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带你读《智能制造之卓越设备管理与运维实践》之三:运维资源信息化管理

简介: 本书从工业企业实际需求出发,结合智能制造环境下的紧迫需求,融合作者信息化咨询与项目工作实践,以理论联系实际,将设备的全生命周期管理、精益管理、全员维护、先进的维护策略(预测性维护、智能维护)等管理理与信息化技术进行融合设计,以“IE+IT”的思想实现管理平台与信息平台的平衡发展。

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第3章

运维资源信息化管理
要实现高效运维,首先要实现资源的高效管理。借助信息化手段,可以将运维资源中的技术、员工、备件、数据进行有效整合,为高效运维奠定良好的基础。
本章的结构如图3-1所示。

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3.1 管理需求

基于精益管理思想,工厂在生产管理过程中,会通过各种方式来减少生产浪费。在保证客户需求和产品质量的基础上,如何减少人、机、料和资金的无效投入,提高相关资源的产出效率就成为生产管理者的关键需求。
与此类似,在设备运维过程中,如何在保证设备综合运行效率的基础上,减少人、工具、料和资金的无效投入,降低运维成本也成为设备管理者的关键需求。

  • 人力资源。设备运维管理中的人力资源不仅包括设备运维人员,还包括设备使用人员、备件管理人员以及设备规划设计人员。对于人力资源,首先要关注人员的素质和能力建设,以个人提升促进组织提升。其次是管理体系,即团队以什么方式推动事情的运转、依托什么样的流程等,固化人在考虑问题和做事情时系统化的思维和方式。
  • 备件资源。如果将维修人员比作大厨,备件就相当于粮食和蔬菜。俗话讲:巧妇难为无米之炊。如果缺少合适的备件,是无法保证设备运维的。众多企业维持着居高不下的备件库存,备件资源占用了大量的资金,这也是一个巨大的浪费。
  • 技术资源。运维过程中的技术包括两个方面:一是与解决实际问题有关的知识(即know-how),如设备原理、维修方法、维修策略等;二是为了解决这些实际问题而使用的设备、工具等硬件方面的知识。

- 数据资源。随着时代的进步和信息化发展,数据也逐渐成为新的战略资源。设备运维管理也是如此,即如何将设备本体产生的数据、与设备生产相关的数据、设备运维过程数据进行有效采集、记录、处理和分析,使之成为建设智慧化运维、实现预知维修的关键。

将资源有效整合、进行合理调配和高效利用是企业设备管理的关键,而资源众多、整合困难成为管理难点。对于以上四种资源,信息化建设的业务需求包括以下几个方面。

  • 技术资源管理方面,需要信息化系统提供结构化的技术数据管理和电子文档管理,方便信息的快速查询检索;维修策略和维修标准的数字化,数字化标准可以让系统自动生成维修计划,并便于现场作业人员参考和量化执行;建立统一的故障代码体系,构建设备的故障体系树,以方便问题诊断和故障分析。
  • 人力资源管理方面,需要信息化系统提供对于矩阵化组织的管理,实现专业化和综合化的岗位管理。提供在线学习平台和知识库平台来支持员工技能的提升,支持历史经验的快速检索。
  • 备件资源管理方面,需要信息化系统提供实时透明的备件库存管理、合理库存动态分析模型与自动库存预警;对备件申领耗用情况进行记录和统计,并对关键备件的使用寿命进行跟踪。
  • 数据资源管理方面,需要信息化系统提供基于工业大数据的数据采集、整合、归档、分析和应用能力,实现设备全生命周期的数据管理,为提升管理水平提供数据化支撑。

卓越设备资产管理与运维管理体系紧抓人员、技术、备件和数据四大资源,在全生命周期数据资源管理的基础上,构建设备技术管理平台,并支持多技能、专业化人员成长和备件精细化经济管理两个闭环,如图3-2所示。

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3.2 设备技术管理

3.2.1 设备台账管理

完整、准确和账实一致的设备台账是设备技术管理的基础。由于企业经营层面的信息化起步较早,多数设备台账来源于固定资产管理平台,如固定资产管理系统,少数企业目前仍靠手工进行维护。因此,首先需要理清资产与设备之间的关系。设备管理业务贯穿于企业运营层与设备运维层,企业运营层主要针对公司级业务,以“资产”为对象;设备运维层主要针对工厂级业务,以“设备”为对象。
1.设备与资产之间的关系
对于资产密集型企业,其大量的设备和价值不菲的资产是企业管理中的重要内容。由于资产设备兼具财务与后勤双重属性,对同一台资产设备,往往会由财务的资产管理部门总管其财务价值方面的属性,同时由后勤的设备运维部门管理其使用与维修方面的信息。由于资产管理部门从价值角度的管理要求和重点与后勤运维部门从运行维护角度的管理方式有很大的不同,如管理的“颗粒度”,财务部门往往对生产设备进行打包处理(如一条制丝是一个固定资产),而设备运维部门则往往要求进行单台管理(如制丝线的单个设备),因此很容易造成同一台设备的价值管理与实物管理不对称。
虽然这种存在是合理的,但正是由于这种合理性,造成了设备管理部门与财务部门长期的信息断层与割裂,在一定程度上导致了两大部门之间的部门壁垒,形成了“两条腿走路”的情形,长期以来,部门之间信息不畅,最终导致资产设备的“账、卡、物”的严重不一致与脱节。
随着企业资产设备管理水平的不断提高,打破部门壁垒、加强部门之间信息的沟通与共享已成为企业管理者的共识。EAM2系统正是基于此目标,将资产管理部门对于资产的管理与设备运维部门的设备管理整合在同一个信息平台之上,并提供有效的技术手段将设备台账与资产卡片相关联,做到既兼顾两个部门的管理标准与要求,又充分保持信息之间的沟通与关联,使实物的一台资产设备真正对应在系统的台账与卡片上,保持管理的一致性。
2.设备台账管理的目标
设备台账管理的目标为明确各类设备资产的资产处理方式(包括设备资产发生价值变化时的处理方式、明确设备分类和资产目录的对应方式、建立设备台账与资产卡片(资产台账)的对应关系),实现设备异动与资产价值变更的同步处理,实现资产的账、卡、物一致管理。
3.设备与资产的典型对应关系
设备与资产的关系相对比较复杂,这也是设备管理专业需要认真对待的一大难题,如图3-3所示。设备与资产的典型对应关系有一对一、多对一、一对多、一对无,具体对应关系说明如表3-1所示。

