智能制造是制造業(yè)的發(fā)展方向。本文通過對我國大型工業(yè)企業(yè)設(shè)備管理現(xiàn)狀的分析，指出了智能制造背景下現(xiàn)有設(shè)備管理模式的不足；通過梳理智能制造對設(shè)備管理的新要求，分析了設(shè)備管理需要提升的方向，提出了遠(yuǎn)程智能運(yùn)維是智能制造背景下制造業(yè)設(shè)備管理必由之路的論點(diǎn)，并通過分析國外先進(jìn)制造企業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r證實(shí)了該論點(diǎn)；通過對技術(shù)發(fā)展的分析，認(rèn)為目前是開始向遠(yuǎn)程智能運(yùn)維轉(zhuǎn)型的最佳時(shí)機(jī)。最后描述了遠(yuǎn)程智能運(yùn)維平臺建成后的設(shè)備管理場景。
智能制造是制造業(yè)的發(fā)展方向，鋼鐵工業(yè)作為制造業(yè)的典型代表，需要在智能制造的發(fā)展中先行一步，將我們的制造水平提升到新的高度。智能制造是個(gè)大命題，在大型制造業(yè)中沒有明確的路徑可做參考，尤其是在設(shè)備維護(hù)領(lǐng)域，怎么才能夠真正做到符合智能制造要求的智能設(shè)備維護(hù)，是擺在我們面前需要解決的問題。本文就大型流程工業(yè)設(shè)備管理的方向做一個(gè)探討，旨在為流程工業(yè)的設(shè)備管理提供一個(gè)探索方向和突破口。
1流程工業(yè)設(shè)備管理現(xiàn)狀
流程工業(yè)是制造業(yè)中極為重要的支柱產(chǎn)業(yè)，在我國占有重要經(jīng)濟(jì)地位的石油、化工、電力、冶金、建材、造紙、制藥、食品等行業(yè)均屬流程工業(yè)?，F(xiàn)代流程工業(yè)具有高度自動化、連續(xù)化、規(guī)?；⒕芑⒀b備先進(jìn)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相套，其運(yùn)行過程中蘊(yùn)含了產(chǎn)量、質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率的高效,包括信息流、物流、能量流、資金流的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
流程工業(yè)強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)過程的整體性，對設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求高，因?yàn)橹圃炝鞒讨腥魏我粋€(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都有可能導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)鏈的斷裂。設(shè)備一旦發(fā)生故障，生產(chǎn)次序就被打亂，往往造成整條生產(chǎn)鏈的停運(yùn),經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，嚴(yán)重的還可能造成人員傷亡和重大環(huán)境污染，危及環(huán)境和公眾健康。
因此，流程工業(yè)企業(yè)都十分關(guān)注設(shè)備管理和維護(hù)，通過數(shù)十年的努力，我國的設(shè)備管理在消化吸收國外先進(jìn)設(shè)備管理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地形成了中國特色的設(shè)備管理方法。實(shí)踐證明，在現(xiàn)有的生產(chǎn)方式下，這些管理方法是有效的，如寶鋼的設(shè)備管理模式是以點(diǎn)檢定修制為基礎(chǔ)，以預(yù)防維修為主線,通過技術(shù)手段的提升掌握設(shè)備狀態(tài)，逐步實(shí)現(xiàn)維修內(nèi)容的狀態(tài)性導(dǎo)向，在維修的策略上實(shí)現(xiàn)以效益為導(dǎo)向的多種方式并存的維修方式。
歷年來，寶鋼的設(shè)備管理理念從單純的“管好設(shè)備、用好設(shè)備”，發(fā)展到構(gòu)架“精益化、網(wǎng)絡(luò)式、互動型的設(shè)備系統(tǒng)框架”，從組織優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng)新、資源配置、基礎(chǔ)管理、信息化等方面全方位地持續(xù)提升，關(guān)注設(shè)備一生管理，追求設(shè)備最高的綜合效率和最低的壽命周期費(fèi)用,設(shè)備管理達(dá)到了世界一流水平。
設(shè)備管理水平的提升，人員素質(zhì)的提升是關(guān)鍵因素，包括設(shè)備管理人員、基層一線的點(diǎn)檢人員，也包括檢修人員。但是，隨著人員老化，有許多很好的經(jīng)驗(yàn)可能得不到有效的傳承;隨著市場競爭的加劇，用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求更苛刻，對產(chǎn)品的品種要求也更多，要求進(jìn)行小批量多品種的生產(chǎn)，對設(shè)備功能精度提出了更高的要求；同時(shí)，隨著企業(yè)降成本壓力的加大，維修費(fèi)用逐步減少，設(shè)備管理、點(diǎn)檢、維護(hù)人員數(shù)量也在壓縮。如何在更少的人員、更少的維修費(fèi)用前提下，使設(shè)備更有效、安全、可靠的運(yùn)行是企業(yè)迫切需要解決的難題。因此實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備管理不僅是國家倡導(dǎo)的方向，也是市場主體和流程工業(yè)本身發(fā)展的要求。
