設(shè)備智能運(yùn)維在軌道裝備制造業(yè)的探索與實(shí)踐

倪寶成

（中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司，江蘇 南京 210031）

設(shè)備智能運(yùn)維是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、信息化的快速發(fā)展而形成的一種科學(xué)的設(shè)備管理與維修方法，其核心是：應(yīng)用感知和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、傳輸和處理；應(yīng)用算法技術(shù)對(duì)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比對(duì)和計(jì)算；通過大數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，通過對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行量化診斷和評(píng)估，精準(zhǔn)定位設(shè)備潛在故障病灶并預(yù)測(cè)過程趨勢(shì)，為設(shè)備預(yù)知維護(hù)和修理提供智慧決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理由被動(dòng)防御轉(zhuǎn)為科學(xué)管控、設(shè)備維修由事后搶修轉(zhuǎn)為事前預(yù)案。設(shè)備智能運(yùn)維的探索與實(shí)踐，為軌道交通裝備制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供了可靠的裝備保障。

1 設(shè)備智能運(yùn)維的基礎(chǔ)、平臺(tái)和載體

1.1 支撐智能運(yùn)維的基礎(chǔ)——狀態(tài)監(jiān)測(cè)

設(shè)備的狀態(tài)變化直接決定設(shè)備的運(yùn)行結(jié)果，將設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)作為設(shè)備智能運(yùn)維的基礎(chǔ)，應(yīng)用感知檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行過程監(jiān)控和在線跟蹤，并通過大數(shù)據(jù)分析比對(duì)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)做出健康診斷，為掌握設(shè)備劣化趨勢(shì)、早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在故障，提供科學(xué)依據(jù)。

1.2 實(shí)施智能運(yùn)維的平臺(tái)——智慧決策

推行智能運(yùn)維的目的就是屏棄“計(jì)劃維修”模式易造成設(shè)備過剩修理的弊端，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障發(fā)生規(guī)律，制定設(shè)備運(yùn)維自主判定“闞值”，建立故障綜合分析模型庫(kù)、故障預(yù)警與預(yù)防性維修策略庫(kù)。

當(dāng)設(shè)備監(jiān)測(cè)參數(shù)出現(xiàn)超過常態(tài)波動(dòng)范圍的數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)給出設(shè)備健康評(píng)估告知、剩余壽命預(yù)測(cè)、輔助設(shè)備管理技術(shù)人員在充分掌握設(shè)備劣化狀況的基礎(chǔ)上，預(yù)先制定詳細(xì)的維護(hù)維修方案，利用生產(chǎn)窗口期，通過手術(shù)的方式對(duì)設(shè)備故障病灶實(shí)施精準(zhǔn)切除，及時(shí)消除設(shè)備潛在故障隱患，提高設(shè)備運(yùn)行本質(zhì)可靠度。

1.3 提升智能運(yùn)維的載體——生態(tài)改善

通過“數(shù)據(jù)+平臺(tái)+服務(wù)”的模式優(yōu)先培育“智能運(yùn)維”生態(tài)圈，一是以中國(guó)設(shè)備管理協(xié)會(huì)發(fā)布的《設(shè)備管理體系要求》（T/CAPE 10001-2017）為標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)出“智能化設(shè)備能源管理”軟件，為智能運(yùn)維生態(tài)圈培育出適宜的“土壤”；二是通過市場(chǎng)化運(yùn)作的方式選擇維修資質(zhì)、能力、業(yè)績(jī)一流的供應(yīng)商，為智能運(yùn)維生態(tài)圈提供充足的“陽(yáng)光”；三是建立一支管理精益、技術(shù)精湛、創(chuàng)新進(jìn)取的專家團(tuán)隊(duì)，為智能運(yùn)維生態(tài)圈提供充足的“水分”。四是將智能運(yùn)維延伸到公司產(chǎn)品的售后服務(wù)，通過組建產(chǎn)品服務(wù)事業(yè)部，為用戶提供產(chǎn)品智能運(yùn)維延伸服務(wù)，與用戶共同打造“制造+服務(wù)”智能運(yùn)維生態(tài)圈。

2 設(shè)備智能運(yùn)維實(shí)施方案

2.1 設(shè)備運(yùn)行智能化管理

組織開發(fā)出適應(yīng)設(shè)備智能運(yùn)維要求、可復(fù)制、可推廣的“智能化設(shè)備能源管理”信息系統(tǒng)，主要包括：

（1）設(shè)備技術(shù)信息采集管理規(guī)范（包含：出廠信息、安裝驗(yàn)收信息、維護(hù)信息、保養(yǎng)信息、修理信息、改造信息）。

