3031现代企业设备管理信息化的技术与方法.docx
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1、3031现代企业设备管理信息化的技术与方法中国设备管理协会计算机管理开发应用中心 刘德峰前 S设备管理信息化已经由早期的以保护与维修为主的模式(CMMS及PMIS),向 现代的企业设备资产管理系统EAM (Enterprise Asset Management)进展。一 个优秀的企业设备资产管理系统,将利用计算机网络技术与强大的数字化管理技 术,结合先进的设备管理思想与方法,优化设备资产管理流程,形成动态的设备 管理工作平台,利用对设备资产管理信息流与工作流的操纵,使企业更有效地配 置包含设备资产在内的有形资产,提高生产设备的可利用率及可靠性,操纵保护 及维修费用,延长设备生命周期,满足先进的
2、生产设备对现代生产组织保障的要 求。基于设备管理信息化工作的重要性,中国设备管理协会于1997年设立了计 算机管理开发应用中心。六年多来,在中国设备管理协会的领导下,在各地方与 行业设备管理协会的支持下,在广大企业的帮助与鼓励下,在设备管理计算机应 用研究与推广应用中,计算机管理开发应用中心不断进展,已经成长为中国设备 资产管理领域计算机应用的最重要的技术服务机构,在该领域拥有重要的影响 力,也是国内唯一可与国外同类企业进行竞争的本土化软件服务机构。现代企业设备管理信息化的技术与方法,是计算机中心在总结国内外设备资 产管理软件设计与实施经验基础上,结合中国企业管理实际,提出与形成的、代 表目前
3、设备管理计算机应用先进管理思想、管理方法与应用技术整体解决方案。 我们将以EAM为基础,全面介绍设备资产管理信息化的国内外进展动态、EAM在 企业设备资产管理、运行管理、维修管理、备件管理等要紧工作领域的计算机模 型与实现方法、希望这里的介绍,能起到为企业推进设备资产管理信息化工作, 提供计算机技术、管理方法、实施策略的支持与指导作用。第一部分设备管理信息化的进展与正确途径一、EAM在企业信息化中的地位与作用中国工业经历了上世纪末的高速进展,很多设备已进入故障高发期,保护成 本也开始增加。进入新世纪,中国更多的企业重视新技术、新工艺的引进,先进 的生产设备已成为中国工业化历程中不断创新与进展的
4、重要基础。但是,随着全 球性竞争等外部环境的巨大变化,一味地靠更新设备的方法并不能解决企业的竞四、利用计算机建立设备管理KPI评价体系1、动态的设备资产基础管理体系的建立:以设备资产树与生产线一单体设 备一工作机构一设备部位一零部件的设备体系结构为基础,建立动态的设备资产 基础管理体系,对计算机系统有三项基本的工作要求:(1)以设备部位为对象,建立完整的设备技术工作标准:如基于设备部位 的故障体系、维修标准、保养标准及设备点检、完好检查、精度检验、状态检测、 润滑五定标准等,使这些技术标准成为运行、保护与维修的现场工作根据;(2)自动集成有关一台设备的各类数据信息记录,包含现场数据采集、历 史
5、数据整理与关键绩效指标(KPI)的处理与分析等;其中关键绩效指标的分析, 已经成为衡量基础管理工作质量的重要方法,为越来越多的企业所采纳。(3)实现设备资产、运行、维修、备件管理工作的一体化计算机管理,形 成设备整个寿命周期的完善的基础管理体系、完整的数据信息体系及其统计报表 体系;在此基础上,自动生成包含动态数据在内的完整的设备管理档案。2、利用计算机建立设备管理KPI评价体系:设备资产管理的关键绩效指标 (Key Performance Indicator, KPI)分析方法,建立在全寿命周期管理基础之 上,即以全寿命周期费用为基础,综合地对设备基础管理的质量与效果进行量化 评价,通过量化
6、指标,反映设备的运行性能、设备管理工作质量与工作效率等。(1)关键指标(KPI)指标的确定与计算方法建立企业关键绩效评价指标体系与进行绩效管理的重点,是确定关键指标 (KPI)指标,并通过计算机系统自动计算KPI值。我们推荐下列九项KPI指标:全寿命费用评价:单位产能维修费用(=PT / CM);设备的可用性:设备实际利用率(=PTST) / PT);设备运行性能:期间产能与设计产能的性能利用率分析(=TP / DP);设备质量性能:期间产能与产品质量水平分析(=(TP-QP) / TP);设备管理质量评价:事故故障停机率(=FST / PT);设备可靠性评价:MTBF与MTTR分析;备件库存