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3.2.2 机型结构管理

机型结构也称为机型BOM(Bill of Material)结构。在说明机型结构建立的意义和方式前,首先要明确系统、资产、机型、设备、部位、部套、零件、备件等的区别。

  • 系统:能够独立完成一定功能,由众多设备有机组成的完整生产单元,通常是一套完整的生产线,属于生产运行的管理范畴。
  • 资产:符合一定价值要求的生产性设备、非生产性设备的统称。一般与设备具有一一对应的关系,但也存在多对一或一对多的情况。非生产性设备很多不属于设备运维管理的范围。资产是财务及投资管理的范畴。
  • 机型:一类具有相同功能与型号设备的统称,如ZJ17型卷烟机。
  • 设备:具有一定的独立功能,由众多部位、零件组成的单一运行个体,属于设备维护的管理范畴。
  • 部位:是隶属于设备之下,在机械结构上相对独立,或在功能上相对独立的部套、零(配)件的集合。部位属于设备技术管理的范畴。
  • 部套:是隶属于部位之下,在一个部位中机械结构上相对独立的一个成套组合,有可能实现一个相对独立的功能,或者是一个基本的维修单元。部套包含一组零(配)件。部套属于维修管理和技术管理的范畴。
  • 零件:是指构成部套的单元,一般也指在维修活动中更换的最小的个体。零件也属于维修管理和技术管理的范畴。
  • 备件:是为设备维修保养所准备与存储的物资,往往用于在设备发生故障时替换设备的受损部分,属于物资管理的范畴。

卓越设备资产管理与运维管理体系可根据企业的实际需要对所属设备的机型、部位、部套、零件等信息进行建模,用户可根据需求对机型、部位、部套、零件等信息进行修改,以满足用户的业务需求。机型BOM可采用树形结构,以机型、部位、部套、零件进行图文结合展示。EAM2系统的机型BOM结构如图3-4所示,其中功能位置用于描述设备在工厂中的“?位置?”,包括车间、区域或用户为管理方面定义的逻辑区域。功能位置与设备之间的安装关系通常为一对一或一对多:

  • 一个功能位置下可以安装多台设备。
  • 一台设备在同一时点下只能安装在一个功能位置下。

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机型BOM结构提供两种途径查看设备结构信息:一种是将所有的零部件以树状结构展示出来,点击每个节点可以显示节点零部件的爆炸图和详细信息;另一种是采用图形化的方式浏览,可以在当前零部件的爆炸图中点击相对应的热点信息来查看下级零部件的情况。
以树状结构加载机型BOM结构的层次信息只需包含机型的第一层部件,更深级次的零部件通过点击上级部件展开。与该机型相关的模型树、零件列表、电子手册、维修知识库同步展示。
表3-2给出PROTOS 70型卷烟机的机型BOM片段。图3-5所示为机型BOM结构的维护示例,可直接对树形节点进行维护,也可新增节点、编辑节点、删除节点,实现对下一节点的维护,节点可以与部位或者零件进行关联。

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  • 搜索:在搜索框中输入关键字,比如零部件名称或图号,搜索出来的结果将放到结果集中,在结果集中点击其中一个零部件,可查看该零部件(部套或零件)的各项档案。
  • 部套的爆炸图(见图3-6):在机型BOM结构树中选择一个部套,加载该部套的爆炸图以及爆炸图中所包含的热点信息,点击爆炸图中的部套热点后,零件列表中的相应条目被选中凸显,双击部套热点可以切换到该部套的爆炸图。

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  • 零件列表:点击爆炸图中的某个零部件热点,零件列表中会显示该零部件的下级零件信息,如图3-7所示。

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零件三维模型(三维机械设计格式)如图3-8所示。

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针对A类重要设备,故障维修管理必须指定到重点部位,与机型关联的故障经验库如图3-9所示。

3.2.3 机型维修策略管理

作为设备维护的方法论,维修策略决定着维修的有效性、维修成本和响应速度。结合工业企业的设备特点和智能制造的需求,EAM2主要采用四种维修策略,即预防性维修、预测性维修、改善性维修和事后维修。
1.预防性维修
预防性维修是一种以时间为基础的维修方式,它以降低设备元器件失效概率或防止功能退化为目标。根据设备的磨损规律,预先确定维修类别、维修间隔期、维修工作量、所需的备件和材料,对设备进行周期性维修。维修计划的安排主要以设备使用时间为依据。

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2.预测性维修
预测性维修是以设备当前的实际工作状况为依据,相比传统的以设备使用时间为依据的维修,它通过先进的状态监测与诊断手段,识别故障的早期征兆,对故障部位、故障程度和发展趋势做出判断,根据诊断结果来决定对其进行更换或维修的过程。其主要特点在于维修的预知性、针对性、及时性和维修方案的灵活多变。
3.改善性维修
改善性维修是一种不拘泥于原来的设备结构,从根本上消除故障隐患的带有设备改造形式的维修方式。改善性维修适用于设备先天不足,即存在设计、制造、原材料缺陷以及进入耗损故障期的设备。设备的故障根源有很多种,比如材料变形、液体物理性质不稳定、严重磨损、故障频繁重复等,改善性维修要求在系统的性能和材料退化之前采取措施进行维修,有效地减少系统的整体维修需要,延长系统的使用寿命。
4.事后维修
事后维修即设备发生故障或者性能下降至合格水平以下而采取的非计划性维修,或对事先无法预计的突发故障采取的维修方式。事后维修适用于故障后果不严重,不会造成设备连锁损坏,不会危害安全与环境,不会使生产前后环节堵塞等辅助型简单设备损害的故障后修理。事后维修的特点是设备维修费用最低,但由于引进生产的非计划性中断,间接费用最高。
考虑到机型的技术特点、在生产中的重要程度,以及维护的经济性,合理选择机型或机型各个部位的维护策略至关重要。卓越设备管理体系采用决策树模型考虑设备的技术与经济两方面因素,在功能上从上而下建立分层次的维护策略,如设备ABC分类、生产线级分类、机型级分类、设备级分类、部位级分类、备件级分类等,每一级维护策略的定义按上述四种类型进行选择。设备维护策略的决策模型如图3-10所示。

