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观点 | 智能制造时代下的设备管理

发表时间：2022-10-17 17:05作者：陈子烨

设备就是企业生产的工具，任何生产都离不开设备，设备的重要性不言而喻，设备的管理水平，标志着一个企业现代化的程度。

随着现代生产模式要求设备的高运转能力，其一旦发生事故导致的损失就会越来越大，所以我们有必要对设备管理进行重视。

那么该如何进行设备管理呢？现在大多数企业的设备管理又存在哪些问题呢？又该怎么提高设备管理水平呢？

下面让我们从问题出发，共同探讨如何提升设备管理。

一、困惑问题

对于目前多数企业在进行设备管理时，难免会产生以下困惑和问题：

1.哪些设备是必要采购的，哪些是非必要采购的，该如何制定采购计划？设备采购选择哪个厂家，哪个厂家的设备性能好，故障率低。

2.设备资产信息是否滞后，账实管理是否一致，设备档案是否完整，更换的备品备件能否追溯。

3.设备定期保养，为什么故障率仍然还是居高不下？

4.设备发生故障后如何快速的找出解决方案，快速恢复生产？

5.设备管理人员和运维人员是否按照要求和规范进行了点检和保养？

6.工厂闲置的设备如何处理？设备的健康状态判断是否准确可靠？

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面对以上问题和疑惑，不难发现这是绝大多数企业共有的问题，那么该如何去合理解决这些问题，让设备管理更上一层楼呢？我们继续往下看。

二、解决思路

笔者认为，采用“五化融合”的手段，去解决设备管理的根本问题：

体系化：引入国内外、行业内的先进管理的理念，如全面生产维护TPM，设备综合管理，建立符合企业发展的设备管理高效运行体系。

流程化：借助信息系统规范管理重点流程，通过业务驱动流程，通过数据处理流程，提升整体流程效率。

标准化：建立可执行、可监督、可评价的设备管理工作标准（如点检、保养、维修、技改等），指导设备作业执行，保证工作效果。

信息化：通过信息集成实现设备信息的动态化管控，与设备运行信息、生产加工信息建立紧密联系，靠数据说话，为管理、决策、评价提供数据支撑。

智能化：汇聚海量设备信息，结合工业Know-How进行科学的数据分析，实现设备管理的全面智能化模型。

总体来说，通过信息系统将体系化、流程化、标准化固化下来，通过智能化的手段，实现设备管理的提升。下面将从信息化去介绍设备管理的提升。

我们将设备管理按照设备寿命划分阶段，分为设备前期管理，设备规划管理、设备运行管理和设备后期管理四个阶段：

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1.设备的前期管理

设备的前期管理指设备的规划、采购、安装、调试和验收环节，设备前期管理阶段决定了设备LCC(寿命周期)费用的80%，直接影响了企业的成本和利润，但是在设备前期管理阶段，可以改善和控制的地方较少，从下图可以看到，新安装的设备故障率比较高，有时半年一年都正常不起来，我们称之为初始故障期；以后就进入一个稳定的低故障率时期，称之为偶发故障期；5年至8年以后，由于设备老话，损害，设备故障率又开始升高，称为耗损故障期。

因为运行中期失效率比较低，故障较少，比较稳定，所以我们需要在中期好好利用设备，通过运行维护、状态检测和维护保养等手段在中期管理起来，后期通过定期的保养直到报废。所以设备管理的重点在中期设备运行阶段。

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2.设备规划的统筹管理

在设备规划阶段，可以通过信息化手段，去对设备的整体情况进行把控。例如通过设备管理系统建立设备资产台账，建立企业的设备画像（设备的具体位置、设备数量、设备状态），判断企业现在设备的资产情况。通过IOT平台监控设备整体利用率和设备监控状态，建立设备运行状态，判断设备是否需要采购。通过MES系统对设备生产率、设备合格率、设备故障率和设备维修成本进行监控，建立设备的评价指标，判断设备买多少，如何选型的问题。

