劉博

（英國東安格利亞大學-諾維奇商學院）

我國在“十三五”發(fā)展規(guī)劃綱要中，推出了“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”和實現(xiàn)工業(yè)化和信息化的深度融合等一系列國家戰(zhàn)略舉措，并配套制訂了《國家智能制造標準體系建設指南》等指導性文件。同時，多個世界發(fā)達國家也從國家方面提出了類似的戰(zhàn)略規(guī)劃。在這種大環(huán)境下，建成數(shù)字化企業(yè)已經(jīng)成為企業(yè)的戰(zhàn)略目標。

1 設備管理的數(shù)字化是建成數(shù)字化企業(yè)的重要工作

產品是通過設備加工出來的。從整個生產過程看，給設備輸入材料、能源和人員，就會輸出產量、質量、交貨期、成本、安全、環(huán)保、工作情緒等。設備凝聚著人類社會最高的科學技術，具有自動化、集成化、精密化、高速化、智能化、柔性化等特點，企業(yè)科研生產的順利進行，越來越依賴設備能否正常運行。在GB/T37393《數(shù)字化車間 通用技術要求》就有設備管理的專門規(guī)定。所以，實現(xiàn)設備管理數(shù)字化是建成數(shù)字化企業(yè)的重要工作。

2 遵循設備綜合管理的理念，因地制宜地開展設備管理數(shù)字化建設

企業(yè)花費巨資開展數(shù)字化建設是為了獲得更好的經(jīng)營效益。按照設備綜合管理的理念開展設備管理數(shù)字化建設，有利于實現(xiàn)設備壽命周期費用LCC最佳，符合企業(yè)的初衷。

注：設備綜合管理，即根據(jù)企事業(yè)的生產目標，通過采取技術、經(jīng)濟、組織措施，從設備規(guī)劃選型、購置、安裝驗收、使用、維護、修理改造、更新、報廢的全過程進行綜合管理，追求設備壽命周期費用最佳。它是我國在80年代，在前蘇聯(lián)的計劃預修體制基礎上，吸收生產維修工程（Maintenance Engineering）、設備綜合工程學（Terotechnology）、后勤工程（Logistics Engineering）和日本全員生產維修TPM等內容，提出的一種設備管理理念。

建設數(shù)字化企業(yè)不能一蹴而就，開展設備管理數(shù)字化建設應因地制宜。因為企業(yè)數(shù)字化建設不是在“一張白紙”上實施，需避免對現(xiàn)有生產的影響，多采取 “全員參與、小步快跑、先局部再全面”的策略。多從生產計劃、工藝、財務、物資等領域先開展數(shù)字化建設，但這樣也造成了企業(yè)內多個數(shù)字管理系統(tǒng)共存的情況，例如，在生產計劃領域就有MES制造執(zhí)行系統(tǒng)、DCS分布式控制系統(tǒng)和MDC數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等。在這些不同的管理系統(tǒng)中散布著各種設備的信息，如設備的狀態(tài)（工作、空閑、故障維修）、實時技術參數(shù)和累計遠轉臺時等。

2.1 建設全覆蓋的設備管理數(shù)字化系統(tǒng)的方式

數(shù)字化的設備管理系統(tǒng)應既涵蓋設備一生的工作流程，又能監(jiān)控采集設備的實時信息。

首先，企業(yè)遵循設備綜合管理的理念，圍繞追求設備壽命周期費用LCC最佳，統(tǒng)籌規(guī)劃，由設備部門發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢“牽針引線”，組織確定企業(yè)各部門在設備的“選型、購置、安裝調試驗收、使用維護、修理改造、事故處理和報廢等”一生環(huán)節(jié)的職責、業(yè)務流程和工作標準，以及應采集設備信息的名單和考核指標等。并且實現(xiàn)日常管理信息化（無紙化）。其次，企業(yè)實施其他數(shù)字系統(tǒng)如涉及設備時，其工作流程應符合既定的設備管理流程，凡在名單內的設備信息均應采集（如下面舉例的MDC數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)），并能傳輸?shù)搅硪粋€指定的平臺/信息系統(tǒng)。企業(yè)將這些采集的設備數(shù)據(jù)和流程整合開發(fā)，形成企業(yè)的設備數(shù)字管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)應具備涵蓋設備一生的工作流程、采集設備實時狀態(tài)信息和統(tǒng)計分析功能等。