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以某大型卷烟企业的设备ABC分级情况为例,展示卓越设备管理体系是如何建立分层次的维修策略的,如图3-11所示。
卓越设备管理体系建立的维护决策内容包括但不限于:主维修模式预定义、模式组合、维修资源配置、维护分工协议、维修周期定义、维修周期组合策略、维修路线和项目定义、技术条件与验收条件定义等。不同级别其细度会有所不同,设备维修时系统会自动从下而上匹配维护策略决策树内容,根据预选的配置给出最合适的维修决策指导。信息以维护策略地图的形式(如图3-12所示)直观地展示机型各个部位的维护设定情况,比如图3-12中箭头所指的机型设定了点检要求。

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3.2.4 机型维护标准管理

卓越设备管理体系基于机型的维护策略来建立机型维护的相关技术标准,用于指导、规范设备的各标准化作业。机型维护标准的内容包括点检标准、保养标准、润滑标准、维修标准以及安全标准,规定企业生产设备点检、保养、润滑、安全的内容和要求,以保证设备得到有效维护,确保正常运行。
维护标准按照五定即部位、项目、周期、分工、方法和基准定义。考虑到设备的分级管理(A级、B级、C级),维护标准应当与分级管理相对应,如图3-13所示,A类设备的维护标准纵向到部位,横向完整全面,尤其是具备智能维护所需要的状态检测标准;B类设备的维护标准纵向到机型,无须到部位,横向相对完整;C类设备维护到机型的部分标准。

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为了支持精细化运维作业,一个完整的A类设备维护标准应包括点检标准、润滑标准、保养标准、维修作业标准、清扫标准、项目型维修标准、安全标准、检查评价标准等。
1.点检标准
点检标准记录设备的点检标准信息,形成点检路线,作为点检工单生成的数据基础。点检标准包括点检项目、点检标准、点检设备、点检部位、点检方式、点检周期、点检人等信息。点检标准分为机台点检标准、维修周巡检标准、专业点检标准。其中机台点检标准由每班机台人员在交接班记录中完成记录;维修周巡检标准由设备保障部钳工、电工或专业技术人员到机台现场完成记录;专业点检标准按照年度计划在执行前一个月由设备保障部点检管理员制定计划任务书发送到机台,实施后由相关维修人员完成记录。
2.润滑标准
润滑标准记录设备的润滑标准信息,形成润滑路线,作为润滑工单生成的数据基础。润滑标准包括润滑点、设备、部位、润滑方式、油脂类型、给油量、润滑周期等信息。
3.保养标准
保养标准记录设备的保养标准信息,作为保养工单生成的数据基础。保养标准包括工作任务、设备、部位、周期、负责人等信息。保养标准包括日保养标准、周保养标准、一级保养标准、二级保养标准等。日保养、周保养由机台人员完成,一级保养采取以机台人员为主、维修人员配合的方式完成,二级保养采取以维修人员为主、机台人员配合的方式完成。每一级保养都有其具体的内容和标准。机台保养模板事先制定,每班在机台交接班记录中体现,机台人员需要打卡确认,否则无法完成交接班。任务完成确认以后无法再进行操作。
4.维修作业标准
维修作业标准主要实现维修作业标准定义,形成维修作业标准库,可以被工单引用。维修作业标准主要包括维修作业步骤、工种、物料、工具和服务等。维修的标准工时等可以作为考核维修工的标准。
5.安全标准
安全标准记录设备的作业安全标准信息。可以被工单引用。安全标准包括危险及预控措施、隔离措施与安全标记。
6.检查评价标准
检查评价标准用于实现检查评价标准的定义与维护。检查评价标准包括设备、检查类别、项目名称、检查周期、评价标准、权重等。
7.清扫标准
建立设备清扫业务的技术标准,用于指导、规范设备的业务标准化作业。标准规定企业生产设备清扫工作的内容和要求,以保证设备得到有效维护,确保正常运行。
8.项目性维修标准
项目性维修标准记录设备的自检自控标准信息,主要包括设备机型、维修项目及大中项修类别等。
典型的各类标准维护示例如图3-14所示,包括标准名称、标准编码(版本)、适用设备分类、适用机型、标准状态(在用、作废)、对应部位、附件、操作等。

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典型的维修标准应包括对应的部位、项目、维修内容、设备状态(维修时设备所处的状态)、维修专业、维修方法、维修基准、对应附件等。针对动力类、管线类的点检,还可以定义点检路线,与移动作业配合,如图3-15所示。


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维修标准在执行过程中需要简单、直观的指导。在图3-15展示的界面中,可以上传企业已有的或再次制定的各类SOP、维修卡片等。图3-16所示的是维修卡片及SOP手册可以直接挂到相应的标准之上,维修作业时可随时查看。

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3.2.5 设备一机一档

即使机型相同,大型设备也依然存在独立改造的可能。同时,不同时期出厂的设备也存在细微差别,因此,针对不同的描述需要在机型的模型基础上建立每台设备的一机一档。
1.设备台账及属性
设备台账数据是一机一档的基础,台账信息包含设备编号、设备类别、设备名称、机型、产能、厂家、产地、出厂编号、机器编号、机组号、产品规格、设备图片、购置时间、投产时间、原值、现值、目前状态、所在企业、使用部门、所在生产线等。EAM2涵盖每台设备的详细属性,包括设备编码、资产编号等核心数据内容,设备管理员可对设备信息进行维护,如图3-17所示。


