备和其他设备等。

(2)录入各设备的主数据，包括设备类别、设备编号、设备名称、设备型号、数量、技术参数、生产厂家、使用单位、设备状态、设备来源、出厂日期、出厂编号、使用地点、投入使用日期、包机责任人、维修责任人等。

3.1.2 建立每台设备的管理项目

(1)对每台设备进行的管理项目有：附属设备、检修计划和结果、润滑计划和结果、状态(日常)维修、设备状态变更、设备调拨、设备资料、设备检修周期、设备润滑位置、设备缺陷、设备检验基本信息、检验计划和结果等。

(2)针对每项管理工作，录入整理各项指标信息，如附属设备包括设备类别、编号、名称、型号、数量、技术参数、生产厂家、使用单位和设备状态等详细信息。

3.2 物资管理

对选煤厂所需物资的采购、使用、储备等行为进行计划、组织和控制。通过对每种物资进行编码的方法，清晰明了地将选煤厂各种物资进行入库出库管理，动态了解物资的盈余或短缺。规范物资管理工作程序，不仅能降低经营成本，提高经济效益，还可确保物资管理的规范性和准确性。

3.2.1 建立物资台账

物资台账主数据包括：物资序号、物料码、物资名称、物资型号、物资参数、计量单位、库存数量、物资单价、库存货值、预警数量、物资类别、存放库房、存放货架等。

3.2.2 每件物资的管理项目

对每件物资进行的管理项目有：入库管理、出库管理、对照设备。

3.2.3 设备或物资入库管理执行

(1)入库明细包括入库流水号、入库日期、入库数量、金额小计、制造商、物资来源、存放货架、经办人、验货人、公司出库等。

(2)物资录入后，存放在指定货区货架。

(3)通过入库统计查看详细入库任务及物料。

3.2.4 设备或物资出库管理执行

(1)根据作业计划领物资(设备)出库。

(2)通过出库明细查看详细出库任务及物资(设备)。

3.3 标准工单管理

3.3.1 标准工单

(1)标准工单内容包括：工单序号、工单类别、工单编号、工单描述、备注等；作业行则是对作业内容的具体录入和显示，可以进行查看、修改、删除操作。一旦有检修任务产生，跟随发布的标准工单就是针对该项检修任务，执行该项任务就可直接按照标准工单已经定义的操作标准来进行。

(2)各子工单项目包括：工时工种、工器具准备、危险源辨识、安全措施、工艺工序、图纸资料、材料配件和验收标准八项。在执行检修任务时，可以根据标准工单中规定的内容执行，用以指导工作，可以极大地提高工作效率。

3.3.2 工器具管理

通过对工器具的登记、使用、报废进行跟踪管理，支持工艺或管理人员对工器具的使用和质量情况进行及时了解。

(1)工器具基础信息。主要包括选煤厂各种类别的生产工器具，诸如吊链、交流弧焊机、套筒扳手、吹风机、内六角扳手、克丝钳、热风枪、射钉枪、活扳手等。

(2)管理项目信息管理。主要包括工具编码、工具名称、工具类别、数量、计量单位、工具型号、技术参数、使用方法、安全事项、状态、排序号等。

(3)入库管理。主要包括采购物料和归还的工器具，通过入库明细查看详细入库任务。

(4)出库管理。根据作业计划领料出库，库房人员进行工器具的借出出库操作，通过出库明细查看出库任务及物料。

(5)信息管理。可对工器具管理信息进行查询、添加、编辑和删除。

3.4 检修管理

3.4.1 故障维修台账

设备故障维修是利用工单管理的动态过程。设备故障维修台账建立流程如图2所示。

图2 设备故障维修台账建立流程Fig.2 Flowchart of the process for remedy of equipment breakdown

(1)任务产生。现场出现设备故障信息。

(2)任务安排。设备管理者制订生成相应的故障检修计划工单，检修工接收到设备故障检修计划工单后，持任务工单，携带相应的备件、材料、工具到现场。

(3)任务执行。检修工检修完成后，根据检修单项目登记故障检修台账，录入实际检修结果，等待验收审核。

(4)检修结果审核。验收完成后提交验收意见，审核合格后该项故障排除工作完成。

(5)检修结果记录。设备故障检修完成后，形成故障检修台账，方便后续查询。台账信息包括设备信息、故障检修内容和验收意见等各级信息记录。

3.4.2 设备检修管理

设备检修也是利用工单管理的动态过程。设备检修流程如图3所示。

图3 设备检修流程Fig.3 Flowchart of the equipment repair and maintenance process

(1)任务产生。现场出现维护信息。

(2)任务安排。设备管理者制订生成相应的检修计划工单，同时发布标准工单；维修工接收到设备检修计划工单后，持任务工单和标准工单，根据标准工单组织人员携带相应的备件、材料、工具到现场。