2.2 統(tǒng)籌策劃，從“源頭”抓起

企業(yè)應統(tǒng)籌規(guī)劃，讓設備部門盡早參與涉及設備的數(shù)字化管理系統(tǒng)調研選型階段的工作，發(fā)揮其專業(yè)優(yōu)勢“牽針引線”，遵循設備綜合管理的理念，提出有關設備管理的要求。

例如，生產計劃部門牽頭實施MDC數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）項目時，設備部門可圍繞設備綜合效率OEE中的時間開動率、性能開動率、合格品率和維修費用等提出應采集的有關設備的信息：（1）系統(tǒng)設計原則應遵循國內、國際和相關的行業(yè)標準，如《國家智能制造標準體系建設指南》和GB/T37393《數(shù)字化車間 通用技術要求》等；（2）系統(tǒng)可對車間內數(shù)控設備進行聯(lián)網(wǎng)、監(jiān)控、采集、數(shù)據(jù)傳輸、分析和展示；（3）系統(tǒng)的信息可導出，也可與企業(yè)現(xiàn)有的其他管理系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通；（4）可進行后續(xù)開發(fā)。充分考慮建成的系統(tǒng)具有擴展性和互聯(lián)性，既滿足當前可實現(xiàn)的應用要求，又能適應今后系統(tǒng)擴展的需要；（5）系統(tǒng)支持市場主流的多種數(shù)控設備控制系統(tǒng)，能夠監(jiān)控設備的實時狀態(tài)（工作、空閑、故障、維修）、報警信息、聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)、電壓、電流、主軸轉速、各軸坐標信息等，并可以一條程序運行過程的形式展示相關數(shù)據(jù)；（6）聯(lián)網(wǎng)設備自身配置的數(shù)控系統(tǒng)，應具有自身監(jiān)測和狀態(tài)故障診斷的功能，并能傳輸信息；（7）系統(tǒng)可關聯(lián)或配備設備技術狀態(tài)劣化（故障）模型和策略的“專家?guī)臁?，實現(xiàn)設備故障分析及故障預測功能。支持對設備報警信息和故障狀態(tài)進行記錄（包括歷史故障查詢、故障時間分布、故障概率分布、全部設備故障對照等），實時顯示故障設備信息和報警，對采集的數(shù)據(jù)可以從數(shù)據(jù)庫中導出，并以Excel等結構化格式進行保存；（8）系統(tǒng)具備計算設備綜合效率OEE、設備的平均故障間隔期MTTR、平均修理時間MTBF、停機待修時間MWT、單臺設備可利用率等指標統(tǒng)計功能。實時獲知每臺設備當前加工的工件和工件生產數(shù)量、工件的實際加工時間。實現(xiàn)設備歷史狀態(tài)展示，可查詢出某時間點設備加工的產品，以及某段時間內設備加工的產品；（9）系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)傳出和導入功能，采集的數(shù)據(jù)可實時傳輸?shù)狡髽I(yè)制定的信息系統(tǒng)（平臺）；當從財務系統(tǒng)導入維修數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)具備統(tǒng)計維修開支的功能，將每次設備故障和修理所發(fā)生的各種費用應關聯(lián)顯示；（10）做到目視化管理要求：可根據(jù)車間現(xiàn)場的設備布局情況設計制作布局圖，并直觀展現(xiàn)現(xiàn)場設備的實時狀態(tài)。支持以餅圖、柱圖、統(tǒng)計表格等多種形式計算展示設備開機率、設備故障率和廢品率等信息。

2.3 通過數(shù)字化建設，實現(xiàn)設備管理精細化

設備管理實現(xiàn)數(shù)字化后，管理的策略和方法都有改變和提升，維護修理實現(xiàn)了精益化和透明化，更有利于追求壽命周期費用LCC最佳。

（1）實現(xiàn)狀態(tài)維修CBM，避免設備“突發(fā)”故障。企業(yè)通過數(shù)字化建設實現(xiàn)了實時、全面和連續(xù)采集設備技術狀態(tài)信息，設備部門可實時掌握設備技術狀態(tài)和劣化趨勢，可及時準確地制訂和安排設備的維護修理和更新改造等工作，提高維修效率，減少維修停機時間，避免設備“突發(fā)”故障而影響生產。設備日常維護修理工作從以時間為基礎的預防維修和事后維修轉變?yōu)闋顟B(tài)維修CBM。

