工業4.0下的設備維護4.0模式初探

李軍國

（哈爾濱軸承集團公司 設備管理部，黑龍江 哈爾濱150036）

工業4.0下的設備維護4.0模式初探

李軍國

（哈爾濱軸承集團公司 設備管理部，黑龍江 哈爾濱150036）

針對世界范圍內興起的第四次工業革命浪潮，探討了設備維護4.0的相關知識及主要實現途徑，為建立智能化工廠進行了初步嘗試。

第四次工業革命；設備維護；智能化工廠；云計算；大數據

1 前言

2012年，德國提出了工業4.0的戰略，從而使人類社會已經跨入了一個前所未有的新時代，而“中國制造2025”的偉大構想，也描繪出了未來中國智能化工業的發展藍圖。基于云計算、大數據等核心技術，必須將先進的信息管理技術融入企業管理的各個方面，才能實現全面智能化，邁入真正的工業4.0時代。工欲善其事，必先利其器。在機遇面前，企業設備維護智能化管理是重要的一環，建立設備維護4.0正逢其時。

2 建立設備維護4.0的時代機緣已經成熟

建立設備維護4.0是現實的緊迫需求。一是無論哪個行業，設備都是高價值資產，并對整體生產運營有至關重要的作用。特別是剛性布局連接的產線設備、高風險設備、大型關鍵設備等的意外停機不但會影響交貨期，還會降低維修效率，增加設備連鎖損壞的風險，進而影響上下工序設備的正常生產，對企業而言損失重大。因此，設備維護必須享有優先級的待遇，而清晰準確的早期識別和干預計劃、設備維護策略的實施是保證設備良性運轉的重要保障。

二是云計算、物聯網、大數據、移動互聯網等新興信息技術的飛躍發展，引發了新一輪的科技革命和產業革命。德國推出工業4.0概念、美國實施“再工業化”戰略、我國擬定中國制造2025藍圖，都寄希望借助于信息技術發展來提升本國的制造業。制造業的提升必然是設備的智能化，那么工業4.0時代該進行怎樣的設備維護呢？這是必須面對和解決的嚴峻課題。

三是工業4.0將對設備管理產生巨大的影響。在工業4.0時代，各種終端設備、應用軟件之間的數據信息交換、識別、處理，通過互聯網完成工廠縱向集成和端到端集成后，整個工廠、甚至若干工廠間的設備形成互聯的網絡，呈現出人、機器、資源互聯互通的網絡化社會，高效的設備管理與維護是制造出高質量產品的前提，系統必將自動拉動所有人員進行設備維護（TNPM）。如何保障工業4.0中設備的可靠運行，是工業4.0設備維護管理很重要的一環，其唯一出路是適應社會發展及時建立設備管家體系，建立與工業4.0相適應的設備維護4.0 ，創新和完善以可靠性為中心的TNPM設備管理體系。

3 設備維護4.0特征及內涵

設備維護4.0的基本特征就是設備維護智能化，核心內涵就是“人+物聯網”，最終目標是建立設備管家體系。

首先，設備維護從概念上講是設備維修與保養的有機結合。每一次工業革命都帶來了設備維護的變革。工業4.0也好 “再工業化”及中國制造2025也罷，智能制造凸顯，對操作員的要求越來越單一化，而對設備維護員的知識掌握和綜合業務能力要求卻越來越高、越來越嚴格，完全摒除了現在的電工、鉗工、液壓工等的詳細分工，而是機電液能力集于一身；并且從知識結構的必備、維護用具的使用、數據分析及應用等多層次多角度對設備維護員提出了準入門檻。

在工業4.0的大背景下，與工業4.0相應的設備維護應該是具有“人+物聯網”的一種維護模式，是人通過物聯網獲得設備維護管理信息、維護字典、專家診斷系統，以及包括集合機器人在內各種智能工具的一種維護形式，即智能化維護設備。因此，在人員知識需求、維護技術、維護工具以及智能數據的應用等方面都有相應的要求，主要表現在以下幾個方面：

