國能廣投柳州發(fā)電有限公司 張 暉

1 研究背景及內(nèi)容

隨著“碳中和、碳達峰”國家戰(zhàn)略的提出，在裝備智能化升級、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等綜合技術(shù)的蓬勃發(fā)展，“智能電廠”或“智慧電廠”的建設(shè)在電力行業(yè)風(fēng)生水起。但是如何創(chuàng)造性地整合這些技術(shù)，服務(wù)于發(fā)電企業(yè)的永恒目標“安全可靠和經(jīng)濟運行”，是所有發(fā)電集團都在認真思考并積極著手解決的問題。

發(fā)電企業(yè)所有經(jīng)濟效益和社會效益的實現(xiàn)，均以設(shè)備的可靠度和可用率為保障。那么，如何持續(xù)提升設(shè)備的可靠度和可用率、大幅延長設(shè)備的使用壽命，是確保設(shè)備優(yōu)化運行、支持自主經(jīng)營和自主調(diào)度出力的關(guān)鍵。

通過此項目的研究，擬在原有設(shè)備管理模式創(chuàng)新基礎(chǔ)上，放眼全球范圍內(nèi)設(shè)備管理的先進理念、流程和方法，以中國圣賢“上醫(yī)，醫(yī)未病”的健康維護理念為設(shè)備管理的最高境界——即優(yōu)化預(yù)知保養(yǎng)科技水平，確保設(shè)備無故障運行；以“可靠度為中心的維護策略”為標準流程；以“持續(xù)改善”為進步階梯，創(chuàng)建既符合世界科技潮流又具備本廠特色的《設(shè)備可靠度及壽命延長管理體系》，形成獨特的設(shè)備管理技術(shù)體系、知識體系和管控體系。

本課題主要研究以下幾個內(nèi)容：基于“五檢合一”的設(shè)備可靠度提升，基于數(shù)字孿生和MR 的設(shè)備全息可靠度管理，基于三維可視化的設(shè)備精益化檢修管控。

2 基于“五檢合一”的設(shè)備可靠度提升

智能五檢合一的管理系統(tǒng)按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一建設(shè)、分步實施”的總體原則，以“上醫(yī)、醫(yī)未病”為理念，以提高設(shè)備可靠性為目標，以一碼二級三可視為貫穿，以設(shè)備全壽命周期管理為核心，以數(shù)據(jù)驅(qū)動，從跨組織、業(yè)務(wù)、應(yīng)用的視角對數(shù)據(jù)進行組織和管理，包括對整個數(shù)據(jù)生命周期中數(shù)據(jù)的處理、存儲、轉(zhuǎn)換、整合、分布制定相應(yīng)的策略、模型、流程，建立以“狀態(tài)驅(qū)動工作模式為主，計劃驅(qū)動工作模式為輔”的管理模式，利用巡檢、點檢、精密點檢、智能巡檢數(shù)據(jù)進行匯聚整合，同時利用智能機器人等相關(guān)設(shè)備管理模塊的異常信息，通過關(guān)聯(lián)臺賬信息、狀態(tài)監(jiān)測診斷結(jié)果、專家知識庫、備品備件信息，形成故障部位確定、故障原因確定、故障嚴重等級確定、故障解決方案確定、消缺成本確定的立體化信息，并可根據(jù)缺陷、兩票及物料系統(tǒng)的開放程度，對接開發(fā)端口，形成基于以設(shè)備異常事件工單為驅(qū)動的閉環(huán)體系。

此系統(tǒng)是實現(xiàn)以點檢人員為責(zé)任主體的全員設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)知檢修的管理目標，使設(shè)備在可靠性、維護性、經(jīng)濟性上達到精細化管理。點檢人員既負責(zé)設(shè)備點檢，又負責(zé)設(shè)備全過程管理。點檢、運行、檢修三方面，點檢處于核心地位，依托巡檢、點檢、精密點檢、智能巡檢和檢修觸發(fā)的設(shè)備管理系統(tǒng)。運檢一體化管理系統(tǒng)立足于信息化、智能化與工業(yè)化的高度融合，建立一個統(tǒng)一的信息、工作、管理控制、輔助的決策支持、集中維護平臺。

2.1 構(gòu)建精細化的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測體系 建立“五檢合一”的設(shè)備管理模式