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3.设备的运行管理

设备运行管理发展历史

设备运行管理的行业发展级别可划分为4个阶段：

1. 事后修：事后出现故障再进行维修，当设备发生故障或失效时进行的非计划性维修。

2. 预防修：预防维修，它是设备的预防医学，即实施定期的点检及早期维护，包括计划检修和定期检修两种方式。其中计划检修是以设备修理周期、结构和复杂度系数等一套定额标准为主要依据，采用强制预修理的手段，即按计划周期图表对设备进行修理。定期维修是以设备日常点检和定期点检为基础，依据点检发现的缺陷，及时编制检修计划，对设备进行修理、排除隐患，恢复设备的性能。

3. 状态修：全员参与，过程中实时对设备状态监控，实时的定期点检，发现状态有问题时，形成维护保养，结合知识体系和移动化。

4. 预测修：依据对设备运行状态的监测、预测和判别进行维修决策，通过AI、人工智能和大数据等技术手段，建立设备健康模型，对设备进行预测修维护。其产生条件是科学技术领域向着分化和综合方向发展，对设备管理，不仅有各种理论作为指导，而且有监测和诊断的科学技术手段作为基础。同时，设备管理也向着社会化、专业化和国际化发展，出现运行人员参与检修的趋势。

设备运行管理价值流分析

首先我们对设备运行管理的价值流进行分析，可以看到，对比预防事后修、适时定期修、预防定期修、状态修、预测修等几个方式分析，事后修对生产影响程度最高，发生设备异常风险的概率也最高；预测修对生产影响的程度最小，发生设备异常风险的概率也最小。

对于现在制造企业来说，小部分处于故障修的阶段，设备发生故障或性能降到合格水准以下时再进行维修；大部分企业在预防修的阶段，可以通过一些信息化手段去制定设备维护计划，通过经验可以合理调整设备维护计划，能够实现设备点巡检、保养管理。

随着世界经济全球化和多元化的发展，市场也逐渐从卖方市场向买方市场转变。面对复杂多变的个性化市场需求，企业感受到前所未有的巨大竞争压力。企业之间的竞争也不再是单纯的价格竞争，而是表现为以产品设计、质量、成本、交货时间、对顾客需求的反应速度、售后服务、供应链等为中心的综合实力的竞争。

很显然，传统大规模生产模式下的管理思想和管理手段己不能满足目前生产实际的要求，因此各制造企业纷纷把目光投向了更适用于小批量、多品种、低消耗的生产管理模式。

这种生产管理模式对于生产的负荷要求更重，对设备的效率和稳定运行更加严格。不仅预防修的设备运行管理无法得到有效的保障，需要向着状态修去转变，以及在实现状态修后，未来可以基于机器学习和人工智能等技术的完善，进而实现预测修。

状态修，基于信息化系统，可以通过对设备运行参数数据的实时采集，实现设备的OEE分析，可以基于设备故障分析建立设备故障知识库，对设备运行管理进行改善和维护，基于设备的运行状态，实现基于设备运行状态检修的闭环管理。

预测修，基于机器学习、人工智能等技术，实现设备运行模型的自适应，自优化。

设备状态修模式建立的解决思路

通过信息化系统，对设备进行台账的管理，状态监控、闭环设备运行管理、故障知识库、状态数据分析等，实现设备的状态修。

✦基于设备台账的维护：基于设备的台账进行动态维护。

✦基于信息系统进行状态监控：通过MES生产系统和IOT，实时获取准确的设备任务和设备的运行状态。

✦基于在线监测的闭环设备管理：基于设备在线状态监测与阈值设置，自动根据状态触发设备维护维修流程，对设备维护维修过程进行闭环管理。

✦设备故障知识库，基于设备维护维修过程的数据积累，实现设备故障知识库的汇编，为维修方案和健康诊断提供支撑。

✦设备状态性数据分析，基于设备状态的规律分析和预测，为未来目标奠定基础。

状态修关键点是以设备运行状态为基础的预防维修，它需要通过监测手段来掌握设备的工作状态，并根据状态监测和诊断技术所提供的信息，对照状态标准分析确定设备是处于正常状态还是异常状态，在信号设备状态临近失效控制线，但尚未故障时进行适当和必要的维修，做到既不失修也不过剩修。该修的要修好，不该修的不乱动，使设备处于可靠受控状态。要在保证设备可靠性的条件下，提高维修效率，降低维修成本，让设备在最经济的适度维修下，发挥全部功效，达到最佳的投入产出经济效益。