(3)任务执行。维修工在现场处理故障，进行维修工作，工作完成后根据维修单项目登记检修台账，录入实际检修结果，提交申请，等待1级验收。

(4)1级验收。1级验收人对工作进行验收，完成后提交验收意见，审核合格后直接提交2级验收。

(5)2级验收。2级验收人对工作进行验收，完成后提交验收意见，审核合格后直接提交3级验收。

(6)3级验收。3级验收人对工作进行进一步验收，验收合格后关闭工单。

(7)检修结果记录。设备检修验收完成后，各种信息形成工单记录，以方便查询。工单记录内容包括使用单位、设备序号、设备编号、设备名称、检修类型、当前状态、检修计划(操作、执行人、计划日期、检修内容)、实际检修结果(检修日期、检修内容、实际经费)、1级验收(验收人、验收意见、验收日期)、2级验收(验收人、验收意见、验收日期)、3级验收等。

(8)工单编辑。参照标准工单对设备检修工单进行编辑，修改完毕后可以更新工单记录。

3.5 设备润滑管理

3.5.1 润滑任务执行及生成润滑任务工单

润滑涉及到每台设备的运转部件，由于过半的机械故障都由润滑不良引发，因此设备定期按计划润滑可保证设备安全稳定地运行。润滑对摩擦表面能起到减小磨损、降低负荷、冷却、密封、冲洗、防腐等作用，确保生产的连续性和设备检修的计划性，减少检修人员和检修工作量，降低生产成本消耗[12]。

(1)任务产生。现场出现润滑任务信息。

(2)任务安排。设备管理者制订液压、电器、机械等设备的润滑计划工单，包括执行人、润滑位置、计划日期、润滑油品、检修内容等。

(3)任务执行。设备维护人员接收到设备润滑计划工单后，组织人员携带相应的备件、材料、工具到现场对设备进行润滑。

(4)润滑结果记录。工作完成后录入实际润滑结果，生成润滑工单台账，内容包括使用单位、设备序号、设备编号、设备名称、当前状态、检修计划(执行人、润滑位置、计划日期、润滑油品、检修内容)、实际检修结果(润滑日期、润滑用油量、润滑内容)等。

3.5.2 润滑预警

当润滑系统发生油品污染且达到一定程度未被发现时，会对设备轴承、发动机等造成严重的影响，设备可能出现故障甚至损坏，因此，保证润滑系统的安全可靠显得至关重要。润滑预警是防止设备运行过程中部件摩擦和磨损，使设备运行平稳，保障正常生产的重要手段。

(1)提前设置润滑周期。设置液压、电器、机械等设备的润滑周期。

(2)任务产生。系统根据周期自动生成润滑预警工单。

(3)任务执行。设备维护人员接收到设备润滑预警工单后，组织人员携带相应的备件、材料、工具到现场处理，对设备进行润滑，工作完成后录入实际润滑结果。

(4)润滑报警。对于超期未录入润滑结果的情况进行记录，实现定期润滑报警功能。

(5)润滑结果记录。润滑结果录入后，生成润滑预警工单，包括设备类别、使用单位、设备序号、设备编号、设备名称、设备润滑部件、润滑负责人、润滑油种、润滑周期、上次润滑日期、运行时长、距离润滑时间和是否发布工单操作等。

3.5.3 润滑时长统计

润滑时长统计功能是专门针对骆驼山洗煤厂的实际情况设计的，具体统计流程如下：

(1)定义润滑时长统计。由于生产时间不完全固定，因此根据设备的实际使用情况和具体运转时间来决定润滑时间、润滑量，以方便查询。

(2)提前设置设备的检修周期。如日历天数、运行时长、带煤量。

(3)任务产生。系统根据设备已运行时长，与检修周期进行自动判断，如果超过润滑周期仍未润滑则进行预警。

(4)任务安排。设备维护人员接收到设备润滑预警工单后，组织人员及携带相应的备件、材料、工具到现场。

(5)任务执行。设备维护人员对设备具体部位进行润滑处理。

(6)润滑结果记录。工作完成后录入实际润滑结果，生成润滑时长统计工单，工单内容包括设备序号、设备编号、设备名称、使用单位、设备型号、润滑位置名称、润滑油品、润滑周期(日历天数、运行时长)、最近润滑日期、润滑内容、是否预警、已运行时长、距离润滑时间、DCS点位等。

3.6 点巡检管理

点巡检是对设备关键部位的定期检查、记录和分析进行管理，以降低设备运行故障率。通过对设备重要位置的巡检、检测，收集设备运行状况，可以掌握设备故障的初期信息，以便及时采取对策，将故障消灭在萌芽阶段，从而避免设备保养维修不足或保养检修过剩，提高设备的利用率、运行的可靠性，降低维修成本[13-15]。