運行人員日常點檢，專業(yè)點檢員定期點檢、精密點檢，專業(yè)技術(shù)人員設(shè)備劣化傾向管理、綜合性精度監(jiān)測和性能指標測定、智能巡檢、檢修觸發(fā)，五者的結(jié)合構(gòu)成“三位一體”的巡點檢制度。投標方以優(yōu)化檢測技術(shù)矩陣、優(yōu)化設(shè)備測點、優(yōu)化檢測周期、優(yōu)化檢測內(nèi)容、優(yōu)化判斷標準等手段為支撐，結(jié)合世界最先進水平的專家智能診斷系統(tǒng)，構(gòu)建了智能化的狀態(tài)監(jiān)測體系。

管理模式打破專業(yè)的分工，更趨向工作的合理性。

按照新的管理模式，部門架構(gòu)重建。設(shè)備的巡檢、點檢、精密點檢、智能巡檢工作統(tǒng)一由設(shè)備管理部門管理，實行以任務(wù)為導(dǎo)向的設(shè)備管理模式。通過對任務(wù)的重新規(guī)劃與優(yōu)化，實現(xiàn)最優(yōu)化的任務(wù)管理。

2.2 構(gòu)建優(yōu)化檢修管理的新模式

優(yōu)化檢修是融預(yù)防性檢修、狀態(tài)檢修、改進性檢修和故障檢修為一體的優(yōu)化檢修模式。是在設(shè)備點檢管理和劣化傾向及壽命管理基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)備狀態(tài)，合理制定設(shè)備檢修策略，確定檢修和改造以及備品備件的管理內(nèi)容、周期和工期，從而達到優(yōu)化檢修的目的。

2.3 實現(xiàn)故障根源的綜合診斷與智能分析

將狀態(tài)監(jiān)測的過程數(shù)據(jù)、分析結(jié)果落實到設(shè)備的元器件級，并通過精密點檢與“專家診斷系統(tǒng)”相結(jié)合，直觀、形象的展示故障元器件的損壞模式及目前狀態(tài)。大大提升了設(shè)備故障診斷效率，簡化了診斷難度，從而提升了設(shè)備可靠度。

系統(tǒng)提供了趨勢分析、智能診斷等功能，猶如把專家請到身邊，對廠里的設(shè)備進行診斷，滿足設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測精準化的需求。

2.4 建立“智能化運檢一體化”的信息共享平臺

以往各專業(yè)數(shù)據(jù)分散到不同系統(tǒng)，協(xié)同性較差。統(tǒng)一信息平臺建設(shè)將徹底改變這個現(xiàn)象。巡檢、點檢、精密點檢、智能巡檢和檢修觸發(fā)共用同一個設(shè)備臺賬，所有的管理行為都從這個平臺觸發(fā)。

將技術(shù)矩陣中所有檢測儀器，包括常規(guī)巡點檢以及精密點檢（超聲、紅外、振動、油液、電流等）所獲取的數(shù)據(jù)進行交叉會診，綜合判斷設(shè)備狀態(tài)，并將設(shè)備狀態(tài)從正常到極端劃分為五個等級，以五種顏色分別對應(yīng)。技術(shù)矩陣所獲取的數(shù)據(jù)及投標方遠程診斷出的設(shè)備狀態(tài)，都在巡檢、點檢、精密點檢一體化管理系統(tǒng)中集成顯示；電廠的設(shè)備總體狀態(tài)，投標方都以柱狀圖、餅狀圖等形式進行統(tǒng)計匯總，從而幫助各級管理人員清晰、直觀的了解所管轄范圍內(nèi)的設(shè)備狀態(tài)。

2.5 流程管理扁平化、信息自動推送

點檢流程代替了上下、橫向之間的業(yè)務(wù)關(guān)系，完全改變了傳統(tǒng)的用人設(shè)備管理模式，即行政指令性管理和指揮的模式，按科學(xué)的程序進行管理。這種作業(yè)管理的全過程，即計劃（根據(jù)標準編制的作業(yè)表、計劃表）、實施（確認設(shè)定點的狀態(tài)、結(jié)果記錄、異常的發(fā)現(xiàn)及調(diào)整處理）、檢查（計劃的確良執(zhí)行情況、信息傳遞、整理分析）、反饋（核對計劃、標準），以提出修正、修改意見，改善點檢作業(yè)過程中的各種條件，提高點檢管理水平和工作效率。

