MRO中的設備維修——再訪我國著名的PLM專家莫欣農教授

本刊記者/嚴進軍

莫欣農，畢業于清華大學工程數學力學系流體力學專業，后續攻清華大學力學系動力學與控制專業碩士學位。先后參加水利建設、船舶制造、衛星總體設計、CAD/PDM系統開發和應用、組建合資計算機公司、擔任外資軟件公司顧問等工作。現為清華大學軟件學院兼職教授，擔任國家863計劃的PLM通用業務參考模型、實施效益評價和實施方法論研究課題組組長，參與國家863計劃的MRO課題研究。

編者按：在本刊2010年第8期和第9期的《專家視點》欄目中，刊登了本刊記者就MRO話題對國內幾位專家的專訪，在一定范圍內引起了熱議。讀者普遍關注的問題是，MRO是不是僅限于應用在航空、高鐵等行業中？它對我國其他行業大中型企業是否有所幫助？尤其是在設備管理和設備維修方面的應用。本刊記者就這些問題再次專訪了莫欣農教授。

記者：莫老師，您好！您作為全國著名的PLM（ProductLifeCycleManagement，產品生命周期管理）專家，首先請您從研究MRO （Maintenance，Repair，OverhaulandOperation，維護、修理、大修和運行）的角度給我們的讀者談談設備維修。

莫欣農教授：我從1968年清華大學畢業到文化大革命結束重回母校讀研究生之前，一直在企業的基層第一線工作，對設備的維護保養和修理有著直接的體驗，所以也一直關注設備維修理論的發展。當時，我所經歷的還是定期修理的時代，經過幾十年的發展和變化，逐步出現了視情維修、預防性維修和預測維修等模式。進入21世紀后，設備的信息化程度大幅度提高，不僅提高設備的性能，同時增強設備運行狀態的透明度。因此，各種維修模式在信息化系統的支持下達到了一個更高的階段，我們稱之為信息化維修。它的主要形式表現在以下三個方面，一是以可靠性為中心的維修，二是基于狀態的維修，三是基于性能保障的維修。

我重點談一談第三點。設備制造商擁有完整的設計、制造和維修知識。一旦制造商能夠及時獲得用戶使用設備的運行狀態信息，就可以為多個用戶合理安排維修計劃，優化備件的生產、儲備和發運，從而最大限度降低設備用戶的維修成本。因此，通過“設備保障集成方”負責各類設備的全壽命保障，促進用戶和各個合同商的合作，實現優勢互補與風險共擔，從而在更加經濟的條件下確保設備在壽命周期內實現預定的完好率目標。換句話說，設備用戶將維修服務外包給專業服務商或設備制造商，既可以有效地保證設備完好率，又能降低維修成本，同時設備制造商能夠及時了解設備實際運行情況，有利于加快改進設備性能，進一步提高設備完好率和降低維修成本。

記者：全生命周期管理包括設備從設計到退役的各個階段，MRO作為支持系統是怎樣解決設備中期 （MOL）階段中維修問題的？

莫欣農教授：全生命周期管理的中期階段也稱使用維修階段，俗稱服役階段。該階段的核心就是設備管理，主要包括設備臺賬、運行管理、設備維修三大方面。其中設備維修管理涉及維修知識、維修計劃、維修執行、維修物料等管理。根據預測維修理論，維修計劃離不開設備運行狀態的采集、維修策略的判斷、故障的預測、維修過程的規范和監督、維修物料的管理、設備及其關鍵部件的跟蹤與追溯等信息。因此，支持信息化維修的MRO系統應該由以下幾部分組成。

一是基礎數據管理。設備臺賬、設備使用維修手冊、設備BOM結構等數據是管理的基礎。同時還要提供與故障預測和其他企業信息化管理系統集成的接口。在維修活動與生產計劃發生沖突的時候，往往需要設計制造部門提供設備原始的標準和制造的質量，以便決定維修活動是采用提前還是延后的方法來避開沖突。因此，MRO系統的基礎數據應該包括設備設計和制造生命周期中與維修相關的知識。這就是面向全生命周期的設備維修管理的由來。

二是維修需求管理。維修手冊中的各項維修條例必須按照結構化的知識重新組織，從而便于計算機按照指定的邏輯自動進行判斷。每一項維修通常包括維修的對象、相關的生命特征參數、對應的判定標準和維修活動、具體維修工藝的作業任務和該維修需求有效的范圍。

三是維修計劃管理。針對每臺設備或設備中具體的維修部件，按照指定的時間或時間段，由計算機根據當時設備的生命特征參數，依據對應的判定標準計算出符合條件的維修活動和每項活動對應的維修工藝。將同一時間段的維修活動包含的全部維修作業任務進行同類項合并，再結合生產進度的節奏，維修物料和人力資源的準備狀態，選擇合理的維修時間，編制具體的維修工單。一旦維修計劃和生產計劃發生沖突，通常是提前或延后維修計劃。此時合理的改變必須參照設備設計時的原始依據，結合設備實際運行的環境才能做出合理的判斷。

四是維修執行管理。工單一旦下達到維修執行部門，維修任務的關鍵節點，包括領料和工具返還、填寫報工單、驗收確認、維修中設備結構變更、發現異常情況的報告等均在系統工作流程的監督和跟蹤下完成。每個維修對象在其整個壽命周期中經歷的全部維修記錄均與其履歷表捆綁在一起。

五是維修物料管理。設備及其關重件的申請、采購、到貨、檢驗、調撥、物料和工具的申領與返還等業務均有維修物料管理模塊負責完成。同時，結合維修計劃編制物料需求計劃、管理供應商等業務也是管理的重要內容。