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2.设备附属设备
每台设备上可挂接随机的附属设备、随机装备、随机工具,并具有二维码标签输出功能。从资产管理模块中转入设备,同时系统支持手动增加新的设备或批量导入新的设备,如图3-18所示。

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3.设备结构(BOM)
EAM2系统在机型BOM的基础上创建每台设备的BOM结构,一机一档由两部分内容组成,一部分继承机型BOM结构,另一部分反映设备的变化过程和独特性。
设备BOM和机型BOM的展示方式完全相同,但在设备使用过程中,设备BOM或多或少会发生一些变化,比如技改、换件等,需要通过设备BOM来实现单个设备的变化跟踪,同时记录变化的过程,如换件记录、设备履历、事故记录等,形成设备的一机一档。针对每台设备的履历信息进行记录,做到一机一档,实现对设备全生命周期的追溯和查询,并提供3D爆炸图分析,满足企业设备精细化管理需求。设备全生命周期管理即以设备出厂标准为基础,对设备的个性化改造、运营状况、维修履历进行一机一档追溯管理,并对设备维修履历进行归档管理和查询。
设备的一机一档与设备BOM是企业生产设备的逻辑层及属性层,通过两者的有机结合可有效提高设备综合管理水平。系统可通过三维建模,以3D视频、文字描述和语音等方式,对设备维修过程中的各项技术要点、注意事项、拆卸方式及组装流程进行模拟演示及辅导,如图3-19和图3-20所示。

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3.2.6 电子图文管理

作为知识的重要载体,各类图文档的管理也是卓越设备管理系统的关注要点。设备电子图文主要分成技术类文件和管理类文件。
1.技术类文件
设备管理电子手册就是把有关设备的技术资料、关键参数、图纸等静态信息以及维修经验、检修路线、维修履历、故障案例、单点课、改善提案等动态知识全部汇编成一本电子化的技术手册,实现设备维修的全生命周期管理。
技术手册可通过文字、声音、影像、图片等直观的方式,精确地展现在使用者面前。
2.管理类文件
管理类文件主要包括企业内部与设备、人员等管理制度相关的文件,设备文件体系管理根据设备管理体系大纲的要求,对各类文件进行信息化管理,在工作需要时可方便地进行归类存储和检索。

  • 支持方便地建立体系大纲目录,支持各种格式文件的上传、存档、发布、变更、检索及在线浏览。
  • 支持建立岗位知识视图,适用岗位的文件对应关系,是知识管理的重要手段。
  • 展现管理手册、管理办法、程序文件,直至作业文件的分级承接关系。

图3-21展示了EAM2的精细化图文档管理,支持标准的版本修订与注销,保留各个历史版本资料,可查询每台设备相关文档的版本情况。

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3.2.7 故障树管理

为了更加精确化统计故障,需要对故障四要素(部位、现象、原因、措施)进行编码,EAM2通过建立故障类别-问题-原因-处理措施的体系,形成故障树形结构,定义故障代码,建立设备的故障体系,让设备故障分类和高级故障分析成为可能。故障树与设备相关联可有效地分析设备故障分布,从而采取相应的预防性维护措施,提高设备管理水平。
1.故障代码定义
EAM2通过建立故障的代码体系,实现对故障的标准化管理。在系统录入故障时,进行有效统计分析,方便用户查找每类设备故障原因和寻找解决方法。故障树以图形化动态展示,同时,根据维修工在故障分析报告中填写的记录,故障体系树的顺序也会自动调整,例如,故障主要原因会根据发生的频次自动向上移动,辅助操作者判断主次原因。如图3-22所示。

  • 故障现象:描述故障的现象。
  • 故障原因:描述故障出现的原因。
  • 故障措施:包括处理故障采取的措施和积累的维修经验,同时以电子文件的形式附加改善方案。

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2.统一故障树管理
EAM2中的故障体系管理主要是维护故障体系树,以便于在设备维护中进行故障确认。故障体系树以特定设备BOM树的形式支持任意结构层级的故障现象、故障原因、处理措施、紧急预案、预防预案等的维护,支持维修时故障的信息记录,同时可以基于新的故障维修判断结果对故障体系树做进一步补充和完善。
故障树以图形化动态展示(如图3-23所示),根据故障发生频度自动统计排序功能。

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3.应急预案和改善方案管理
EAM2可针对设备检查以及日常点巡检保养过程中发现的故障建立必要的应急处理方案和改善方案,并根据问题出现的频率、严重性及影响程度等分出优先级。基于故障或事故进行对应的检索,设备出现故障时能够及时快速地处理,最大限度减少故障所造成的损失。通过改善方案的制订和执行跟踪,最大限度地减少故障,提高设备利用率。应急预案也会随着系统的使用不断地进行补充和完善,支持灵活操作。
4.故障分析报告管理
EAM2实现故障分析报告管理功能时,以故障维修台账作为故障分析数据依据,为设备员提供故障维修记录的汇总分析及处理功能,设备相关管理人员对分析报告进行审批,通过后可以归档,并入设备档案。
对设备维护过程中的故障处理结果进行分析后,可以根据实际情况加入故障树,以便于后续故障处理记录的判断和维护。生成单点课便于设备组的学习和业务能力的提升,根据故障问题的严重性分析决定是否进行同机型设备类比检查,并指定要检查的同类机型的设备、检查时间、检查人员等,生成同机型设备类比检查单。维护故障应急预案和改善预案,提醒相关人员关注故障反映的问题,及时应对故障产生的问题,并通过加强点巡检、轮保、检测等手段发现设备隐患,进行预防性维护维修。如图3-24和图3-25所示。

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5.统一案例库管理
EAM2系统可对故障诊断树信息(包含故障现象、原因、处理措施等)进行自动归集,形成故障案例库,并实现故障相关案例信息的搜索查询与维护功能,如图3-26所示。