3 基于數(shù)字孿生和MR 的設(shè)備全息可靠度管理

數(shù)字孿生的概念最初由美國密歇根大學(xué)的產(chǎn)品全生命周期管理課程上提出，包括物理實體、虛擬模型以及二者間的連接三個部分。其中，物理實體是客觀存在的，主要負責(zé)接收指令并完成特定的功能。虛擬模型是物理實體的忠實的完全數(shù)字化鏡像，可以對物理實體的活動進行仿真、評估、優(yōu)化、調(diào)控及預(yù)測等。連接使二者的數(shù)據(jù)進行實時交互，從而保持同步性與一致性。但由于當時技術(shù)和認知上的局限，數(shù)字孿生的概念并沒有得到重視。

3.1 單兵可穿戴系統(tǒng)

電廠設(shè)備運維采用智能單兵系統(tǒng)IWDP 以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用迄今最符合工業(yè)環(huán)境的智能眼鏡設(shè)備終端，在安全三區(qū)部署視頻安防系統(tǒng)，安全三區(qū)建立與安全一區(qū)完全獨立的千兆環(huán)網(wǎng)，單兵可穿戴系統(tǒng)通過在生產(chǎn)現(xiàn)場部署AP 以實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，集控中心與生產(chǎn)現(xiàn)場通過無線網(wǎng)絡(luò)互通互聯(lián)。實現(xiàn)集控中心端可實時以第一視角畫面查看設(shè)備檢修運維畫面，并在現(xiàn)場出現(xiàn)緊急情況時作為應(yīng)急指揮系統(tǒng)使用。

此系統(tǒng)具有兩大實用功能，即：智慧遠程協(xié)助支持（建群通信）、指導(dǎo)文件發(fā)送、實時視頻指導(dǎo)、增強現(xiàn)實指導(dǎo)、屏幕凍結(jié)、多方會商、應(yīng)急指揮、歷史指導(dǎo)檢索；智慧人員管理（人員地理位置監(jiān)控、通訊錄、直呼終端人員、人員信息管理）。此系統(tǒng)的核心設(shè)備為智能安全帽，智能安全帽完成在具備傳統(tǒng)安全帽安全防護功能的同時，融合先進的傳感技術(shù)，全面實現(xiàn)人員近電報警、行走定位、軌跡追溯以及視頻實時對講、誤入間隔報警、違章行為識別等功能，同時具備與智能運維系統(tǒng)交互功能，上傳實時數(shù)據(jù)、接收智能運維系統(tǒng)下發(fā)指令。

而智能運維生產(chǎn)管理系統(tǒng)的智能安全帽管理系統(tǒng)具備與智能安全帽進行信息交互的能力，能夠?qū)崟r采集智能安全帽的所有信息，包括視頻、音頻、報警、定位等內(nèi)容；能夠與智能巡檢和工單關(guān)聯(lián)，將運維路線等要求下達給智能安全帽，并根據(jù)預(yù)定義好的路線進行運維，在檢查過程中如發(fā)現(xiàn)缺陷，系統(tǒng)可實時接收回傳的結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的各類信號，并可啟動缺陷處理流程；可實現(xiàn)在大傳輸技術(shù)的支持下，遠方視野實時共享、場景電子管控等，大幅提升了佩戴者預(yù)知、預(yù)警和預(yù)控安全風(fēng)險的能力；可與智能安防系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，結(jié)合場站現(xiàn)地的電子圍欄等，實現(xiàn)參建各方人員的生產(chǎn)過程、安全行為等全方位的風(fēng)險防控，通過智能安全帽采集的視頻、音頻等信息對現(xiàn)場設(shè)備進行智能分析。

3.2 VR 虛擬實訓(xùn)系統(tǒng)

隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)及信息技術(shù)的快速發(fā)展，將現(xiàn)代通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)應(yīng)用到企業(yè)生產(chǎn)和管理中，全面實現(xiàn)企業(yè)的信息化，已成為現(xiàn)代化企業(yè)提高生產(chǎn)管理效率和經(jīng)濟效益的重要手段。因此，發(fā)電企業(yè)有必要建立VR 虛擬實訓(xùn)系統(tǒng)，以提升電廠數(shù)字管理的水平。