（2）設(shè)備技術(shù)狀態(tài)量化評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（包含：在線監(jiān)測(cè)偏離值、標(biāo)準(zhǔn)值、判定值，離線監(jiān)測(cè)偏離值、標(biāo)準(zhǔn)值、判定值）。

（3）設(shè)備點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備巡檢標(biāo)準(zhǔn)。

（4）設(shè)備故障自動(dòng)報(bào)修、原因分析、改善提升、知識(shí)管理。

（5）關(guān)鍵設(shè)備智能點(diǎn)檢、智能維護(hù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)智能分析、預(yù)知維修過程管控。

2.2 設(shè)備狀態(tài)智能化監(jiān)控

通過傳感、互感、圖像、數(shù)據(jù)采集、PLC 數(shù)據(jù)、點(diǎn)檢巡檢等手段，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行在線采集、自動(dòng)監(jiān)控、適時(shí)傳輸、視頻和移動(dòng)終端顯示、異常報(bào)警、大數(shù)據(jù)分析，實(shí)時(shí)掌控設(shè)備的在線運(yùn)行狀態(tài)。

如，車體油漆噴烘房設(shè)備狀態(tài)智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過模擬量和開關(guān)量等工控?cái)?shù)據(jù)采集36 組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，由內(nèi)置于云服務(wù)端的狀態(tài)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理和閾值判斷，為智慧決策提供根據(jù)。具體運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)如表1 所示。

表1

2.3 設(shè)備維修智慧決策

智能運(yùn)維的核心就是運(yùn)用狀態(tài)智能監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和信息，通過分析、比對(duì)和軟件自學(xué)習(xí)功能，制定科學(xué)合理的維護(hù)維修方案，達(dá)到對(duì)設(shè)備實(shí)施精準(zhǔn)維護(hù)、精確維修的目的，使關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)始終處于受控管理要求。

（1）制定智能維修方案。依據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)控、數(shù)據(jù)積累、實(shí)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值偏移量的變化趨勢(shì)、點(diǎn)檢巡檢記錄等，組織設(shè)備技術(shù)人員和有經(jīng)驗(yàn)的維修人員量身定制維護(hù)方案，并根據(jù)方案做好備品配件和其他各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

（2）確定智能維修時(shí)間。智能維修時(shí)間的確定由下列3個(gè)因素決定：一是方案實(shí)施前的準(zhǔn)備工作是否到位；二是設(shè)備現(xiàn)有狀態(tài)距離剩余壽命的最短時(shí)間極限；三是與生產(chǎn)部門確定的作業(yè)計(jì)劃實(shí)施“窗口期”。

（3）智能維修效果評(píng)估改善。維修項(xiàng)目完成后，除按正常程序?qū)ζ湓O(shè)備技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)收確認(rèn)外，還必須增加下列評(píng)估改善內(nèi)容：

①智能維修方案制定的精準(zhǔn)性（含設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際磨損量、損壞程度是否相一致）；

圖1 在線監(jiān)測(cè)部位

②對(duì)產(chǎn)生設(shè)備“劣化”趨勢(shì)和“潛在”故障的原因給出設(shè)備健康分析評(píng)估報(bào)告（含原因分析及防范措施）；

③綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘、深度學(xué)習(xí)、生命周期、標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)、工作環(huán)境等信息對(duì)設(shè)定的“閾值”進(jìn)行修正，建立故障綜合分析模型庫(kù)、故障預(yù)警與預(yù)防性維修策略庫(kù)。

3 結(jié)語(yǔ)

設(shè)備智能運(yùn)維的探索與實(shí)踐，為設(shè)備全壽命健康管理、設(shè)備隱患早期發(fā)現(xiàn)和診斷、設(shè)備故障預(yù)測(cè)修理提供了一種科學(xué)的解決方法。經(jīng)對(duì)智能運(yùn)維項(xiàng)目實(shí)施的設(shè)備統(tǒng)計(jì)，設(shè)備完好率由項(xiàng)目推行前的91%提高到99%，設(shè)備故障停機(jī)率由項(xiàng)目推行前的0.9%下降到0.1%，設(shè)備修理費(fèi)用比項(xiàng)目實(shí)施前降低20%，為企業(yè)推進(jìn)智能制造、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展提供了可靠的裝備保障。

圖2 數(shù)據(jù)在線采集

圖3 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸

圖4 在線運(yùn)行狀態(tài)

圖5 設(shè)備維修智慧決策