物聯網技術在卷包設備維修現場管理中的應用研究

馬勝軍

摘要：設備維修的管理信息化體系內，設備維修現場數據采集重視度不夠，技術手段有限，帶來維修過程記錄不完整，嚴重地影響對于維修過程管理能力，從知識積累和計劃性維修的角度，需要一個全面可靠的現場數據采集體系。基于物聯網技術，以煙草生產中卷包車間的現場為實例，通過設備連線采集和二維碼標識識別采集，全面實現方便準確的故障定位、故障記錄、派工、執行、現場采集、結果反饋;完整的過程數據對后續設備運維管理，有很好的支撐作用。

關鍵詞：設備計劃性維修;現場管理;卷包;物聯網;二維碼;過程管理

中圖分類號：TP391.44? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2020）20-0123-02

0? 引言

設備管理的整個架構里，首先重視的都是設備資產的管理，重心是在于資產價值評價和計劃性維修，其次會著眼設備的數據采集，SCADA在線采集和在線狀態監控這個方面，是實施tpm全員維修管理和實時維修的基礎;最后視角會投向設備的安燈管理，實現部分現場管理。

1? 維修現場設備數據采集目標的定義

從整個維修管理信息化的角度看，維修現場的實際作業過程管理，目前來說是一個管理的死角。企業進行設備信息化管理落實到現場的實際操作和維修過程管理的階段，整體設備信息化水平就有了一定的高度，但缺少設備現場完整的維修記錄的事實，這個問題會嚴重的影響到設備維修中，關于故障辨識和判定、真實維修過程工藝、真實作業節拍和難度，對于相關的知識積累和現場作業管理，都會增加難度甚至是不可能完成的。

本文將著重討論如何運用物聯網的技術，在卷包車間設備維修現場中，進行全面的現場維修過程管理的應用。

計劃性維修主要目的是通過設備資產的管理，對備品備件、對設備維修的人力成本進行綜合的管理。管理重點是設備維修中所使用的人工、物料和對應的計劃性，按照一定的周期觸發維修任務，把大部分現場維修工作如維修保養實施和應急維修，通過維修工單管理來完成維修成本管控。

使用有計劃有準備的維修任務來減少應急維修行為，計劃維修的目標就減少停機時間。通過計劃性維修任務的對于人工投入成本和停機的預估，一方面控制住停機時間，把應急維修所處理的故障（設備停機故障）降到最低;另一方面，實現了對設備運行和運營的綜合成本的管理，評價設備的運行運營中，采購新設備、維修老設備、技術改造還是直接進行維護有了定量的評估標準。

應急維修是指設備出現了停機類的故障所需要的維修，不得不響應的緊急維修。應急維修在實際的維修實踐中，如果沒有很好的去進行計劃維修管理和知識積累，大部分故障都會呈現為應急維修，在傳統設備維修管理中，管理要求是維修人員幾分鐘到現場，幾小時去處理。這種方式是管理中無法避免的場景，一方面減少應急維修的比例，一方面通過對應急維修的及時響應來解決問題，就是通常的現場應急維修。

在完成了計劃性維修的體系，有EAM設備資產管理軟件支撐之后，管理目標是沒有應急維修，或者80%以上維修是計劃性維修和預見性維修。故障應急維修在整個的維修體系比例越低，說明維修的管理越好，意外始終是會出現，對故障的標準診斷和故障問題的分析，以及對應的維修工藝的標準化，就是應急維修的知識積累的重要組成部分。

設備維修管理其實包括以下的幾個方面內容，首先是故障的收集和故障的管理，其次是故障原因分析和故障原因管理，再次就是故障對應的解決辦法，定義對應的維修任務和維修工單。最后才是維修的過程，現場具體任務的派工，班長安排工人維修任務，工人現場維修過程的記錄，才是現場記錄的重點。

2? 物聯網在現場的采集內容

設備維修現場執行管理在卷包車間必須全面應用物聯網采集，物聯網采集首先是采集，第二是現場管理。

采集中又包括人工采集和設備連線采集。

2.1 人工采集的內容

人工采集是記錄維修相關人員在現場的活動。

采集內容可分成兩類，現場設備維修執行管理首先是維修任務本身的產生，任務觸發并不一定是現場采集的數據，但是作為現場采集的基礎，維修保養任務分成兩大類，一類是日常設備運行巡檢類的和計劃性維修派工，由設備維修系統定時產生發送到現場執行人員，另外一類是突發性的故障類，故障類任務是一個從現場故障觸發，通過故障判定，完成維修工單確認這三條來組成。

故障判定和維修工單確認應該是在知識積累里選擇成熟的定義來處理，或者交由設備專家來進行新故障和維修作業任務來定義。維修任務轉化為一個維修工單，更換配件，完成保養或者磨合操作。任務也應該分成兩類，一類是需要零配件的，一類是不需要的。