2智能制造背景下流程工業(yè)設(shè)備管理發(fā)展的要求
隨著第四次工業(yè)革命浪潮的到來，我國提出了以智能制造為主攻方向的中國制造2025，對設(shè)備綜合效率、技術(shù)效率、綜合能耗、平均故障間隔運(yùn)行時(shí)間、質(zhì)量指數(shù)、庫存周轉(zhuǎn)、勞動生產(chǎn)率等KPI指標(biāo)提出了新的要求，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)經(jīng)濟(jì)性。流程企業(yè)的現(xiàn)代化設(shè)備投資高,尤其是大型自動化成套設(shè)備，設(shè)備的維修都需耗用大量資金。而隨著市場壓力的加大，要求企業(yè)降低生產(chǎn)成本，這就迫切要求提高維修費(fèi)的使用效率，最大限度地延長設(shè)備的使用壽命，獲得設(shè)備投入的最大經(jīng)濟(jì)效益。
(2)適時(shí)性。流程工業(yè)追求設(shè)備的投資回報(bào)率，在設(shè)備運(yùn)行維護(hù)方面，一是對設(shè)備維修的有效性和準(zhǔn)確性的要求，把檢修時(shí)間壓縮到最短，且投入維修的人力、物力最經(jīng)濟(jì)；二是設(shè)備維修的適時(shí)性，避免欠維修導(dǎo)致的事故延誤生產(chǎn)并增加設(shè)備的維修費(fèi)用；三是避免不必要的維修造成備件、維修費(fèi)用的浪費(fèi)以及不必要的解體帶來設(shè)備可靠性的降低。
(3)全面性?，F(xiàn)代化設(shè)備的社會化程度高，從設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試、使用、維護(hù)直至報(bào)廢，各環(huán)節(jié)相互影響，相互制約，其間體現(xiàn)的科學(xué)知識越來越多，因而要求對設(shè)備的所有信息進(jìn)行系統(tǒng)的管理，即對設(shè)備壽命周期的全過程進(jìn)行綜合研究和管理，以提高設(shè)備綜合效率和追求壽命周期費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)，以提高設(shè)備投入的經(jīng)濟(jì)性。
(4)適應(yīng)性。市場的激烈競爭要求企業(yè)加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，改變大批量少品種的生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)柔性制造，即小批量、多品種生產(chǎn)，以滿足市場要求。為此，要求企業(yè)對設(shè)備的功能進(jìn)行拓展，提高設(shè)備的適應(yīng)能力，同時(shí)最大限度地發(fā)揮設(shè)備的產(chǎn)能，體現(xiàn)企業(yè)的應(yīng)變能力。
(5)數(shù)字化。設(shè)備狀態(tài)的數(shù)字化，每一臺設(shè)備、每一條產(chǎn)線的狀態(tài)都需要數(shù)字化，可根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)性能、狀態(tài)指標(biāo)安排最佳的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃。在生產(chǎn)系統(tǒng)中可以根據(jù)產(chǎn)線狀態(tài)安排相應(yīng)的產(chǎn)品規(guī)格，在工藝流程中可以根據(jù)每臺設(shè)備的狀態(tài)優(yōu)化控制工藝，也可以根據(jù)設(shè)備狀態(tài)的劣化趨勢從容安排設(shè)備備件采購等。
(6)信息互聯(lián)。設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與人之間，可方便地交互信息，使上下工藝之間、并行產(chǎn)線之間的信息可以做相互修正、對比、優(yōu)化，也可使設(shè)備管理及技術(shù)人員充分掌握設(shè)備信息，更好地發(fā)揮設(shè)備性能。
(7)智能化。智能制造系統(tǒng)要求有自組織能力、自律能力、自學(xué)習(xí)能力和自維護(hù)能力等，這些要求對設(shè)備整體提出了智能化的要求，要求設(shè)備本身具有自組織能力、自律能力、自學(xué)習(xí)能力和自維護(hù)能力。在設(shè)備維護(hù)領(lǐng)域，同樣對設(shè)備有自診斷、自學(xué)習(xí)、自恢復(fù)能力。
綜合以上要求，設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)必須滿足狀態(tài)數(shù)字化、診斷智能化、運(yùn)維智能化的要求，這就是遠(yuǎn)程智能運(yùn)維！這是智能制造的要求，也是設(shè)備管理的必然發(fā)展趨勢。因此，遠(yuǎn)程智能運(yùn)維是設(shè)備管理的必由之路。
3現(xiàn)代大型流程工業(yè)設(shè)備管理發(fā)展趨勢