3.6.1 点巡检设置

点巡检设置内容如图4所示。

图4 点巡检设置内容Fig.4 The patrol inspection points and items

(1)巡检区域按照选煤厂各生产车间、生产部位等分级分点设置。

(2)巡检部位按照各生产车间楼层、设备等关键部位设置。

(3)巡检项目明细按照主要设备的具体巡检项目设置，设置巡检类型、结果类型、巡检结果的范围及得分等。

(4)巡检路线就是设置巡检路线编码、巡检路线名称和具体的巡检路线。

(5)巡检计划就是制定巡检的计划，具体包括哪天巡检、巡检路线的编码和名称，巡检人及巡检结果等。

(6)人员设置就是针对主要生产车间巡检任务进行巡检的人员设定，如机电车间的检修工单检修人员及三级验收人员的安排等。

3.6.2 点巡检功能执行

(1)提前设置。设置液压、电器、机械等在内设备的点巡检周期。

(2)任务产生。系统根据周期自动生成点巡检计划工单。

(3)任务安排。设备维护人员接收到设备点巡检计划工单后，组织人员携带相应的工具到现场。

(4)任务执行。维护人员对设备进行点巡检。

(5)结果登记。点巡检结果包括巡检类型、项目描述、正常与否、得分值等。

(6)不合格预警。对于巡检不正常或得分未在合格范围之内的，实现点巡检报警功能，根据故障后果和影响，制订预防对策。

3.7 查询统计

查询统计主要是实现设备台账和物资台账信息的详细查询，并对设备运行时长进行统计。

3.7.1 设备主数据查询

设备主数据查询设置内容如图5所示。

图5 设备主数据查询设置内容Fig.5 Contents of equipment ledger for query

(1)根据设备台账查询，包括设备序号、设备类别、设备编号、设备名称、使用单位、设备型号、设备数量等各类信息。

(2)根据附属设备类别查询，包括该附属设备的主设备信息和附属设备的详细信息。

(3)根据检修计划和结果查询，包括设备信息、检修计划内容和实际检修结果信息。

(4)根据润滑计划和结果查询，包括设备信息和润滑信息。

(5)根据状态(日常)检修查询，包括设备故障维修的名称、型号、使用地点、维修内容和验收信息。

(6)按设备状态变更、设备调拨和设备资料查询。

(7)按设备检修周期进行查询，主要是针对设备大修的统计信息，包括设备名称、设备型号、使用车间、日历天数、运行时长、带煤量、最近检修日期、主要检修内容、是否预警、标准工单和DCS点位等。

(8)按设备润滑位置进行查询，包括设备名称、使用单位、润滑位置、润滑油品、日历天数、运行时长、带煤量、最近润滑日期、润滑内容、是否预警和DCS点位等信息。

(9)按设备缺陷、设备检验基本信息和检验计划和结果查询。

3.7.2 物资查询

物资查询主要是对物资档案的查询。对物资进行编码，不同物资名称对应不同的物料码，对物资型号、技术参数、计量单位、库存数量、物资单价、库存货值、预警数量、物资类别、存放库房和存放货架进行对应的统计存档，以方便查询。

3.7.3 运行时长统计

根据设备的实际运转时间来进行统计。

3.8 机电分析

设备一旦出现状况，将会影响生产。机电分析主要是对设备润滑次数、生产维修次数和设备运行时长数据进行统计分析，并绘制趋势图，根据趋势图分析生产状况、设备故障和维修对生产的影响，据此判断该采取什么措施来解决问题，以使生产顺利进行。

4 应用效果

工单管理系统已于2021年12月开始在骆驼山洗煤厂实际应用，于2022年3月底完成单项验收，整体项目于5月15日验收完成。该系统通过对选煤厂设备信息进行全面的静态和动态管理，实现了设备全生命周期管理，该工单管理系统运行稳定，操作便捷，数据处理快速，安全性能高，满足了选煤厂设备管理业务需求，应用效果显著。

管理模块搭建了当下比较先进的设备管理模式与方法，利用大数据与信息流的统一，采用数据挖掘技术，实现了现代化的机电设备管理模式，提高了选煤厂的设备管理水平，实现了选煤厂设备全过程的流程管控及动态管理，提高了设备的利用率及运转率，具有极大的工程实用性和重大的现实意义。

通过采用工单管理系统对设备进行全生命周期管理后，基本实现了无纸化办公，通过按工作规程操作，使设备事故率大大降低，提高了工作效率和选煤厂的安全水平及经济效益。