机械设备全生命周期管理分析

何志强 HE Zhi-qiang

（中国水利水电第八工程局有限公司，长沙 410000）

0 引言

现代工程建设行业中，机械化作业模式十分常见，大量的、大型的机械设备使用，可有效加快作业速度，并使得大规模、复杂性的建（构）筑物施工成为可能。然而，机械设备的广泛使用也对其管理工作提出了更高的要求，结合相关工程经验分析可得，机械设备管理不当，不仅会影响工程质量、工期，甚至会危及使用人员的生命安全。为进一步提高机械设备管理水平与使用效益，全生命周期管理的理念逐渐被运用在此领域，其涵盖了设备从设计生产到回收利用的全过程，能够实现全方位的覆盖管理，显著减少机械设备不可逆的破坏情况发生，可监控机械设备的安全、高效使用，保障机械设备的使用寿命，这对我国工程建设事业的发展也有着深远的影响。

1 全生命周期理论

全生命周期这一概念，从其来源来看属于生物学，但是所涉及的管理领域十分广泛。全生命周期管理主要所指的便是管理产品从需求、规划、设计、生产、营销、运行、使用、维护保养以及回收再利用等全生命周期范围之内的信息与过程，其涵盖了设备从设计生产到回收利用的全过程，能够实现全方位的覆盖管理。

机械设备全生命周期管理主要包含三个时间阶段：设备的前期管理、设备的中期管理、设备的后期管理，最终达成设备管理物美价廉、精度高、故障少、高效率的目标。生命周期从设备设计规划、制造、采买、装调阶段开始，历经运维管理、备件管理等阶段，再经过技术升级改造，最终达到报废条件，具体如图1所示。

图1 机械设备全生命周期框架图

现如今，互联网技术、大数据技术以及物联网技术的发展，为机械设备全生命周期管理创造了更为有利的环境。这些新技术的支撑，可以进一步增大机械设备管理的专业程度，对机械设备的使用寿命进行定量研究，从而归纳和总结出设备的生命周期规律。有些学者将数学模型引入进来，利用平均故障时间和平均维修时间来对设备的使用寿命进行评估。同时该学者还认为，平均故障时间和平均维修时间能够服从指数分布、威布尔分布和伽马分布时的设备人工成本评估模型。有的学者深入研究了设备全寿命周期的影响参数，从而对设备的生命周期实施了模糊预测。利用寿命减少理论，将设备维修和寿命周期成本最小化设定为目的，构建维修方式优化决策模式，借助于模糊规划理论来计算该模型，从而有利于设备维修方法的确立和设备寿命周期的有效管理。

2 机械设备全生命周期管理方案

机械设备全生命周期管理的最为重要目标便是通过设备的使用前、使用中以及使用后等三个连续实物管理过程形成相对应的资产管理手段，有效避免出现水平引进以及重复投资所产生的资金浪费问题。除此之外，通过全生命周期管理也能够切实保障设备在投入使用期间的可靠性与安全性，有效降低设备发生故障的概率，确保设备在本职岗位之上能够正常运行，且在设备投入使用的后期将设备当做闲置设备进行报废或者是资产转化，从而实现产出最大化，达到提高经济效益的目标。下文分别从基础管理、各阶段管理以及信息化管理工作三个角度展开具体分析。

2.1 基础管理工作

①完善管理制度：机械设备全生命周期管理工作的开展过程中，需要逐步完善机械设备的使用管理制度，以此促使机械设备的价值得到充分开发。在实际管理工作中，需要充分秉承以维护保养为主、以设备维修为辅的重要原则，加强相关工作人员在使用与操作设备阶段的点检与日常维护，同时充分明确设备的保养维护责任，将责任落实到各个工作人员头上，并且配合一定程度的奖惩与激励措施，从而以规范且严谨的制度来保障设备的高效率运行，提高设备的使用效率，使之能够在投入使用过程中为企业创造出更为丰富的价值与效益。

②做好建档管理：通过建档管理可以保障机械设备管理工作的规范性与科学性，同时也是落实全生命周期管理理念的关键一环。在实际工作中，机械设备的技术档案是设备在采购、使用、维修以及改造期间所形成的重要档案材料，包含了厂家所提供的说明书以及图纸等原始资料，同时也囊括了设备在投入使用阶段的各项技术资料。通过机械设备技术档案的逐步完善，可根据档案情况展开阶段性的定期维修，实现机械设备的合理使用，通过维修与保养措施延长机械设备使用寿命，使机械设备在投入使用期间发挥出应有作用。

③加强人才培训：机械设备管理与维修实践中的人才数量不足与质量不高，是导致机械设备管理与维修人力资源配置效率相对低下的主要原因。因此，建议结合全生命周期理论积极推进全面的机械设备与维修知识培训，确保在健全其知识结构的基础上，进一步开展相关业务技能培训，并运用其培训后的专业技能，为机械设备管理与维修提供标准化管理，保障整个工程机械设备与人员的安全等。此外，可通过培训过程的档案管理实施能力评估，再按照能力将人才配置到具体的项目与岗位之中，推进“材尽其用”等。

2.2 各阶段管理工作

机械设备全生命周期管理工作的开展过程中，需贯彻集约化的统一管理理念，加强设备的综合利用，融入相关精细化管理措施，确保管理过程逐步覆盖到设备的各个全生命周期环节，充分发挥出其作用，助力生产水平的逐步提升，同时实现经济效益最大化。各阶段的机械设备管理工作要点如下：