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6.故障统计分析
EAM2系统预置在线分析查询功能,支持图、表结合的查询方式,可根据设备分类、专业、故障原因进行分析,通过故障频次、MTBF、MTTR、故障发生时间、故障分类等提供故障报修统计分析,按单位、人员、设备、时间统计故障处理率分析问题频次等。

3.3 人员能力提升

3.3.1 运维组织管理

1.运维组织及岗位角色
EAM2的运维组织管理功能可针对用户进行岗位分配,定位岗位职责,确保后续工单可以根据用户的岗位和排班情况自动分发,实现业务模式从“人找事”向“事找人”转变。根据设备运维管理人员所属的组织机构,以树形机构维护设备的运维组织,以便查询运维组织结构和根据运维组织结构进行角色或人员授权。
2.人员及授权
EAM2系统可按照角色对用户相关的功能点进行授权,便于对用户进行统一的管理。人员及授权包括用户信息维护、角色信息维护、用户所属角色维护、功能菜单维护、用户或角色权限维护等功能。
3.运维排班管理
EAM2系统内嵌企业的运维组织模型,根据运维组织的岗位安排,按组织制定轮班表。为适应生产需求,排班需要灵活支持多种轮班模式。系统支持根据排班的修改,可以触发工单重新下发给新的工单执行人。

3.3.2 技能改善管理

人员技能改善的业务导向图如图3-27所示。在现场管理及日常作业维护过程中产生改善提案,建立改善小组并研究及探索后形成有意义的经验,导入成为单点课和一点建议。小组的相关成果可发布或形成相关规范、标准。对于有贡献的小组及员工进行绩效激励,构建员工成长的闭环。

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1.改善提案管理
现场管理的主题永远是“改善”,不管是设备的改进、维护保养、对操作规程标准的修正,还是体系中的各项活动,如五源处理、六项改进、6S管理、定置化、可视化、小组活动等,均以“提案”方式提出、讨论、实施、评估。因此,“改善提案”也是设备信息化管理系统的重要内容。改善的成果固化,表现为生成或调整“规范”,列入日常培训机制。
提案的类型分为两种:A类提案主要针对合理化建议、小组活动的发起、技术攻关、故障的诊断与处置措施等,部门内部可以处理,无需投入大的资金。B类提案则针对专项课题改善,需要仔细论证、审批,工程化组织。
(1)提案登记
针对有价值的问题,成立改善小组,提出改善提案,专案解决或立项解决。现场可以使用移动终端进行拍照,将改善提案上传。
(2)提案项目管理
改善项目的建立、申报、审批、实施、评价、归档应流程化分类管理。记录改善小组活动,同时提供查询、统计分析、趋势对比功能。
(3)改善小组活动管理
记录小组活动信息和提供统计功能。
(4)提案评价
对改善前后的提案进行对比评价,打分。对各项活动的次数、人数、文档数进行统计分析、趋势对比。
(5)改善统计报表
可以对改善结果进行统计,从车间、部门、改善类别等多维度进行对比分析,周期性针对改善建议、优秀案例等进行评级,给予优秀者实质性奖励,调动员工的积极性,将改善活动持续下去。
2.员工学习管理
企业知识库为新人培训、快速入岗提供信息保障和信息来源,EAM2的学习管理包括单点课(OPL)及故障经验库等内容,通过这些内容实现企业专业知识的积累以及积累后的知识逐步传递。故障经验库类似设备技术管理中的故障树管理,此处不再阐述。
单点课机制是平台中促进员工成长的重要功能,可从各个功能模块自动获取单点课,包括设备管理系统的故障报告、事故报告、维修工单,也可来自提案/活动模块。单点课信息化模块主要对单点课的产生、分类归档、发布、评价、考核、汇编教材、培训措施提供帮助。
OPL自动生成:从故障报告、事故报告、维修工单、提案、规范模块中自动生成OPL。
OPL教材编制:将单个的OPL按照专题、科目、工作岗位系统化整理,编制成专门的、有针对性的“教材”。然后下发学习,作为员工培训的系统化课程设置。
课程体系建立:对于各个岗位、工种、职称级别设置由浅入深的、科学的课程培训体系,从而建立良性循环的自主学习体制。这个模块称为“员工成长”。如图3-28所示。

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3.岗位看板管理
为实现可视化管理,EAM2系统支持岗位角色看板的定制功能。系统内嵌多种类型看板模块,用户可以根据角色需要定制几个不同的看板模块而组合成一个界面,如润滑看板、维修看板、备件看板等。看板清晰地显示了任务指令、完成情况、异常情况等内容,如图3-29所示。

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4.在线培训管理
EAM2系统同时提供各类教学培训视频内容,供设备现场操作人员、维修人员在空闲之余观看学习,促进自我成长。用户可以按照视频内容的不同自行检索观看,如图3-30所示。

