機械設備全生命周期管理分析

何志強 HE Zhi-qiang

（中國水利水電第八工程局有限公司，長沙 410000）

0 引言

現代工程建設行業中，機械化作業模式十分常見，大量的、大型的機械設備使用，可有效加快作業速度，并使得大規模、復雜性的建（構）筑物施工成為可能。然而，機械設備的廣泛使用也對其管理工作提出了更高的要求，結合相關工程經驗分析可得，機械設備管理不當，不僅會影響工程質量、工期，甚至會危及使用人員的生命安全。為進一步提高機械設備管理水平與使用效益，全生命周期管理的理念逐漸被運用在此領域，其涵蓋了設備從設計生產到回收利用的全過程，能夠實現全方位的覆蓋管理，顯著減少機械設備不可逆的破壞情況發生，可監控機械設備的安全、高效使用，保障機械設備的使用壽命，這對我國工程建設事業的發展也有著深遠的影響。

1 全生命周期理論

全生命周期這一概念，從其來源來看屬于生物學，但是所涉及的管理領域十分廣泛。全生命周期管理主要所指的便是管理產品從需求、規劃、設計、生產、營銷、運行、使用、維護保養以及回收再利用等全生命周期范圍之內的信息與過程，其涵蓋了設備從設計生產到回收利用的全過程，能夠實現全方位的覆蓋管理。

機械設備全生命周期管理主要包含三個時間階段：設備的前期管理、設備的中期管理、設備的后期管理，最終達成設備管理物美價廉、精度高、故障少、高效率的目標。生命周期從設備設計規劃、制造、采買、裝調階段開始，歷經運維管理、備件管理等階段，再經過技術升級改造，最終達到報廢條件，具體如圖1所示。

圖1 機械設備全生命周期框架圖

現如今，互聯網技術、大數據技術以及物聯網技術的發展，為機械設備全生命周期管理創造了更為有利的環境。這些新技術的支撐，可以進一步增大機械設備管理的專業程度，對機械設備的使用壽命進行定量研究，從而歸納和總結出設備的生命周期規律。有些學者將數學模型引入進來，利用平均故障時間和平均維修時間來對設備的使用壽命進行評估。同時該學者還認為，平均故障時間和平均維修時間能夠服從指數分布、威布爾分布和伽馬分布時的設備人工成本評估模型。有的學者深入研究了設備全壽命周期的影響參數，從而對設備的生命周期實施了模糊預測。利用壽命減少理論，將設備維修和壽命周期成本最小化設定為目的，構建維修方式優化決策模式，借助于模糊規劃理論來計算該模型，從而有利于設備維修方法的確立和設備壽命周期的有效管理。

2 機械設備全生命周期管理方案

機械設備全生命周期管理的最為重要目標便是通過設備的使用前、使用中以及使用后等三個連續實物管理過程形成相對應的資產管理手段，有效避免出現水平引進以及重復投資所產生的資金浪費問題。除此之外，通過全生命周期管理也能夠切實保障設備在投入使用期間的可靠性與安全性，有效降低設備發生故障的概率，確保設備在本職崗位之上能夠正常運行，且在設備投入使用的后期將設備當做閑置設備進行報廢或者是資產轉化，從而實現產出最大化，達到提高經濟效益的目標。下文分別從基礎管理、各階段管理以及信息化管理工作三個角度展開具體分析。

2.1 基礎管理工作

①完善管理制度：機械設備全生命周期管理工作的開展過程中，需要逐步完善機械設備的使用管理制度，以此促使機械設備的價值得到充分開發。在實際管理工作中，需要充分秉承以維護保養為主、以設備維修為輔的重要原則，加強相關工作人員在使用與操作設備階段的點檢與日常維護，同時充分明確設備的保養維護責任，將責任落實到各個工作人員頭上，并且配合一定程度的獎懲與激勵措施，從而以規范且嚴謹的制度來保障設備的高效率運行，提高設備的使用效率，使之能夠在投入使用過程中為企業創造出更為豐富的價值與效益。

②做好建檔管理：通過建檔管理可以保障機械設備管理工作的規范性與科學性，同時也是落實全生命周期管理理念的關鍵一環。在實際工作中，機械設備的技術檔案是設備在采購、使用、維修以及改造期間所形成的重要檔案材料，包含了廠家所提供的說明書以及圖紙等原始資料，同時也囊括了設備在投入使用階段的各項技術資料。通過機械設備技術檔案的逐步完善，可根據檔案情況展開階段性的定期維修，實現機械設備的合理使用，通過維修與保養措施延長機械設備使用壽命，使機械設備在投入使用期間發揮出應有作用。

③加強人才培訓：機械設備管理與維修實踐中的人才數量不足與質量不高，是導致機械設備管理與維修人力資源配置效率相對低下的主要原因。因此，建議結合全生命周期理論積極推進全面的機械設備與維修知識培訓，確保在健全其知識結構的基礎上，進一步開展相關業務技能培訓，并運用其培訓后的專業技能，為機械設備管理與維修提供標準化管理，保障整個工程機械設備與人員的安全等。此外，可通過培訓過程的檔案管理實施能力評估，再按照能力將人才配置到具體的項目與崗位之中，推進“材盡其用”等。

2.2 各階段管理工作

機械設備全生命周期管理工作的開展過程中，需貫徹集約化的統一管理理念，加強設備的綜合利用，融入相關精細化管理措施，確保管理過程逐步覆蓋到設備的各個全生命周期環節，充分發揮出其作用，助力生產水平的逐步提升，同時實現經濟效益最大化。各階段的機械設備管理工作要點如下：