縱觀先進(jìn)國家流程工業(yè)的發(fā)展歷史，設(shè)備管理模式從第一次工業(yè)革命時(shí)的事后維修，第二次工業(yè)革命后逐步發(fā)展到定期維修，第三次工業(yè)革命后隨著檢測技術(shù)的發(fā)展，逐步走向了預(yù)知狀態(tài)維修，如美國杜邦公司首先倡議狀態(tài)檢修(Condition-based Maintenanca，CBM)，這種檢修方式以設(shè)備當(dāng)前的工作狀況為依據(jù),通過狀態(tài)監(jiān)測手段，診斷設(shè)備健康狀況，從而確定設(shè)備是否需要檢修或確定最佳檢修時(shí)機(jī)。狀態(tài)檢修的目標(biāo)是以一定的技術(shù)和管理手段達(dá)到對設(shè)備狀態(tài)的良好把握，從而使設(shè)備的維修達(dá)到最佳效果。
日本新日鐵早在21世紀(jì)初就在全廠基本普及了在線監(jiān)測系統(tǒng)，并提出了21世紀(jì)維修的新概念——適應(yīng)性維修(Adaptive Maintenanca)，它的宗旨是企業(yè)的生產(chǎn)活動要適應(yīng)形勢的變化。在設(shè)備管理方面，要隨產(chǎn)量的變化、設(shè)備的劣化發(fā)展、診斷技術(shù)的進(jìn)步以及周圍各種條件的變化，體制和方式也應(yīng)作適應(yīng)性的變化。這一管理模式的核心是以最小綜合費(fèi)用為目標(biāo)(綜合費(fèi)用=維修費(fèi)用+設(shè)備因素生產(chǎn)損失)，綜合生產(chǎn)、設(shè)備劣化、診斷技術(shù)各種因素來制訂維修策略。近期在積極引用物聯(lián)網(wǎng)(AT)和人工智能(AI)，努力提高生產(chǎn)率和改善產(chǎn)品質(zhì)量。
美國大河鋼鐵公司利用控制系統(tǒng)和部分狀態(tài)監(jiān)測傳感器共計(jì)5萬余個(gè)監(jiān)控設(shè)備的溫度、壓力、振動、化學(xué)成分等參數(shù)，并動態(tài)預(yù)測設(shè)備磨損及其設(shè)備故障，通過機(jī)器學(xué)習(xí)的手段進(jìn)行智能化的設(shè)備狀態(tài)診斷,并根據(jù)診斷及預(yù)測結(jié)果安排檢修計(jì)劃，已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了智能設(shè)備運(yùn)維。
從國外先進(jìn)流程工業(yè)設(shè)備管理的發(fā)展方向看，都已經(jīng)開始逐步向遠(yuǎn)程智能運(yùn)維方向發(fā)展。這也從側(cè)面證明了遠(yuǎn)程智能運(yùn)維的方向是完全正確的。
4遠(yuǎn)程智能運(yùn)維的技術(shù)基礎(chǔ)
實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能運(yùn)維一直是設(shè)備工作者的夢想，由于受到很多技術(shù)條件的限制一直沒有很好的開展，近年來，由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、檢測技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展,使得遠(yuǎn)程智能運(yùn)維不再是可望而不可及。對遠(yuǎn)程智能運(yùn)維具有推進(jìn)作用的技術(shù)主要有：
(1)設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)和檢測技術(shù)的發(fā)展，使掌握設(shè)備狀態(tài)不再是技術(shù)難題。設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)使得設(shè)備本身不再是一個(gè)黑箱，而檢測技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的發(fā)展使得我們對幾乎所有設(shè)備都獲取其狀態(tài)，是否在實(shí)際中應(yīng)用只是因?yàn)榭紤]投入成本是否必要。
(2)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使萬物互聯(lián)成為可能。物聯(lián)網(wǎng)主要的核心技術(shù)有射頻識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。近幾年來傳感器技術(shù)(如MEMS傳感器)及嵌入式芯片的高速發(fā)展，催生了智能傳感器技術(shù)的高速發(fā)展，使傳感器性能更符合應(yīng)用需要，傳感器價(jià)格也大幅度降低，使得設(shè)備狀態(tài)數(shù)字化具有了經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
(3)工業(yè)控制系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步為獲取大量的工藝、控制信號提供了簡捷的通道,原來額外輸出工藝、控制信號受到控制系統(tǒng)容量和速度的限制，甚至一些系統(tǒng)是封閉的。隨著控制系統(tǒng)的能力提升和三電系統(tǒng)的改造，獲取這些信號的瓶頸問題已經(jīng)消失，這些工藝、控制信號將給設(shè)備運(yùn)維帶來大量可使用信息,通過這些信號的組合，可以分析出很多的設(shè)備狀態(tài)問題。