7、状态评价:备件库存资金周转率(=备件库存资金/每年备件采 购资金);工作计划完成率:评价工作计划完成情况(=WGZ / GZ);工作效率评价:按规定时间完成工作计划的比率(=XGZ / GZ)O(3)设备资产KPI管理评价体系企业可根据确定的KPI指标,制定企业设备资产管理的总体目标,并将目标 分解,形成分厂与车间的KPI的年度计划与月度计划、及其A类设备的KPI第三部分建立以点检与故障分析为核心的设备运行预警体系我国企业设备管理的一个重要趋势,是以管理为中心替代以检修为重心,且 逐步由预防维修、在线检修替代事后维修。这就要求将设备运行管理的重点放在 提早发现隐患、在使用中对隐患整改、对故障进
8、行预测分析等。因此建立以点检 与故障分析为核心的设备运行预警体系,就显得十分重要。计算机系统可通过运 行记录、停机记录、点检、完好检查、定期检查、精度检验、故障记录、事故记 录、状态监测等常规管理方法与现代化技术手段,记录设备以往的状况并准确监 控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 保护策略,提供量化根据。一、点检的计算机受控管理我国企业通常比较重视设备的点检工作,尽管力度与水平不一致,但确实将 设备点检作为基础管理工作的核心予以重视与推行。特别是在大型制造与加工企 业中,逐步建立了岗位点检、定期巡检、专业点检与精密点检的分级点检工作体 系,以点检为核心的预防
9、维修体系在国有大型企业中已经初步建立。但是,因点 检的基础工作性质与庞大的点检记录的存在,如何对点检进行受控管理,保证点 检工作的质量,是企业面临的一个重要问题。计算机的应用为解决这一问题提供 了一个重要手段。图四为点检受控管理的计算机工作模型,其工作方法如下。(1)将点检点分为受控点检点与通常点检点两类,并实行分级管理;关键设备、要紧设备、通常设备 的关键点检部位作为受控点 检点,建立统一的计算机点 检标准与点检记录档案,实 现企业级的统一管理与点检 工作监督,通常点检点的点 检工作由车间或者分厂直接 责管理。(2)根据统一的点检 工作标准,自动生成包含点 检完成时限在内的点检工作 计划,分
10、级实施点检并进行 点检记录处理。图四点检受控管理计算机模型(3)建立点检特殊记录及其处理的闭环工作体系,通过计算机网络将特殊 记录及隐患整改、检维修建议送达有关责任人员,与预防维修体系形成闭环工作 网络,使点检真正成为预防维修的重要工作基础。为了保证点检工作的可验证性(在规定的时间取得可靠的记录),还可引入 PDA技术,将点检点、点检执行时间、点检人、点检记录等,置于计算机的操纵 与监督之下。二、故障代码体系设计与故障分析计算机模型1、故障代码体系的建立故障总是设备运行中伴随着性能劣化趋势而客观存在的。对故障进行量化分 析,是设备技术管理的基础,也是设备运行管理的及其重要的工作。为了建立故 障
11、分析模型,需要对故障进行编码管理。由于故障总是发生在某一具体的设备部位,因此故障编码应以设备部位为对 象建立(与设备资产树中的部位划分保持一致),且一个部位的不一致故障现象 可作为一个故障进行编码。由于同类(小类)设备的故障机理大致上相同,故障 编码可用一组10位数代码表示:XXXXXX XX XX前六位为设备分类代码,中间2位为故障部位,后2位为故障编码。一个故障编码包含的内容为:故障名称、故障编码、故障分类、故障原因、故障程度、 故障描述(现象)、故障机理及消除技术方法、修理内容及所需要的备件材料、 工种工时、费用等。在计算机系统中,会将来自于点检、完好检查、定期检查、精度检验、状态 监测
12、、保养与维修中的故障或者缺陷与突发故障,按统一的故障编码进行管理。 当一个故障发生或者出现时,对设备故障进行记载,记载内容中务必填写故障原 因、故障程度与故障编码,假如该故障已经有编码,可调阅故障代码库中的故障 记录,假如故障编码库中没有,可作为一个新的故障进行编码,有关该故障的管 理内容即以标准化的方式被存储在系统中,该故障的维修要求与所需要的备件材 料、工种工时、费用等也同时被系统管理。2、故障分析计算机模型假如条件同意,企业应尽量建立比较完善的故障编码体系,特别是建立要紧 设备的故障代码体系库,以便支持对设备进行设备故障分析与可靠性管理等。计算机系统的故障分析,将以设备缺陷记录、设备故障