①前期管理。1）規范落實可行性研究、設備選型工作，其決定了設備質量與生產效率，需綜合考慮各項因素，保證投入的機械設備產生的經濟效益超過采購、維修等成本。2）完成可行性研究與設備選型后，需要在專業工作人員的組織之下展開設備采購計劃，以滿足生產發展為核心，科學展開設備采購過程。此時須建立集約化、統一化的管理程序，全面規范各個設備管理流程，實現對于設備采購以及安裝過程的流程化與動態化管理。3）采購完畢后，科學展開機械設備的驗收工作，機械設備驗收流程符合標準，并由專門的人員簽字，保證后續產生問題有據可查。

②中期管理。機械設備投入使用過程中，維修保養是最為重要的工作內容，通過維修保養可以有效延長設備的使用期限，切實保障機械設備的綜合性能。對此，需在集約化統一管理模式的指導之下制定規范性維修保養流程，使整個維修保養過程能夠規范化與科學化發展，然后制定切實符合實際情況的維修保養計劃，使各個崗位的工作人員能夠周期性展開對于設備的保養與維護。中期管理主要內容包括：1）設備運行工況檢測：主要是機械設備巡視、調試、信息錄入以及操作設備；2）設備維修：主要是依據機械設備工況檢測情況，開展診斷性試驗工作，對故障位置、原因進行判斷，從而采取更換零部件或是其他維修措施；3）狀態評估：主要是檢測、分析機械設備性能，判斷設備當前性能與未來發展趨勢；4）更新設備：主要是根據設備性能，判斷設備使用時間，從而更新或是更換設備，以免對正常生產活動產生不利影響。

③后期管理。設備的折舊、退役以及報廢是全生命周期管中的重要組成部分，同時也是強化管理工作質量的關鍵一環。在實際當中，資產報廢的認定以及處理需要嚴格遵循集約性統一的規范操作，尤其是在啟用設備報廢處理程序過程中，需要嚴格按照企業所預先設定的報廢操作條例展開設備的報廢處理工作，在此階段需要投入足夠的專業工作人員，合理計算機械設備維修成本，判斷是否超過換購成本，并對可利用零部件進行再利用，降低機械設備采購效益。

2.3 信息化管理工作

基于現代信息技術的發展，為機械設備全壽命周期管理提供了重要支撐，通過無線傳感網、大數據分析以及云計算等技術的運用打造管理系統，可集成全生命周期的所有數據，并通過一系列的處理分析，實現數據—信息—知識的轉化。如圖2所示為機械設備全壽命周期管理體系架構。①核心數據庫：全生命周期管理系統的基礎為核心數據庫，而數據是實現全生命周期管理的重要媒介。②采集層：此部分主要通過在線或是離線的方式獲取機械設備的狀態數據、事件數據；獲取的數據需進行必要的預處理，如：濾波、A/D轉換、特征提取，同時提供數據暫存功能，防止數據在傳輸過程中出現突發情況，造成數據丟失。常用的數據采集方式有PLC采集、RFID采集、DNC網卡采集、宏指令采集等。③通信層：此部分實現數據采集端和數據中心的連接，其通信協議可以是常用的TCP/IP、NETBEUI、IPX/SPX網絡協議，也可以按需設計，關鍵是擺正傳輸穩定、可靠，數據包錯誤或是連接斷開后可重傳、補傳。針對遠程用戶和采集端的連接，可采用VPN建立專用連接。④透析層：此部分主要提供數據分析功能，根據實際情況構建數學模型，經由一系列算法挖掘數據背后的規律、聯系。⑤應用層：此部分是利用經過挖掘分析的數據實現系統各項功能，并向用戶提供系統集，包括：辦公自動化系統、生產計劃管理系統、施工過程監控系統、庫存管理系統等，支持不同權限等級。

3 案例分析

下文以斗輪機為例展開分析。為實現大型機械設備的服務增值，基于全生產周期管理理論開發了大型設備全生命周期集成管理系統，并提出了現場檢測、數據集成、故障診斷、維護決策等技術方法，經由互聯網實現使用多目標的維護決策優化技術、基于設備狀態的維護，達到大型機械設備高效、環保、安全、節能使用的目標。

斗輪機全生命周期集成管理系統架構如圖2所示，提供數據管理、實時監測、歷史查詢以及質量追溯等功能，可準確獲取、快速跟蹤機械設備設計、制造、運維等階段動態信息，同時也可提供統計分析、預測評估等擴展功能。此系統采用的是B/S模式，可實現跨平臺管理，且可統一維護更新，使用十分便利。

圖2 全生命周期管理系統架構

4 結語

綜上所述，隨著機械化作業方式的推廣與應用，給機械設備管理帶來了更多的挑戰，為保證工程質量、安全與效益，越加重視機械設備安全、高效與可靠使用。基于全生命周期管理理念下，實現了機械設備全程性、全方位性、全要素性的機械設備管理，具體而言在不同階段需制定了相應的機械設備管理與維修方案，主要考慮對機械設備故障與問題的預防，將預防管理和管理維修結合起來，既可以降低機械設備與維修時的運維管理成本，也可以真正提高機械設備使用效率與效益；加上信息化管理技術的應用，打造科學的管理系統，可實現實時監測、高效管理、實時維修等功能，全面提高機械設備全壽命周期管理效率與水平，達到延長設備使用壽命、提高項目綜合效益的目標。

圖3 斗輪機全生命周期集成管理系統架構