（1）維護人員的知識儲備。在設備維護4.0時代，一是要求維護人員要掌握機電液一體化的常規設備維護技術，特別要掌握通信技術、計算機技術、互聯網技術等；二是智能化生產還要求人必須擔當更有挑戰性的角色，如創新、規劃、監督和協調機器的運作等；三是維護管理人員除了掌握維護1.0～3.0階段需要掌握的本專業設備維護傳統知識與技能之外，綜合知識型員工是維護4.0對人員需求的熱點；因此工業4.0下的維護4.0將朝著更加專業化方向邁進，企業的維護模式、組織結構、員工素質等方面都將會變化，設備維護由專業設備維護公司向企業提供維護服務將成為主流方向（專業設備維護公司又是一個新的行業和經濟增長點）。

（2）維護技術的應用與創新。工業4.0下的設備維護4.0，迫使設備維護技術必然朝著以可靠性為核心，以計算機技術、信號處理技術、測試技術、表面工程技術等現代技術為依托，以設備狀態監測與故障診斷技術為先導，以機電一體化為背景，以滿足工業4.0智能制造的要求為目標，以不斷完善的維護技術為手段的方向發展。

（3）維護工具的應用與開發。工具作為生產資料的基本要素，對人類進步的重要性不言而喻，在工業4.0的進程中也必將涌現出許多新型的維護工具。在從手工工具經機器工具到智能工具發展的路徑中，智能工具將成為智能制造的關鍵競爭力，但智能工具也不可能是唯一的，將出現手動工具、機械工具、電動液動工具和智能工具并存、通用工具和專用工具并存、監視測量工具和維修工具大發展大繁榮的景象，所以在未來的設備維護4.0包括機器人在內的智能工具應用,將使智慧工廠成為可能。

（4）智能數據的監測與應用。維護4.0強調數據就是物質。在智能生產中各種智能設備的互聯互通可以隨時隨地感知、測量、捕獲和傳遞各類設備、系統或流程的信息和數據，將這些信息收集、儲存并整理分析進行交互和多方共享，從而更好地對設備管理和設備維護狀況進行實時監控，從全局的角度進行分析、確定方案并及時解決問題，使得設備維護工作可以通過多方協作來完成，真正全力推進TNPM設備維護，建立起適應設備維護4.0的設備信息化管理系統。

需要特別注意的是，設備維護管理是通過對設備的狀態監測、數據收集和維護指導等相關措施，保證設備正常運轉。建立MES設備維護管理模塊是設備維護在工業4.0中MES與維護4.0的專業接口。通過數據信息采集的精確性和完備性、傳遞的及時性和有效性、分析的正確性和透徹性以及應用的全面性和深入化，包括設備FMEA分析、備件FMEA及MTBF分析、技術狀態分析、可靠性評價、元器件的功能和性能評價、運行價值和績效評價等各類方法的應用，建立MMS數字化集成平臺，實現設備全壽命周期的最大綜合效益，最終降低設備維修成本，實現企業利潤最大化的終極目標。（MMS即移動測量系統、MES即生產執行系統）

4 建立設備維護4.0的途徑

4.1 設置設備“固有”的IT解決方案管理設備

（1）IT解決方案要以處理設備的維護保養信息為主線，凸顯設備FMEA作用，在設備制造的方案中輸入設備管理中需要的最大量的監測和報警信息，然后在使用中通過對信息的收集、存儲、統計、 綜合、查詢、報表輸出，及時為設備管理人員的決策提供全面精準的信息數據，提高設備維護效能，確保設備高效運轉。