设备信息化管理规范的闭环

通过设备管理系统对设备维护策略进行定义，可以对时间基准和状态基准进行维护，何时进行保养点检工作，时间循环是多少。

通过IOT系统对设备信息进行一个实时的采集，包括对设备的开停机状态、负载时长、关键参数等信息。通过MES系统对生产信息进行采集，包括生产的数量、产品质量指数、故障代码等信息。IOT和MES将信息传递给设备管理系统，设备管理系统基于实时台账信息，去对设备状态和阈值进行一个判定。

设备管理系统基于判定，对有故障或需要进行点检保养的设备进行维修任务的创建，可以对维修任务进行配置，包括维修任务的维修标准、检查项、备检清单等信息。

设备运维人员可以基于PDA进行点检保养或维修，可以对维修作业信息进行记录，记录检测结果、设备诊断信息以及备件更换信息等。

最后通过系统对设备故障进行汇编，汇总故障代码、部位代码、原因代码和相关的维修方案等信息，形成维修维护知识库。基于维护维修知识库，可以对于策略定义、阈值判定、维护作业和维护执行进行修正过程和对一些设备异常进行智能诊断，形成闭环过程。

4.设备的后期管理

设备后期管理主要是对设备的数据进行分析，判断设备是否进入了耗损故障期，设备是否报废处理；如果性能指标良好，继续使用产生的废品的成本，改造的成本，改后新买设备的成本，后期运维成本以及投资回报比等。

例如通过设备故障率曲线和特征值监测法等，对设备进行健康诊断，判断设备的剩余寿命与劣化情况。通过设备性能指标、综合成本估算、工艺符合分析、折旧率等，对设备进行统筹分析，判断设备是否提前报废还是改造或者挪用。通过设备故障记录、设备保养记录、零部件更换记录、改造记录等数据，建立设备档案，对所有设备情况记录在案。

三、价值体现

通过对设备全生命周期管理，对于不同企业人员，有着不同的影响和帮助。

领导人员：

降低了企业设备管理与维修成本，提高了企业投资回报率，可以更清楚更直观的看到设备相关管理数据，为管理决策提供有效支撑。

车间管理人员：

设备的信息实时、透明、可追溯，降低了管理成本，提升了管控效果。

设备维修人员：

维护维修任务透明化，提升了工作效率，通过知识库，降低了工作难度。

生产人员：

设备停机时间少，可以高效的进行生产任务，保障了生产工作正常进行。

四、展望未来

在实现状态修后，设备管理未来要朝着“预测修”去发展，基于人工智能、AI视觉识别、数字孪生、大数据等技术，建立设备健康状态模型，基于自适应和自诊断，对设备管理加深智能化的应用。

总结

本文对当今企业在智能制造转型的道路上，设备管理该如何进行提升，从不同设备的生命周期管控进行了详细阐述，相信大家对设备管理有了更深的认识。

在对制造工厂来说，设备是生产的核心，没有了设备就没有生产。在智能工厂建设中，设备管理不能作为可管可不管的一部分，需要对设备管理进行重视，通过必要的信息化手段，让设备管理更科学，更智慧。

设备管理离不开生产数据和设备实时信息的采集，未来，设备管理信息化要与MES系统和IOT进行深度集成，应该采用基于一体化平台的MOM系统，佰思杰MOM系列产品包括PMC、APS、MES、WMS、LES、QMS、EAM、IOT等多个模块，避免了不同系统之间的集成和数据交换问题，从数据上统一了标准。MOM完整覆盖企业制造运营全生命周期的计划管理、生产管理、质量管理、仓库管理、物流执行、设备管理、修造管理等业务环节，使各业务衔接紧密，实现实时互动，拉动生产。