虛擬環(huán)境是以現(xiàn)實環(huán)境為基礎(chǔ)進行搭建的，操作規(guī)則同樣立足于現(xiàn)實中實際的操作規(guī)范，使受訓(xùn)者有身臨其境的體驗，運用VR 技術(shù)進行培訓(xùn)，即可有效規(guī)避現(xiàn)場風(fēng)險，也同時打破時空限制，受訓(xùn)者可以在實驗室中進行集中演練，可以進行多次重復(fù)演練，大大提高培訓(xùn)的質(zhì)量。

4 基于三維可視化的設(shè)備精益化檢修管控

發(fā)電機組檢修任務(wù)繁多，專業(yè)技術(shù)性強，質(zhì)量、安全、進度、成本管理協(xié)調(diào)控制難，單純靠傳統(tǒng)方式進行檢修工程管理效率低、質(zhì)量差、知識無法積累。目前國內(nèi)主要信息化公司軟件產(chǎn)品只實現(xiàn)了缺陷維修、定期維修中的填報與結(jié)果記錄，少部分產(chǎn)品中有大修管理，但功能不完善，深度和廣度不夠。

當前項目檢修主要問題包括：

任務(wù)繁多：工期短、項目多、任務(wù)重（整臺機組所有設(shè)備的解體、檢修、回裝和試運），管理流程和工作任務(wù)繁雜（準備、策劃、采購、招標、檢修、調(diào)試、評價、總結(jié)）。

專業(yè)性強：機組檢修集機、電、控、環(huán)保于一體，精密性高、技術(shù)密集，高危作業(yè)；人員專業(yè)技能水平、管理能力要求高、檢修工藝質(zhì)量要求標準高；人員和機具相互響應(yīng)協(xié)調(diào)要求高。

管控難度大：組織管理難（新型公司基本依靠外委檢修，參修單位多，多工種、跨專業(yè)，整體協(xié)調(diào)難度大）；安全管理難（人員結(jié)構(gòu)復(fù)雜、臨時人員多，安全知識和意識參差不齊，安全風(fēng)險控制的難度巨大）；質(zhì)量管控難（作業(yè)人員的檢修技能、管理人員的質(zhì)量管控能力等差異較大，檢修工藝及質(zhì)量難以管控）；協(xié)調(diào)指揮難（地面、空中立體檢修、交叉作業(yè)，需多專業(yè)多點多面協(xié)同作業(yè)，現(xiàn)場多層次作業(yè)的指揮協(xié)調(diào)難度大）。

檢修技能難以傳承：機組檢修主要依靠外委，工藝及技能不可控；大修間隔長、檢修技術(shù)與技能不易積累、沉淀，難以形成經(jīng)驗庫；沒有積累（人員積累、技術(shù)積累、數(shù)據(jù)積累），造成檢修技術(shù)工藝標準編制、實踐、改進和提升的難度大。

標準執(zhí)行的管控難度大：現(xiàn)有發(fā)電機組檢修的管理標準、技術(shù)標準的執(zhí)行缺乏有力的管理手段和有效工具，導(dǎo)致管控難度較大，造成檢修質(zhì)量、安全、成本、工期的管理與檢修目標相脫節(jié)。

精益檢修管理難以實現(xiàn)：大修精益管理目標（安全、質(zhì)量、進度、成本、能耗、環(huán)保）難以有效的實現(xiàn)。

以提高設(shè)備可靠性為目的，始終堅持貫徹“組織管理程序化、過程控制精細化、作業(yè)實施標準化、工期控制網(wǎng)絡(luò)化、修后評估科學(xué)化”的管理目標，以狀態(tài)檢修、優(yōu)化檢修標準項目和計劃檢修為手段，以相關(guān)制度配套為保證，充分利用設(shè)備狀態(tài)大數(shù)據(jù)、AI、AR 等高新技術(shù)手段，綜合各系統(tǒng)的優(yōu)點，持續(xù)推進檢修工作規(guī)范化、標準化作業(yè)管理，為公司構(gòu)建精益檢修智能管控平臺。