①前期管理。1）规范落实可行性研究、设备选型工作，其决定了设备质量与生产效率，需综合考虑各项因素，保证投入的机械设备产生的经济效益超过采购、维修等成本。2）完成可行性研究与设备选型后，需要在专业工作人员的组织之下展开设备采购计划，以满足生产发展为核心，科学展开设备采购过程。此时须建立集约化、统一化的管理程序，全面规范各个设备管理流程，实现对于设备采购以及安装过程的流程化与动态化管理。3）采购完毕后，科学展开机械设备的验收工作，机械设备验收流程符合标准，并由专门的人员签字，保证后续产生问题有据可查。

②中期管理。机械设备投入使用过程中，维修保养是最为重要的工作内容，通过维修保养可以有效延长设备的使用期限，切实保障机械设备的综合性能。对此，需在集约化统一管理模式的指导之下制定规范性维修保养流程，使整个维修保养过程能够规范化与科学化发展，然后制定切实符合实际情况的维修保养计划，使各个岗位的工作人员能够周期性展开对于设备的保养与维护。中期管理主要内容包括：1）设备运行工况检测：主要是机械设备巡视、调试、信息录入以及操作设备；2）设备维修：主要是依据机械设备工况检测情况，开展诊断性试验工作，对故障位置、原因进行判断，从而采取更换零部件或是其他维修措施；3）状态评估：主要是检测、分析机械设备性能，判断设备当前性能与未来发展趋势；4）更新设备：主要是根据设备性能，判断设备使用时间，从而更新或是更换设备，以免对正常生产活动产生不利影响。

③后期管理。设备的折旧、退役以及报废是全生命周期管中的重要组成部分，同时也是强化管理工作质量的关键一环。在实际当中，资产报废的认定以及处理需要严格遵循集约性统一的规范操作，尤其是在启用设备报废处理程序过程中，需要严格按照企业所预先设定的报废操作条例展开设备的报废处理工作，在此阶段需要投入足够的专业工作人员，合理计算机械设备维修成本，判断是否超过换购成本，并对可利用零部件进行再利用，降低机械设备采购效益。

2.3 信息化管理工作

基于现代信息技术的发展，为机械设备全寿命周期管理提供了重要支撑，通过无线传感网、大数据分析以及云计算等技术的运用打造管理系统，可集成全生命周期的所有数据，并通过一系列的处理分析，实现数据—信息—知识的转化。如图2所示为机械设备全寿命周期管理体系架构。①核心数据库：全生命周期管理系统的基础为核心数据库，而数据是实现全生命周期管理的重要媒介。②采集层：此部分主要通过在线或是离线的方式获取机械设备的状态数据、事件数据；获取的数据需进行必要的预处理，如：滤波、A/D转换、特征提取，同时提供数据暂存功能，防止数据在传输过程中出现突发情况，造成数据丢失。常用的数据采集方式有PLC采集、RFID采集、DNC网卡采集、宏指令采集等。③通信层：此部分实现数据采集端和数据中心的连接，其通信协议可以是常用的TCP/IP、NETBEUI、IPX/SPX网络协议，也可以按需设计，关键是摆正传输稳定、可靠，数据包错误或是连接断开后可重传、补传。针对远程用户和采集端的连接，可采用VPN建立专用连接。④透析层：此部分主要提供数据分析功能，根据实际情况构建数学模型，经由一系列算法挖掘数据背后的规律、联系。⑤应用层：此部分是利用经过挖掘分析的数据实现系统各项功能，并向用户提供系统集，包括：办公自动化系统、生产计划管理系统、施工过程监控系统、库存管理系统等，支持不同权限等级。

3 案例分析

下文以斗轮机为例展开分析。为实现大型机械设备的服务增值，基于全生产周期管理理论开发了大型设备全生命周期集成管理系统，并提出了现场检测、数据集成、故障诊断、维护决策等技术方法，经由互联网实现使用多目标的维护决策优化技术、基于设备状态的维护，达到大型机械设备高效、环保、安全、节能使用的目标。

斗轮机全生命周期集成管理系统架构如图2所示，提供数据管理、实时监测、历史查询以及质量追溯等功能，可准确获取、快速跟踪机械设备设计、制造、运维等阶段动态信息，同时也可提供统计分析、预测评估等扩展功能。此系统采用的是B/S模式，可实现跨平台管理，且可统一维护更新，使用十分便利。

图2 全生命周期管理系统架构

4 结语

综上所述，随着机械化作业方式的推广与应用，给机械设备管理带来了更多的挑战，为保证工程质量、安全与效益，越加重视机械设备安全、高效与可靠使用。基于全生命周期管理理念下，实现了机械设备全程性、全方位性、全要素性的机械设备管理，具体而言在不同阶段需制定了相应的机械设备管理与维修方案，主要考虑对机械设备故障与问题的预防，将预防管理和管理维修结合起来，既可以降低机械设备与维修时的运维管理成本，也可以真正提高机械设备使用效率与效益；加上信息化管理技术的应用，打造科学的管理系统，可实现实时监测、高效管理、实时维修等功能，全面提高机械设备全寿命周期管理效率与水平，达到延长设备使用寿命、提高项目综合效益的目标。

图3 斗轮机全生命周期集成管理系统架构