（2）實現(xiàn)設備管理透明化。通過數(shù)字管理系統(tǒng)可對設備一生各個環(huán)節(jié)的工作進行實時查詢和展示，便于全方位的監(jiān)督和考核。

（3）建立和數(shù)字系統(tǒng)關聯(lián)的設備技術狀態(tài)劣化（故障）模型和策略的專家?guī)?，提高故障診斷的準確性和工作效率。設備部門組織設備維修人員維護組、操作者、工藝技術人員和調度人員，甚至借用設備生產廠家的力量，用故障樹分析法FTA、故障模式影響與嚴重性分析法FMECA、“頭腦風暴法”和5W2H等科學方法，找出設備每個可能的故障、故障機理、對應的修理技術方案工藝要求、監(jiān)測項目和數(shù)值范圍。要求如下：①全面查找確定設備可能發(fā)生的故障，尤其是影響產品質量和產量，導致人身安全事故、環(huán)境污染的設備事故和故障，以及修理周期長、維修復雜，備件供應困難的設備故障；②查找確定設類備故障的早期征兆，以及能夠反映掌握設備技術狀態(tài)的項目（判斷和預測設備故障劣化的發(fā)展趨勢和嚴重程度）；③確定監(jiān)測的設備部位、方法、監(jiān)測周期、基礎數(shù)據(jù)（正常、預警、故障）等；④確定的監(jiān)測采集信息項目要定量化。

專家?guī)鞈情_放性的，可以和企業(yè)任何數(shù)字管理系統(tǒng)關聯(lián)；要做到PDCA循環(huán)和持續(xù)改進，定期檢查并補充完善。

2.4 制定更科學的管理目標

實現(xiàn)設備管理數(shù)字化后，應制訂更科學的管理目標，促使生產計劃、車間、工藝和物資供應等部門和設備管理部門齊心合力做好設備管理工作。如采用國際上常用的設備綜合效率OEE。其公式如下。

公式顯示，如果由于日常維護保養(yǎng)和修理不善會造成設備性能劣化或故障，會導致時間開動率、性能開動率和合格品率下降，體現(xiàn)出對企業(yè)生產經(jīng)營的影響；可指導日常維護修理等工作，以及開展追求設備壽命周期費用LCC最佳的活動。其它指標還有平均故障間隔期MTTR、平均修理時間MTBF、停機待修時間MWT、單臺設備可利用率等。

2.5 其他

（1）企業(yè)數(shù)字化建設是一項長期性工作，涉及企業(yè)各方面，包含技術、管理和服務等方面，且數(shù)字系統(tǒng)上運行的不少信息涉及企業(yè)的核心機密。企業(yè)必須建立一個可靠可信、懂技術會管理的部門負責日常管理，如軟硬件的日常維護、改造、二次開發(fā)和保密等。（2）確定重點設備時，應依據(jù)數(shù)字管理信息系統(tǒng)獲得的設備日常使用頻率、承擔的產品和工序等真實情況。（3）設備實現(xiàn)數(shù)值化實時監(jiān)控后，維護組和設備部門仍應開展日常現(xiàn)場檢查。（4）企業(yè)要舍得給設備配備監(jiān)測傳輸儀器。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)就顯示，鋼鐵、電力、化工等設備先進、資金密集、連續(xù)運轉的行業(yè)，給設備配套的監(jiān)測傳輸儀器的投入一般只占設備初期總費用的1%～5%，與突發(fā)故障停機造成的損失比較非常小。（5）企業(yè)開展數(shù)字化建設要善于“借助外腦”以少走彎路。如多外出調研取經(jīng)學習，根據(jù)自身實際情況慎重挑選數(shù)字化的合作伙伴等。

3 結語

設備管理實現(xiàn)數(shù)字化，是建設數(shù)字化企業(yè)工作的重點，也是設備管理的提升。其建設需要統(tǒng)籌策劃和全員參與，應從思想、組織、人、財、物等方面予以保障。