13、记录、设备事故记录 为基础进行,由于不一致设备的故障发生机理不一致,建立设备的故障分析计算 机模型,是一项难度很高的工作。但计算机系统可基于常规的故障分析方法,提 供一些常规的故障分析方法:如故障停机率倾向分析、故障频率分析、故障强度 率分析、故障原因分析、典型故障分析等,这些分析能够按设备系统、分厂(车 间)、单体设备进行,也可按设备部位(通常情况下)进行,通过定性与定量地 分析故障的特点与规律,为找出管理工作中的薄弱环节,采取针对性措施,预防 或者减少故障,加强设备预防性维修提供支持。进一步深入的故障分析,可提供对下一次故障可能发生时间的预测,这一预 测的准确性受故障记录数据采集连续性与准
14、确性的影响较大,同时在一个长时间 周期内假如故障发生的频率较低的话,将影响这一方法的可靠性。下图为使用拟 合曲线推定方法,预测故障可能发生时间的一个计算机模型。故避E利就超坳露SW圈皆发生故障间间隔利用饵算机对.设备进行可靠性管理E最近点曲线斜率可靠型旨标,对关键设的可靠悻进行动态性怦价,二是针对重复性故障提供卉评价设笛 一拟合曲线维修吧导性策略,J期通过改手承合的策略,3第高设备可摘嚼|量生犍性图五故障发生趋势预测计算机模型管理的重点是:找出重复性故障,通过改进设计加以消除;通过性能检验, 确保维修后的设备无故障隐患;按照严格的精度要求维修与安装;辨认与消 除各类影响设备寿命的因素。因此,利
15、用计算机系统进行可靠性管理,要紧依靠于管理过程中,对下列记 录与数据信息的处理与分析:(1)通过故障库的建立,记录、统计与分析单台设备或者一类设备相同故 障部位的故障,辅助进行故障趋势分析与故障因果分析。(2)通过MTBF (故障间隔时间)、MTTR (平均修复时间)的动态计算,掌 握反映设备及系统的可靠性参数。(3)通过维修项目标准库的建立,提供对单台设备或者一类设备的相同维 修要求的重复性维修技术支持。(4)建立完整的设备档案与维修历史记录,形成设备与维修的知识库,支 持对同类设备在系统及工厂范围内与公司不一致工厂之间进行可靠性比较。其中,过MTBF (故障间隔时间)与MTTR (平均修复
16、时间)数值的计算,将在设备运行记录、故障记录与维修记录的基础上,动态地反 映在设备卡片中。MTBF与MTTR的计算方法如下:MTBF = (tl + t2 + t3 + tn-2 + tn-1 + tn) / nMTTR = (tlO + t20 + t30 , + tnO - 1 + tnO) / nO其中:n为故障次数(含故障与预防修复排除故障的次数),nO为修理次数; tk t2、t3、tn-K tn为观测期内故障间隔时间,即设备的运行时间;tlO t20、t30、tnO-k tnO为观测期内故障修复时间(含事后修复与预防修复排除);数据记录的逻辑模型如下:状态监网1 F乃汉黄上1J J
17、火富TJ女乐十氏,1工止亚十红1寸11百洌口J八可,彳艮多大型企业为关键设备建立了在线监测系统,还配备了比较齐全的离线监测设备 开展离线监测。但是,监测数据的分析、特别是在线监测系统的实时数据与管理 系统的接口问题,一直比较难以解决。在这里,我们特别介绍解决这两类问题的 技术方案。1、离线监测数据的分析处理离线监测数据分析处理的基础,是建立监测项目的技术标准,以便能够将实测值 与标准值进行比较分析。下图为离线监测工作操纵过程与数据处理分析的一个计 算机模型。息交换务必要有动态 图七 离线监测数据分析处理模型.系统与状态监测系统(或者其他的在线监控系统,如DCS、PLC等)之间实现数据接口的核心
18、技术, 是在两个系统之间配置动态数据服务器,并提供一个动态数据接收分析系统软件。其技术方案如下图。据息网的其他用尸提供历史数据及实时数据的查询功能。的动态数 .据,向信(2)各在线监测系统向实时数据服务器发送数据的方式是:在每套在线监 测系统网络中配置一台网关机,此网关机有两块网卡,第一块网卡连接到系统网, 第二块网卡为以太网卡,连接到管理网上。网关机通过第一块网卡取得在线监测 系统的数据后,通过第二块网卡把数据以UDP数据包的方式发送到企业网中的实 时数据服务器,在信息网上的管理人员就能够通过访问实时数据服务器来获得在 线监测系统的数据了。(3)动态数据接收分析系统:安装在动态数据服务器上,