（2）能夠實時監測和掌握設備的狀態，為預防維修（PM）、備件安全庫存、保養策略的完善等提供有力支撐。

（3）利用IT系統構建日常維護、校準、檢查的操作日歷，將預防維護工作鎖定在“必備工作欄”里，從而防止維護工作被工作人員遺忘或者被其他項目工作所影響。

（4）通過預防性的分析和預警，IT系統可以幫助維修人員提前制定關鍵的有針對性的預防維修措施，以防止停機的情況出現。而通過對預防維護的智能調度，企業可以有充分的時間為設備升級或更新做準備。

因此選擇適合的IT服務提供商、采用創新而專業化的IT解決方案對設備進行智能化的管理非常關鍵。高效的設備管理與維護是制造出高質量產品的前提，而融合了各種考慮因素的智能化設備維護方案，既能保護企業設備的高價值投入，又能夠及時發現問題，在問題更為嚴重之前就采取行動，這是設備故障管理的重要環節。因此要成功融入全球工業智能化的熱流之中，這一環節絕對不容忽視。

4.2 設備維護外包

(1)設備維護外包產業的誕生。隨著工業4.0步伐的邁進，現代設備構成越來越復雜，功能越來越強大，技術越來越先進，對設備維護的要求也越來越高，不僅需要越來越先進的維修技術，而且需要越來越多高水平的維管人員。而傳統的設備維修管理模式采用的是預防性維修的大修、中修和小修等設備檢修制度，企業的維修管理人員配置是以設備大修為基礎的，由于檢修周期的局限性造成設備維管人員配置臃腫，維修水平停滯不前。而在工業4.0下的設備維護4.0體制，企業僅靠自身資源難以滿足需求，必須采取更先進的管理模式與手段，綜合配置、充分利用社會上的設備維護技術和資源，獲得高質量、高效率、低成本的設備維護服務。在這種情況下，專業化設備維護服務的需求會急劇上升，設備維護專業化公司會應運而生，設備維護外包業務會迅速擴大并成為新興產業。

（2）設備維護外包的特點。這種設備維護外包作為業務流程外包的一種具體形式，是設備維護職能的社會化、專業化分工，成為設備維護的發展趨勢，讓最具優勢的單位承擔相應的設備維護職能（當然，這種外包維護既可能是整個廠房設備的維護也可以是幾條產線的維護或關鍵設備單機維護、還可能是設備專項維護如電氣系統維護等），是提升設備維護效能的有力手段。

（3）設備維護外包的益處。作為一種管理模式的變革，設備維護外包是企業降低設備維護成本、精簡維護機構、提高設備管理水平，進而增強競爭力的有效途徑。

4.3 建立設備保險機制

充分利用社會保險機構的作用，對關鍵設備、高風險設備、高價值設備進行設備維護外包外，再加一道保險，就是給關鍵設備和高風險設備上保險，花小錢得到大保障，從而大大減少由于設備突發故障而帶來的維修成本和停產損失。

4.4 設備維護4.0的終極目標

建立設備管家體系，做到“預知狀態，超前管理”，提高設備綜合效率最大化，從而提升企業的核心競爭力。

5 結束語

工業4.0時代的設備互聯屬性決定了設備維護工作不再是僅對設備單機開展而顯得更加復雜，因而設備管理與維護的流程將因此而發生巨大變革。應運而生的設備維護4.0能否適應工業4.0的發展需求，實現信息共享，優化流程是前提，建立數據與信息平臺是關鍵，運用維護管理系統MMS、專業化設備維護服務以及越來越完善的社會保險機制是基本路徑。

（編輯：王立新）

Discussion on mode of equipment maintenance 4.0 under industry 4.0

Li Junguo
(Equipment Management Department,Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China)

Aiming fourth industrial revolution wave worldwide, and the major equipment maintenance 4.0 knowledge and approaches were discussed, a preliminary attempt was conducted for the establishment of intelligent plant.

fourth industrial revolution; equipment maintenance; intelligent factory; cloud computing; big data

TG502.7

B

1672-4852（2015）04-0024-03

2015-10-26.

李軍國（1971-），男，高級工程師，部長.