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3.3.3 知识库平台

知识管理与技术标准文件库是系统实施标准化并提升管理水平的重要支撑系统,该系统将分散在EAM2中的各类知识资源、文档标准以统一的视图归集在一起,利用知识门户统一展示出来,方便用户查询及使用。
EAM2系统从总体功能架构上考虑,将TPM侧重的现场管理与专业的EAM设备管理有机结合起来,并且注重基础管理与设备知识管理建设,建立知识管理机制,通过筛选厂内优秀的设备管理知识,建立全厂共享和交流的平台,形成知识积累、分享和利用的良性自运转机制。
1.设备技术档案库
建立规范的设备技术档案库,如设备使用规范、点巡检标准、专项检查、维护标准等。对现有的工作技术标准文档进行统一、规范、结构化整理,从知识管理高度不断进行优化和完善。同时对标准本身进行不断修正,保证标准在管理过程中得到持续的改善。系统提供一机一档功能,支持设备全生命周期中所有技术档案的管理。
2.故障案例库
对重点故障进行分析,如维修时长超过1小时、两个班或以上反复发生(含设备运行故障、质量问题、备件重复更换等),生成设备典型故障处理分析报告,形成故障处理-统计-分析-改善闭环,使设备故障为设备预防性维护服务,为设备管理提供支撑。
3.员工成长体系库
采用全面规范化生产维护,结合信息化实施进程,同步推进TPM设备管理体系的咨询和培训工作,对标准化体系、业务流程、现场管理、员工成长等管理要素进行优化和提升,逐步将规范化设备管理体系融入设备管理软件中并进行固化和规范化。通过“?体系化、精细化、流程化、信息化?”的思路全面提升设备管理水平,提升员工技能和运维水平,通过评价和奖励机制更好地发挥员工的积极性,体现其价值,促进其成长。
4.专家库
按机械、电气等不同专业建立设备专家库,专家库成员可以是企业的内部专家,也可以是外部专家。专家库成员可作为企业的维修技术支持者或者关键环节验收的审批者及评价者等。
可根据各专业人员的资质与技术水平来建立专家库。有需要时,可自动筛选专家库中符合项目评审条件的人员,记录评审情况,并且支持由于岗位调动、离退休、评审问题等原因造成的专家库人员的注销管理。
5.技术文档库
技术文档库管理指建立与设备管理业务相关的电子文档库。系统建立文档管理框架,通过不同业务模块的资料汇集,逐步建立统一的文档资料库,如设备一机一档的相关标准、SOP等资料,以及设备的使用、运行、维护、安全注意事项等制度、规程,还包括国家标准、行业标准、企业标准等,以满足标准化文档管理需求,实现文档资料实时共享。如图3-31所示。

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6.故障维修经验库
故障维修经验库以设备BOM树的形式对任意结构层级的故障现象、原因、处理措施、紧急预案、预防预案等进行维护,记录维修时的故障信息,同时基于新的故障维修判断结果对故障体系树做进一步完善。

  • 故障原因代码管理。系统提供各故障原因代码管理,主要包括故障代码、故障原因、原因描述等信息。
  • 故障体系树管理。系统按设备分类、设备机型、部位等树形结构管理每个功能位置所发生的故障信息,主要包括故障所发生的结构位置、故障编码、故障现象、故障原因、处理措施、紧急预案、预防预案等。
  • 故障诊断树信息(包含故障现象、原因、处理措施等)的自动归集,形成故障案例库,并实现故障相关案例信息的搜索与维护功能。
  • 故障树以图形化动态展示,以发生的频度进行自动统计排序。

3.4 备品备件管理

3.4.1 备件需求申请

根据现场实际生产维修需要,可允许车间维修工、当班班长、设备管理员、技术组、车间管理人员提出备件申购申请,通过部门领导审批,上报至供应处仓库保管员,允许其核实系统后修改库存,确定后的需求采购申请提交给技术装备科机电采购员确定采购数量,审批后提交给备件库领导审批,没问题则点击上报,系统自动将需求申请上传给运营管理层系统。
1.备件需求申请
系统支持申请人提交需求采购申请后的后续详细执行情况的跟踪。备品备件需求申请主界面如图3-32所示。


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备品备件需求申请单如图3-33所示。

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备品备件有码需求申请信息如图3-34所示。

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备品备件无码需求申请信息如图3-35所示。
通过查看库存找到相应的备件加到明细中。输入一备件名称(支持模糊输入,定位显示,选中具体的备件名称),这时系统自动显示此备件的库存信息。

  • 库存量来自运营层系统。
  • 寄售库存、在途量来自运营层系统,寄售库存只限于本厂寄售库存;对于在途量,运营层系统中有未清采购订单数、订购的寄存,集成明确在途量。
  • 车间库存量,即为本系统备件领耗管理中备件类型是自备的备件库存量。

2.备件需求审批
需求申请人提交备件申请后,进入审批流程:本部门领导审批,之后上报至供应处仓库保管员(允许其核实系统后修改库存),确定后提交给装备科机电采购员(系统平衡各方申请,允许人工修改),再提交给备件库领导审批。审批将在本系统中完成。

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3.4.2 备件采购计划

物资管理人员汇总各车间的备件需求,并结合库管岗位的补库需求,形成月度备件采购计划。备品备件采购计划主界面如图3-36所示。

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备品备件采购计划汇总如图3-37所示。

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备品备件采购明细如图3-38所示。

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备品备件补货计划如图3-39所示。

3.4.3 备件暂存入库

物料入库主界面如图3-40所示。

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3.4.4 备件发票入库

发票登记主界面如图3-41所示。
发票登记信息如图3-42所示。

3.4.5 备件耗用出库

备件维修人员填写领用单,如图3-43所示。

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详细的领料信息如图3-44所示。

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物料出库查询界面如图3-45所示。


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在系统维修工单实际换件中采用扫描二维码的方式与维修工单关联,系统自动跟踪领耗备件的消耗情况和结余量,如图3-46所示。

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3.4.6 备件库存管理

备品备件库存查询主界面如图3-47所示。

3.4.7 备件动态管理

1.备品备件退货
备品备件退货主界面如图3-48所示。

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备品备件退货单明细如图3-49所示。

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备品备件退货信息如图3-50所示。

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2.备品备件盘库
备品备件盘库主界面如图3-51所示。

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备品备件盘库单如图3-52所示。

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3.备品备件报废
备品备件报废主界面如图3-53所示。

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备品备件报废单如图3-54所示。

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4.备品备件调拨
备品备件调拨主界面如图3-55所示。

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备品备件调拨单如图3-56所示。

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货位选择如图3-57所示。

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3.4.8 备件统计查询

(1)备件储备金额走势表
设计目标:查询不同组织规模下的备品备件储备金额走势,掌握库存成本的动态信息。其中每月数据为库存金额的算术平均值,数据为每月结账数据。
关键算法:

  • 输入:企业组织、时间段。
  • 输出:月库存金额、入库金额、耗用金额。

(2)备件库存周转率
设计目标:查看库存资金的利用情况。备品备件库存周转率为年度领用备品备件总额与备品备件月均储备金额的比率。
关键算法:

  • 输入:企业组织、年份。
  • 输出:备件库存周转率。

(3)备件的库存及领用走势
设计目标:对于特定备件的库存走势跟踪。选择要查看的备件,最多可以选择5个备件一并查看。
关键算法:

  • 输入:企业组织、时间段、特定备件。
  • 输出:备件按时间段(月)的库存量。

(4)闲置件分析
设计目标:
查看库存中存在的闲置件。对给定时间段内没有发生出库业务的有库存备件,给出判定并标记。
关键算法:

  • 输入:企业组织、时间段。
  • 输出:符合闲置件条件的备件列表。

(5)积压库存分析
设计目标:用于快速查询符合积压库存条件的备件。给出积压时间范围,系统自动统计出符合条件的库存。这个分析可以作为闲置件分析的依据之一。
关键算法:

  • 输入:企业组织、年份。
  • 输出:积压备件列表。

(6)备件作业执行分析
设计目标:针对备件的计划、采购、库存、耗用的各大环节,查询业务的执行度及数据的准确性。展示每个月计划量、到货量、耗用量完成情况统计。
关键算法:

  • 输入:企业组织、时间段。
  • 输出:计划采量、到货量、到货率、领用量、领用率、退货量、退货率。

3.5 数据资源管理

1.设备工业大数据
当前,我们正处在一个从IT管理向DT管理过渡的阶段,数据无处不在,在大数据时代谁掌握数据,谁就能把握成功。“无测量、无管理”(No Measurement,No Management)已成为普遍共识。
设备数据是制造业最为多样和高数据量的工业大数据分支,既包括设备本身的结构数据、基本属性和全生命周期的状态变动与价值变动数据,也包括设备在运行过程中产生的物联网数据,还包括表征设备运行及产出的效能数据,如加工质量水平、产出物数量等,以及有设备在使用阶段的各类预防性维护、事后维护、换件记录等工单数据、故障信息等。设备工业大数据的构成如图3-58所示。

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2.设备资产数据
设备资产数据是设备工业大数据的关键数据,串联起了设备全生命周期的全过程,如图3-59所示。设备资产数据包括以下几个方面。

  • 供应链信息:收集并管理设备从投资规划、寻源采购到初期运行全过程的信息,为设备后期运行维护打好基础。
  • 一机一档:包括设备结构信息、设备技术文档、设备维修策略等在内的与设备本体高度相关的技术信息,为设备使用、维护和改造提供一手资料。
  • 资产变动:包括调拨移装、运行检修、变动管理、价值信息等在内的信息,贯穿设备从前期管理到报废处置的全过程。

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图3-60所示为EAM2的设备资产数据信息化示例,从图中可以看出其包括了设备基本信息、设备技术参数、财务信息、附属装置、随机附件、随机备件、随机工具、技术资料、资产动态履历等。

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3.设备运行数据
随着传感技术的发展,越来越多的重要设备参数可以通过传感设备进行采集,而这些设备参数的收集和基于这些数据的分析为传统设备控制优化方法提供了巨大的改进空间。首先,人工经验的积累往往与实际效果有偏差;其次,单一设备的生产经验往往无法覆盖所有的实际生产状况,也就存在一定的局限性;然后,相比人工经验的积累,基于机器学习的数据分析具有很大的成本优势;最后,数据分析的结果是高度可复制的,相比于人工传递经验的方式,数据分析结果的知识传递代价要小得多。
随着智能制造的推进,企业通过采集生产、动力主要设备的运行数据(应至少包括设备运行状态、运行效率、产量、质量、消耗等指标数据)展开统计分析,为设备管理绩效评价、设备管理精益化、设备状态预测和设备管理提供真实的数据支撑。
这类数据的特点是高并发和高速度,高并发是指一个企业有成千上万甚至数十万(一个常规的炼化企业有上万个传感器)的点在同时产生有效数据,因此数据的高并发性要求采集平台具有高吞吐量。高速度是指传感器数据在高速变化,每一秒钟会有大量的数据产生,要求采集平台具有高带宽、高速处理的能力。一个上万转的高速电机的高次振动谐波可达到2000Hz,根据采样定律,要求采集的频度达到4000Hz以上。
设备运行实时数据可以分为如下四类。

  • 工况数据:表征设备运行中设备本体技术状况的各类数据,包括设备转速、加热温度、压力等。
  • 工艺数据:表征设备运行过程中加工环境的各类数据,包括炉内温度、流速、压力等。
  • 能耗数据:表征设备运行过程中的能源数据,包括电能耗用及电能质量、水耗、汽耗、气耗等。
  • 指令数据:表征设备在运行过程中的各类控制参数、人工操作参数的设定、调整情况,包括设定值、上下限、实际值等。

因此,必须采用专门设计的平台来处理这类实时数据。实时数据库系统提供海量异构的设备运行数据以及相关生产数据的存储管理服务:可接收各类实时采集数据并持久化存储,为不同单位或者业务部门的各类实时采集的数据提供集约化运营的隔离式存储与管理环境,同时支持各类数据的按需共享,提供可靠的数据存储和高效的数据查询功能。EAM2系统内嵌的实时数据库系统支持多种自动化接口和信息系统接口功能,能够采用标准化方式与生产执行系统、生产集控系统、智能化设备、物流系统和动力系统无缝集成,如图3-61所示。

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4.设备维护数据
设备维护工作涉及人员众多,极易出现管理混乱、效率低下的现象,还可能出现人为管理漏洞,导致设备事故的发生。因此,良好有序、全过程监控的作业规范运维体系是基于各类工单而建立的。
通常一个企业有关设备管理方面的工作流程有40~50个左右。基于工单系统,可实现全部业务流程的规范化和流程数据的可溯化。通过工单流转,实现工作过程的自动化和标准化管理,可确保企业的管理标准得到执行,并使全部的设备维护相关信息,包括与生产有关的设备运行状况、作业执行过程信息和设备故障信息,汇总成为设备管理业务工业大数据的重要组成部分。
工单管理流程提供与处理工单相关的所有功能,即创建、准备、批准、启动、完成、关闭、返工、取消,通过工单管理流程来实现全部工单操作及相应数据的采集,并支持手动修改。
  • 提供紧急抢修、预防性维护计划、非计划性临时检修、定期检修和状态检修等多种类型的工单,同时提供灵活、多变的用户自定义工作流。
  • 工单中提供安全标准程序,可以对危险源、安全措施、安全计划、隔离措施等进行定义。
  • 工单中提供对于所需的资源进行预留功能,例如物料的预领用功能可以对库存物料进行锁定。
  • 工单执行全过程记录了相关的时间信息、审批信息、人员信息、物料耗用信息、故障信息等,如图3-62所示。