六是運行數據管理。日常班組運行記錄、設備日常保養等數據反映了設備的運行狀態。按照企業自行定義的格式，將設備運行數據和具體的實際對象緊密聯系在一起，一方面為維修計劃提供原始的狀態信息，同時也為后來進行數據挖掘，發現提高設備設計性能，完善維修服務水平等機會提供堅實的基礎。

記者：關于MRO的話題，我刊在2010年第8期和第9期刊登了對您和幾位國內著名專家的專訪文章，也引起了一定范圍的熱議。我們的讀者中大部分是國內大中型企業的管理者和技術人員，他們的企業已經投入使用了ERP、EAM等用于設備管理的信息系統，而且效果不錯。我的問題是與之相比，MRO有什么可以借鑒的地方？

莫欣農教授：ERP和EAM側重于用計算機技術代替人工操作，大大提高操作效率。MRO則采用信息化理論，將過去人工管理不到位的地方也納入統一的管理范疇，從而改變管理流程，提高整體管理水平。我認為MRO與ERP、EAM的最大區別就是把維修的知識管起來了。我們這里所說的知識不僅僅是通常意義的書本知識，其核心有兩個方面。一是設備購進時隨機帶來的使用手冊，這是設計人員制定的、落實到紙面上的條例和規定。比如設備按使用時間、里程（如汽車）、產量、機件磨損程度等劃分不同階段，指定不同的維修等級。這些用自然語言寫的條例，只有在使用人員掌握后才能算是知識。現在計算機要把條例變成一種規則。首先把自然語言用形式化、結構化的格式（這種格式是沒有二義性的）進行描述，根據設備生命特征的參數（如時間、尺寸、壓力、溫度等）和維修事件制訂出一一對應的規則。二是記錄設備的運行數據和維修結果數據。這些數據反映設備生命特征的參數，以前是記錄在紙上的，現在把它輸入計算機，根據規則將生命特征參數去比對已經設定好了的維修事件，然后由計算機系統通知操作人員在什么情況下做什么具體工作。這就是我們所說的使用計算機語言和規則的知識。這里補充一點，技術人員大腦中可以用自然語言表達的維修經驗，也可以采用上述方法使之形式化、格式化并用計算機表現出來。這種知識變得十分快捷有效，可以大大地提高操作人員對設備實時運行狀態評估的準確性、提高維修人員判斷和排除故障的效率、指導和監督維修過程的規范化。這種知識積累的越多，企業的設備管理就越完善、越高效。

記者：MRO是國家的863項目，定位于先進制造技術領域，主要針對軌道交通、航空等行業大型復雜設備，那么對于我們讀者所在的其他行業和企業是否有推廣價值？

莫欣農教授：是的，MRO是在2009年列入國家“十一五”863計劃的重點項目，要在軌道交通、發電設備、航空運輸和軍用飛機等四個方面開展應用工程驗證。但不意味著MRO只限于上述四個行業，完全可以推廣到其他領域和行業。清華軟件學院在國家863計劃的支持下已經開發出了一個通用的MRO支持系統，不同行業的企業可以在這個平臺上定制符合自身設備管理要求的MRO系統，實現多種維修模式的綜合管理，創造維修服務的新價值。我在這里介紹一個我國首例自主MRO項目，可能對大家全面理解MRO有所幫助。

山西省唐安煤礦是個年產150萬t的中型企業，礦區面積30km2，分布的設備共有500多種型號，1700多臺，包括大型的綜掘機、風壓機、提升機、立輪機、電力設備、監控系統等，其中60%安裝在地下礦井里。平均每年設備維修調撥有1000多次，涉及700多臺套。礦區大型設備多，并不都精密；操作管理人員文化水平參差不齊；部分設備安裝有監控系統，信息系統中有辦公、財務、備件庫存等子系統，相互處于信息孤島狀態。唐安煤礦和清華大學軟件學院合作完成了“煤礦裝備維修、維護和大修（MRO）支持系統開發及應用研究”項目，在通用平臺上為該煤礦量身定制MRO系統進行管理設備臺賬、運行記錄和維修活動后，維修成本降低30%，設備平均使用壽命延長10%，減少故障停產100h。新的MRO系統能集成原信息系統，使各子系統的功能得到補充。山西省科委組織專家組評審一致認為該項目整體達到國際先進水平。

記者：請您展望一下MRO的發展前景。

莫欣農教授：傳統的MRO是對設備進行各種維護、修理、大修等生產服務活動的總稱，主要關注大型復雜裝備的維修與管理。在國家當今轉變經濟發展方式的大形勢下，新經濟模式、新制造模式和新技術特征必然對傳統MRO技術提出了新的挑戰。近年來，MRO技術已經越來越多地受到產業界、學術界和政府有關部門的關注，對現代MRO理念、方法和技術的探索也逐漸成為新的研究熱點。制造企業逐漸將生產設備的維修轉包出去，將自己產品的維修服務納入到生產計劃之中，將產品的價值鏈從前端的生產制造向后端的維修服務延伸，從而促使設備維修模式逐步發生本質的變化。風力發電和高速機車等將是我國在“十二五”大力發展的新興產業。在這些產業推廣MRO技術將有利于推動從中國制造向中國創造，從生產制造向生產服務等二項重大的戰略轉移。

2010年4月17日，由清華大學軟件學院等單位主辦的“首屆全國復雜裝備MRO技術與應用研討會”獲得了成功；2011年5月，我們計劃在清華大學召開第二屆研討會。我們將在會議上介紹更多的案例和經驗，歡迎各企業的領導和專家前來指導和研討。

（注：文中所列舉的山西省唐安煤礦案例請詳見本刊P21的《煤礦設備MRO支持系統設計與實現》）