任務明確了，才能進行作業，對任務中的數據進行物聯網采集。

所以現場作業的物聯采集分成三件事來做。

一是派工，所有現場執行責任人是誰？有時候這個場景里只有一個維修人員，沒有班組長派工行為，那就是有一個默認派工。那么首先這個任務要分配給一個指定的人，這個人認可這個任務，責任人認可接受任務開始做整個任務的發起，派工是現場執行的發起。

二是過程采集，過程采集的內容理論上從任務的定義來分析，這個任務有多步驟的采集需求，參照做交通事故現場記錄，一個現場事故記錄需要一個正面照一個側面照一個遠景照一個近景照碰撞部位照以及相關人員證件5張照片，構成一個交通事故的現場。這5張照片可以提供交通事故的責任判斷依據。同理在設備維修中，按維修任務工單的作業要求需要哪些圖片，需要哪些文字的記錄，來幫助確認現場的維修過程和維修的狀態和結果。在以前維修任務中只有維修任務的操作要求，備品準備工具準備圖紙準備，沒有定義現場數據采集要求，無現場記錄要求，物聯網采集是一個有圖有真相的現場記錄，特殊情形下操作非常簡單，比如一個工序是拆一個螺絲，可能不需要記錄，拆20個螺絲，就一定需要記錄，拆掉的20個螺絲位置，螺絲按順序放的位置，安裝之后確認位置是否正確，這就是維修的過程記錄內容。

三是維修報工，從現場安燈系統管理的角度，還有個消燈的動作，維修工作完成后，有指定人員確認維修效果。

以上三條共同構成一個完整的物聯網的現場維修記錄。

2.2 設備連線采集的內容

從全感知的現場數據采集平臺的角度講，全感知是一個全面覆蓋數據采集，現場整體數字的數據管理平臺。

全感知=統一的數據采集平臺+物理測量值采集+作業數據生成。

統一的數據采集平臺是指現場所有數據的全面采集，并不預定義采集目標，而集中于對現場的全面采集。物聯網全面的意思主要對現場數據盡量不遺漏，不分使用目標的方式進行采集。以后對現場數據的應用，都應該通過統一的采集平臺-全感知平臺來獲取數據。

物理測量采集是采集的直接數值，如各種設備實時數據物理測量是采集的各種設備PLC的實時數據讀數，或者是人工掃碼的直接得到的二維碼值，或者是RFID值、條碼值和人工通過UI錄入數據等。物理測量的采集得到是一個傳感器值，比如電壓多少，電流多少，掃出的二維碼是多少？

把這些物理作為數據生成作業數據，掃了一個設備碼，再掃了一個實物碼，能夠得出一個作業憑證，是把某一個物料（實物碼）投料在這個設備上，這個就是作業數據生成。

物理測量值采集是一個大量的數據，那么生成業務憑證就變成實際的信息，就是信息系統可以理解的數據。全面采集、獲取測量值并且轉為作業憑證，這個就是全感知。全感知是數字化的真正基礎，數字化和傳統管控一體化的最大區別就是全感知。

設備連線采集SCADA就是全感知平臺中最重要的一個構成部分，如圖1。

SCADA所采集的數據中，主要有兩類，一類是和設備加工參數相關的設備工藝參數，主要用批次質量控制和管理;另外一類是設備運行狀態有關的，用于評估設備的健康程度和狀態的設備運行數據。設備運行數據就是在設備運行中，可以用來評估設備健康狀況的數據。

設備維修發生，一定是部分或者個別設備零件的狀態因為老化、磨損或者不當使用有變化，變化必然是一個漸變的過程，沒有斷崖式的設備損害。在每一個設備發生故障之前，一定是有一些指標會偏離它的正常值，采集的設備運行數據，就是能夠代表設備運行指標的一些值，比如設備的電壓、電流、抖動、振動等等這些數據，包括對應的產品質量SPC的統計品管的數據，全感知平臺所采集的代表設備運行狀態的數據，都是說明了一些設備的狀態，這一類數據在企業的智能車間的管理中主要都體現在設備維修的管理層。

3? 物聯網采集在設備維修現場管理的價值

①設備維修的過程記錄，實際維修步驟記錄，維修人員、工藝、備件、工具的記錄是后期知識積累的主要依據，只有完整的從故障現象、故障分析到維修的工藝的全記錄，才能最好地分析設備的預見性維修方法，最終形成有效的維修知識庫，從而全面提升維修現場的管理能力。

②設備過程數據采集的數據，是設備周期、設備運行時間、設備故障感知的主要依據，是計劃性維修的計劃周期的觸發數據。

③設備維修的大數據分析，可以基于最優化實踐。每一個故障的備件更換周期，都會呈現為其它類似項目的周期評估的依據，同樣每一個故障的發生，在發生前合理周期內的設備數據，也將成為設備故障預警的主要數據來源。

綜上所述，運用物聯網采集技術，全面采集設備維修現場的各類數據，從設備連線采集和LOT采集的各種數據，是保證設備維修的知識發現、知識積累和智能管控的主要數據支撐，是現場的一個重要環節。

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