19、用来接收网关机 器上传来的实时数据,同时对这些数据进行分析,储存到数据库系统中;这个系 统同时能对设备管理系统提供实时的在线监测系统数据。(4)状态监测数据自动分级上传:在设备管理系统中定义数据的分级传递 路径,实现数据与分析报告的自动上传。的实际,提出与实行了其他的维修管理方法,如建立检修与生产共同体,修改结 合、持续改进,检、修分离,部件化快速修理,在线检修与在线更换结合,工序 系统同步检修,事后维修,计划性大修,模拟社会化维修等,符合中国企业实际、 具有中国特色的多元化维修管理体系正在逐步形成。实际上,企业维修工作的合 理组织要求一种能融合各类维修方式的管理体系,这一体系中的要紧维修方式
20、如 下,它们将通过管理信息系统而实现有机地结合。(1)故障维修BM (Break Maintenance):设备发生故障、事故,或者者 性能、精度降低到合格水平下列时所进行的非计划性修理。故障维修也称事后维 修。(2)定期维修或者预防性维修PM (Prevention Maintenance):为了防止 设备性能、精度劣化,以时间为根据,预先设定检修工作内容与周期;特点是,根 据设备的磨损规律,事先确定修理的类别、修理要求、修理间隔、修理工作量、 需要的备件、材料等。定期维修在现代逐步进展为将事后处理变为事前预测分析, 事前防范,即通常所说的预防性维修(Preventive Maintenan
21、ce)体系,也称之 计划维修(SM)或者周期性维修(TBM)。(3)状态维修 CBM( Condit ion-based Maintenance):也叫预知性维修(PDM, Predictive Diagnostic Maintenance) o这种检修方式以设备当前的工作状况为 根据,通过状态监测手段,诊断设备健康状况,从而确定设备是否需要检修或者最佳的检修时机。通常,我们所讲的基于点检、状态监测、故障诊断提供的设备 技术状态信息,通过统计分析、处理,来判定设备的性能、性能劣化程度与局部 缺陷,并在可能出现故障之前有针对地进行维修,即为预知维修或者状态维修。(4)可靠性维修 RCM (Rel
22、iability Centered Maintenance):为了消除设备的先天性缺陷或者频发性故障,对设备的局部结构或者零件的设计加以改进, 以提高设备可靠性与维修性的措施。系统的可靠性维修来源于故障分析。(5)零部件更换:也称无维修设计,基于理想设计而在有用过程中无维修要求。设备的局部无维修设计要求在设计寿命到时,更换零部件。(6)设备大修:这是我国企业特有的一种维修管理方式,其来源有两类,一类是定期维修中的大修级别所派生的大修计划,另一类是根据实际工作需要而 进行的设备解体检修工程。因大修管理的管理流程与过程操纵比较复杂,很多企 业对大修有专门的管理方法或者管理方案,而使大修与其他的维修
23、工作区别开 来。二、以预防维修为主导的多元化维修管理的计算机模型图十是多元化维修管理的计算机模型,此管理模式的技术实现,有三个重点:突发故障囱q 故障分析实那夕早/箱理爵待修设备MIL可靠性维修月度维修计划生成口依浦标,Ml故障报告重要维修工作计划锥大修计划勺析结果而调整时,故障维修 申j11未进入执行於厚的定前维修计却将太要ffa帝是生成点检、检查、检验.一,定期唯能个紧急修理稳维修任务安排状态监测削曲定期维的 修计划状态维修计修工作计划WJE7E,只侬号是维维修任务工单源平衡技术标准维修项目库出,攵十 为外维修实施运行台时/二,,:维修费用分析优生备费先产件用级日计计别程划划申报前邺修资衡
24、(3)制定维修计划时,备件材料的需求计划,将影响到备件的管理,也需要得到备件管理的数据支持,这里牵涉到几个数据关系的处理,我们将在备件管 理部分全面介绍。三、维修标准的制定与合理维修周期分析1、维修标准项目库的建立计算机系统应对维修标准项目库中的维修项目实行编码管理。维修项目编码 的属性规定包含:维修类型(策略)、维修级别、维修优先级别、维修预备工作 时间、备件清单、工种工时清单、维修费用计划、维修工具清单、维修合格供方、 维修技术标准与修理方法、维修习惯的设备与工程项目等。维修标准项目库可支持维修周期定标与维修计划编制,即要求有关维修属性 的规定在表现方式与数据字段结构上保持全系统的一致性。
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