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5.备件耗用数据
备件是设备费用的重要组成部分。备件耗用信息是费用成本核算的重要依据,备件耗用频度也是表征设备健康水平的重要指标。
EAM2设备管理体系将备件经济管理作为资源管理的重要一环,实现了备件的精细化和可追溯。备件耗用信息包括以下两方面。

  • 备件属性:包括备件的名称、图号、规格、型号、材质、厂家、批次号、国别、计量单位、备件分类、备件分级等信息。
  • 备件换件:包括换件机台、部位,备件的图号、批次、厂家等信息。

图3-63展示了EAM2备件的换件信息,包括备件图号(技术图号,对应于设备一机一档的结构零件)、备件编号(物资编码,用于库存统计)、换件数量、单位、操作(换件人、操作时间等信息)。
6.设备效能数据
设备效能数据包括设备产量信息、产品质量信息等表征设备健康状况的重要数据。一般从其他系统如ERP、MES系统中通过集成接口获得,也可以直接从设备上相关的传感器获得,如产量计数传感器。采集这类数据最为重要的是确保效能数据在时间维度上与设备工况数据保持一致,以便能够开展两类数据的相关性分析,评估设备状态。

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7.设备综合信息管理
综上所述,设备综合信息管理记录设备安装、调试、交付使用之后的台账与设备树管理,以及设备静态和动态履历信息的综合管理。以位置设备层次树为索引,实现对单个设备甚至部件的各类信息的追踪和汇总,包括技术参数、维修历史、技术资料、图纸参数、设备构成、重大缺陷记录、换件记录、故障与事故履历、标准规范、设备调拨封存记录、技术改造、大项修记录、备件组成、设备分解关系等。
(1)设备树
设备树的设计是设备管理标准信息结构统一组织的基础,支持用户按管理的需要建立多节点设备树,每个节点可作为管理的一个层次,节点越多,数据信息的集成性就越高。

  • 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、维护与维修的现场工作依据。
  • 自动集成相关设备的各种数据信息记录,包括现场数据采集、历史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处理与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。
  • 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。例如,在设备树上点击设备某一部位下的备件,则该备件包括的库存数量、存放地点等诸多信息立刻就显示出来。
  • 基于设备树、设备台账和履历信息等,可提供设备有关的关键指标分析。能够支持按照部门和位置进行统计、按照资产类别进行统计,支持资产卡片中任意字段的灵活统计以及资产信息的模糊查询。

(2)设备基础台账

  • 设备一般属性信息:对设备的一般属性信息进行维护,包括设备的安装地点、投产日期、操作运行条件、设备的名称、类型/类别、ABC分类、单价、供应商、制造厂、对应备件号、采购信息(如采购日期、采购单价、保修信息)等。
  • 设备状态参数管理,系统提供按设备分类进行技术参数模板数据查询。
  • 设备与技术文档关联,在系统中可建立设备与技术文档的关联,以便在各级设备中查找设备图纸、使用说明书、操作规程等。

(3)设备变动履历
设备变动履历将设备变动信息进行归档,即形成设备变动履历。

  • 变动事项、变对原因、变动责任人、审批历史。
  • 变动事项包括转固、调拨、移拨、租赁、封存、移装、增减值、报废等。
  • 设备按时间维度,对其原值、净值,以及处置后的残值等价值信息做记录归档。

(4)设备运维历史
将全部运维工单及记录进行归档,即形成设备维修历史。

  • 重大缺陷记录:重大缺陷的记录、处理和删除。
  • 主要配件更换记录:对主要配件更换进行记录,该模块包括更换原因(故障原因或大修、项修的项目申请报告)、更换时间、更换内容、技术参数的变动等。
  • 设备技术改造和大修、项修记录:包括项目的合同和验收报告等。
  • 设备故障与事故记录:包括故障类别、故障原因和故障的处置。
  • 设备历史查询:系统可以方便地查询设备的静态和动态历史,了解设备全生命周期的各项活动,如设备的安装、调试、检修、技改的各项内容,统计各类成本。用户可查询设备的变化情况、维修历史及设备移动情况,根据设备状况决定下一阶段应重点注意的维护问题。
  • 设备关联业务信息:针对设备树上的各相关设备,系统提供预防性维修计划、维修工单内容、报修故障、历史维护记录、库存以及与设备相关业务的关联。

(5)设备运行数据

  • 设备运行历史和停机分析。
  • 设备关键性能指标统计及历史趋势。

设备关键参数历史趋势。
图3-64、图3-65与图3-66分别显示了设备全生命周期台账的静态信息、动态信息和设备重点参数的统计及趋势。

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3.6 本章小结

本章从信息化角度对运维资源管理进行了描述,包括人力、备件、技术和数据四大资源。大量实践表明,设备运维信息化建设可提升运维资源的管理效率。
需要强调的是,设备运维信息化系统依赖于资源信息,特别是设备技术数据的完备和准确,不少设备运维系统项目失败的原因就是缺乏技术标准;不少中小企业尽管看到了设备从运维系统的价值,但又畏惧数据标准化和业务规范化所需付出的艰辛,从而放弃信息化系统。
因此,笔者建议企业在实施设备运维系统前要通过TPM等管理改善活动整理出规范的技术标准和作业标准,为实现信息化提供数据保障。实施信息化系统后,也需要根据实际作业的统计信息而对期量标准不断进行完善,从而让系统与系统的匹配性能越来越好。

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