(4)通信技術(shù)的發(fā)展，使我們信息高速公路不再擁堵，使設(shè)備狀態(tài)信息可以順暢流通，尤其是5G技術(shù)的發(fā)展，在可以預(yù)見的未來，VR技術(shù)、三維視覺、可視化模擬檢修等技術(shù)將在遠(yuǎn)程智能運(yùn)維中得到應(yīng)用，可以解決遠(yuǎn)程運(yùn)維的瓶頸問題。
(5)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，特別是大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,使我們在龐大的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、工藝控制數(shù)據(jù)、視頻音頻數(shù)據(jù)等多元異構(gòu)數(shù)據(jù)方面不再束手無策，可以翱翔在龐大的數(shù)據(jù)海洋中去獲取寶貴的信息,使得遠(yuǎn)程智能運(yùn)維可以順利實(shí)施。
(6)智能算法的發(fā)展，如遺傳算法、深度學(xué)習(xí)、群智能算法、最優(yōu)解算法等，使我們可以充分利用數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和決策,建立運(yùn)維系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)能力，使系統(tǒng)在運(yùn)行中不斷地提高分析判斷和決策能力。
以上的技術(shù)發(fā)展將給予遠(yuǎn)程智能運(yùn)維極大的技術(shù)推動力，這些技術(shù)本身已基本成熟，并在許多場合得到了應(yīng)用，因此現(xiàn)在建設(shè)設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺正當(dāng)其時(shí)。
5遠(yuǎn)程智能運(yùn)維展望
目前寶武遠(yuǎn)程智能運(yùn)維平臺還處于建設(shè)期，還處于試點(diǎn)和試運(yùn)行階段,按現(xiàn)有技術(shù)水平，預(yù)計(jì)建成后可實(shí)現(xiàn)以下功能：
(1)通過對寶武多基地的設(shè)備狀態(tài)信息獲取，利用智能模型及領(lǐng)域?qū)＜覍υO(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分類，篩選出異常設(shè)備并提供維修建議,并與設(shè)備管理系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致(隨著系統(tǒng)數(shù)據(jù)的增加，系統(tǒng)將越來越智能)。
(2)設(shè)備維護(hù)人員按照遠(yuǎn)程智能運(yùn)維平臺提供的維護(hù)、維修步驟進(jìn)行維護(hù)維修工作，所有維護(hù)工作細(xì)節(jié)全部數(shù)字化進(jìn)入系統(tǒng)，作為維護(hù)數(shù)據(jù)庫的一部分。
(3)系統(tǒng)對診斷結(jié)果、維護(hù)建議等輸出進(jìn)行評價(jià)，同時(shí)也對維護(hù)過程進(jìn)行評價(jià)，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。
(4)提供設(shè)備和產(chǎn)線健康指數(shù)，協(xié)助生產(chǎn)系統(tǒng)有目的地優(yōu)化各產(chǎn)線生產(chǎn)品種、規(guī)格。
(5)對各條同類產(chǎn)線進(jìn)行橫向比較，找出每條產(chǎn)線各自的設(shè)備薄弱環(huán)節(jié),提供改善建議。
(6)通過狀態(tài)數(shù)據(jù)和檢修數(shù)據(jù)找出產(chǎn)線中各類備品備件的短板，分析造成短板的原因并提出解決方案。通過消除短板提高設(shè)備有效利用率。
(7)通過設(shè)備狀態(tài)預(yù)測，提出備品備件需求，降低部件庫存。
(8)比較各品牌備件、部件的質(zhì)量、壽命和價(jià)格，提出最適合的備件部件品牌建議。
當(dāng)然，以上是可感知的功能，還有一些用戶不能直接感知的功能，如通過系統(tǒng)應(yīng)用，將系統(tǒng)中的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)、維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、檢修標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行智能優(yōu)化，并通過系統(tǒng)將知識進(jìn)行傳承與復(fù)制等。
另外，如果在VR、三維視覺、可視化模擬檢修等功能上線后，還可以提供維護(hù)維修工作的直觀模擬訓(xùn)練，充分提高設(shè)備維護(hù)過程的質(zhì)量和效率。
6結(jié)論
遠(yuǎn)程智能運(yùn)維是智能設(shè)備管理的必然發(fā)展方向，但要順利開展遠(yuǎn)程智能運(yùn)維工作，還有很多技術(shù)、管理難關(guān)需要破解。智能制造只有開始沒有結(jié)束，智能設(shè)備管理同樣如此。探索一條新的設(shè)備管理道路，一定會遇到許多問題和困難，因此需要設(shè)備系統(tǒng)全體同仁的理解、支持,更需要大家一起貢獻(xiàn)智慧和力量。