通過精益檢修智能管控平臺的實施，有效實現(xiàn)修后機組降低能耗、降低日常維護成本、提高設(shè)備可靠性的創(chuàng)新，實現(xiàn)修后機組長周期安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、環(huán)保運行，從而提高發(fā)電企業(yè)市場競爭能力。同時，發(fā)電企業(yè)設(shè)備檢修具備很強的共通性，該項目在公司應(yīng)用后，可通過集團公司在同級別機組或全國其他公司的快速推廣應(yīng)用，具有非常好的推廣應(yīng)用價值。實現(xiàn)檢修項目（A/B/C/D 修、科技和技改等）智能化管控，實現(xiàn)立項、策劃、準備、執(zhí)行、評價與總結(jié)全過程智能化跟蹤，將信息化與智能化延伸到“檢修最后一公里”。

4.1 三維檢修培訓(xùn)

為了提高檢修培訓(xùn)的質(zhì)量和效率，對機組汽機、鍋爐、電氣專業(yè)的主要設(shè)備，進行零部件級別精度的三維建模?；诋a(chǎn)品說明書、檢修作業(yè)指導(dǎo)書、運行規(guī)程等文件，建立包含設(shè)備結(jié)構(gòu)原理、檢修過程和典型故障內(nèi)容的三維可視化培訓(xùn)模塊。該系統(tǒng)能改變傳統(tǒng)的師帶徒和紙質(zhì)資料培訓(xùn)模式，建立三維可視化的直觀培訓(xùn)和考評方式，使檢修人員能夠快速掌握設(shè)備結(jié)構(gòu)、解體、安裝等知識。

4.2 基于AR 的設(shè)備檢修輔助

基于AR 技術(shù)，實現(xiàn)檢修從準備、安措執(zhí)行、檢修操作指引、調(diào)試、安措恢復(fù)、完工結(jié)票等全過程智能化管控。

5 結(jié)語

通過本課題的研究，這是對現(xiàn)代發(fā)電企業(yè)設(shè)備管理模式的最有益的探索，為企業(yè)未來的發(fā)展夯實了基礎(chǔ)，結(jié)論如下：

本課題研究的設(shè)備管理模式，融合了“以可靠性為中心的維修（RCM）”, “全壽命周期維修（LCC）”設(shè)備管理理念，即以中國先賢倡導(dǎo)的“上醫(yī)，醫(yī)未病”的健康維護思想，美國的“以可靠性為中心”的設(shè)備維護策略和日本“持續(xù)改善”的認知。借助設(shè)備的智能采集、獨有的專家?guī)熘悄芊治鲈\斷，可有助于提高設(shè)備可靠度及延長壽命，全面實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測。這樣的設(shè)備管理模式代表當今發(fā)電企業(yè)最先進的設(shè)備管理模式。

利用“設(shè)備全方位管理系統(tǒng)”，實現(xiàn)巡檢、點檢、巡視、精密點檢和技術(shù)監(jiān)督的五檢合一，解決了不同專業(yè)在不同系統(tǒng)上工作、信息流轉(zhuǎn)不暢、不及時，管理流程不規(guī)范的缺陷。實現(xiàn)了設(shè)備管理信息平臺與工作平臺的統(tǒng)一；

實現(xiàn)了辦公室的PC 工作界面與現(xiàn)場移動應(yīng)用終端工作界面的融合統(tǒng)一；

多技術(shù)矩陣的交叉會診，集成了全球最成熟、最權(quán)威的設(shè)備診斷技術(shù)，將設(shè)備的狀態(tài)診斷水平，提高到嶄新的境界；

針對不同設(shè)備故障，提供完整的解決方案，將設(shè)備的精細化檢修和壽命保障技術(shù)落到實處，確保設(shè)備的優(yōu)化運行；

智能化移動應(yīng)用終端的創(chuàng)新實踐，將設(shè)備管理的工作，變得輕松而富有趣味；

實現(xiàn)了AR 和VR 技術(shù)在檢修運維中的應(yīng)用，利用數(shù)字孿生技術(shù)大大提高了檢修運維的效率，為設(shè)備可靠度的提升祈禱了很大的促進作用；

實現(xiàn)了基于三維的精益化檢修管控平臺，構(gòu)建了從檢修立項、策劃、準備、執(zhí)行、評價的全過程精益化管控，逐步構(gòu)建了真正的精益化檢修。