劉博樂(lè)，趙建偉，牛啟明，任宇航，趙 航，朱立仁

（中國(guó)航發(fā)（北京）航空材料研究院，北京 100095）

1 設(shè)備維保管理

1.1 影響維保進(jìn)度的原因

在日常的設(shè)備維保工作中發(fā)現(xiàn)，如果設(shè)備的故障診斷、維修及檢驗(yàn)等工作未能及時(shí)完成，將造成設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，影響科研生產(chǎn)進(jìn)度。針對(duì)上述情況，總結(jié)出影響設(shè)備日常維保進(jìn)度的原因有以下6 個(gè)。

（1）設(shè)備屬于事后性維修[1]，只有在發(fā)生故障時(shí)才能組織人員進(jìn)行故障判斷，判斷周期一般為1～2 d。

（2）備件采購(gòu)周期長(zhǎng)（平均7 d）。設(shè)備類(lèi)型較多、備件庫(kù)存無(wú)法滿足設(shè)備維保的要求，因此購(gòu)買(mǎi)備件占用了設(shè)備維保時(shí)間的1/3。

（3）維保后需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試等工作。由于沒(méi)有設(shè)備完好狀態(tài)數(shù)據(jù)的支持，無(wú)法快速進(jìn)行校驗(yàn)，只能憑借以往維修經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，因此設(shè)備調(diào)試等時(shí)間較長(zhǎng)。

（4）未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的輕微故障，造成設(shè)備帶病工作，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行將加重故障程度，嚴(yán)重時(shí)易出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故。

（5）維保工作需要外委時(shí)，無(wú)法第一時(shí)間對(duì)于京外及國(guó)外廠家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障判斷。

（6）與外委供方簽訂合同存在一定周期（平均1 個(gè)月），合同簽訂后方可進(jìn)行設(shè)備維修。

經(jīng)過(guò)上述分析可知，目前設(shè)備維保工作存在的主要問(wèn)題是維保滯后和無(wú)法把控設(shè)備日常運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 維保工作的發(fā)展方向

結(jié)合2020 年和2021 年、近2000 余項(xiàng)的維修記錄，總結(jié)、分析設(shè)備維修及保養(yǎng)情況，并按照設(shè)備類(lèi)別進(jìn)行劃分（表1）。

表1 根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行維保類(lèi)別劃分

對(duì)表1 的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，設(shè)備維修主要包括加熱、真空、氣動(dòng)、冷卻等類(lèi)別。在充分考慮結(jié)構(gòu)類(lèi)型對(duì)設(shè)備維修影響的基礎(chǔ)上，將真空加熱設(shè)備作為實(shí)驗(yàn)的典型設(shè)備，采用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[2]有效監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行全流程，保證在設(shè)備出現(xiàn)異常狀態(tài)前做到故障預(yù)警、提出維保解決方案，這樣可以做到設(shè)備維保工作前置，減少突發(fā)情況造成的設(shè)備停機(jī)損失。

2 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇

為了提高設(shè)備維保效率，減少設(shè)備的事后性維修，提出從設(shè)備故障源頭解決該類(lèi)問(wèn)題，即對(duì)設(shè)備整體狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，找到設(shè)備正常的運(yùn)行規(guī)律，在發(fā)生異常情況時(shí)可以提前進(jìn)行預(yù)警，做到設(shè)備維保工作前置，保證在設(shè)備不停機(jī)的情況下進(jìn)行設(shè)備維保，提高設(shè)備利用率。結(jié)合以往維保經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)一套基于物聯(lián)網(wǎng)（局域網(wǎng)）平臺(tái)的設(shè)備狀態(tài)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)依托于設(shè)備各系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠收集、處理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備真空、循環(huán)水、溫控等系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及報(bào)警等功能。

以真空加熱爐為例，按照設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，通過(guò)在設(shè)備各具體部位加裝測(cè)量裝置，對(duì)設(shè)備總體進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、收集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)反映日常設(shè)備的完好狀態(tài)，達(dá)到對(duì)該設(shè)備的監(jiān)控效果。

表2 為真空加熱爐五大系統(tǒng)（包含14 個(gè)重點(diǎn)部件）的監(jiān)測(cè)位置、判定標(biāo)準(zhǔn)等，由于每一臺(tái)電爐的具體監(jiān)測(cè)參數(shù)都不一致，因此需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定量。

表2 真空加熱爐的測(cè)量點(diǎn)及判定標(biāo)準(zhǔn)

2.2 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

借鑒國(guó)內(nèi)外同類(lèi)系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)際情況，充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及數(shù)字孿生新一代信息技術(shù)，在全面智能感知的基礎(chǔ)上，構(gòu)建符合工業(yè)爐智能運(yùn)維系統(tǒng)框架，實(shí)現(xiàn)工業(yè)爐工藝感知、運(yùn)維及決策支持的一體化全程智能管控（圖1）。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的采集，可連接著現(xiàn)場(chǎng)使用的重要設(shè)備和儀器儀表，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)防止數(shù)據(jù)泄露，保障數(shù)據(jù)安全；數(shù)字孿生平臺(tái)利用2D/3D 模型、各類(lèi)圖表等方式，將各類(lèi)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示，實(shí)現(xiàn)工業(yè)爐現(xiàn)場(chǎng)高度還原（圖2）。

圖2 設(shè)備（工業(yè)爐）運(yùn)行狀態(tài)界面

（1）在界面中展示真空加熱爐運(yùn)行數(shù)據(jù)、預(yù)報(bào)警、工單信息等，使得作業(yè)人員可實(shí)時(shí)查看加熱爐運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)預(yù)留遠(yuǎn)程控制接口，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)人員可以通過(guò)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制設(shè)備的啟/停，避免由設(shè)備停機(jī)造成的損失。

（2）預(yù)告警信息。根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，劃分?jǐn)?shù)據(jù)異常等級(jí)，進(jìn)行分級(jí)展示：①觸發(fā)預(yù)警值后通過(guò)黃色氣泡進(jìn)行展示相關(guān)信息，在觸發(fā)告警值時(shí)通過(guò)紅色氣泡展示相關(guān)信息；②通過(guò)彈窗分別展示相關(guān)信息，并利用彈窗大小進(jìn)行區(qū)分，小彈窗展示告警信息、推薦方案、設(shè)備監(jiān)管人員、發(fā)起檢修工單等技術(shù)信息；大彈窗展示告警信息、位置信息、設(shè)備信息、推薦方案、工單指派、整改要求、維修安全提示、提交等信息。

3 預(yù)期效果

動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以全面展示真空加熱爐的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)等數(shù)據(jù)，隨時(shí)隨地掌握設(shè)備運(yùn)行狀況；當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行預(yù)告警，同時(shí)基于維修知識(shí)庫(kù)，根據(jù)異常原因進(jìn)行維修方案推送，提供維修依據(jù)，從而幫助用戶快速解決問(wèn)題，降低生產(chǎn)損失，提高設(shè)備利用率，保障設(shè)備長(zhǎng)期、安全無(wú)故障運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于相關(guān)單位保密要求等原因，目前無(wú)法對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)上傳輸，只能采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)線傳輸方式現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)。后期在解決保密等問(wèn)題時(shí)可以做到數(shù)據(jù)監(jiān)控?zé)o線傳輸，可以節(jié)約成本，減少人力、物力投入。另外，在此基礎(chǔ)上結(jié)合OEE（設(shè)備綜合效率）管理，本系統(tǒng)可以通過(guò)設(shè)備數(shù)據(jù)采集，精確反映出設(shè)備的利用率等數(shù)據(jù)，為后期OEE 建設(shè)提供支持。