離散制造的機加工工藝屬于設備密集型工藝類型，設備的穩定可用是保證產能的關鍵因素。但離散制造企業普遍具有多品種、小批量的特點，造成生產節奏不穩定，容易對設備維保任務執行的及時性、規范性產生影響，造成設備故障等突發因素，進而進一步影響后續生產任務的安排。為解決上述問題，本文提出基于智能制造運營管理系統iMOM 實現面向離散制造機加工車間的設備維保管理解決方案，使得設備維保管理與車間生產管理緊密集成，既支持設備維保任務規范執行， 又確保設備維修保養與生產任務安排產生有效互動，保證車間生產的順暢性。

引言

生產設備是企業生產順利進行的重要保障，是企業資產的重要組成部分，是決定企業生產效率和質量的關鍵因素。在設備密集型的離散制造企業，隨著企業生產訂單和品種增多、生產組織變得更為復雜，生產管理的不確定性越來越凸顯。設備的健康狀態，成為生產計劃排產和現場作業波動的一個重要因素。

機加工工藝是離散制造業常見的工藝類型，計劃排產較為復雜和困難。對于典型的機加工車間，設備的產能決定整個車間的產能。因此，機加工車間生產效率的提升通常從2 個方面著手，一是提升計劃排產的合理性和可執行性，二是保證設備的穩定可靠運轉。這2 個方面都與設備運維及設備管理有著緊密的關系。

如今市場經濟快速發展，科學技術不斷進步，離散制造業的智能化也不斷升級，設備維保管理既要滿足流程化、自動化、智能化的要求，又要滿足生產管理靈活性的需求， 為計劃排產和現場作業實時提供生產能力信息。

問題分析

離散制造的產品多為多品種小批量，生產組織復雜， 計劃排產困難，需要綜合考慮人機料各種因素。另外， 臨時插單多，多數訂單具有定制化特點，車間質量、工藝等異常多，造成生產節奏不穩定，進而影響設備維保執行的及時性、規范性，造成設備的突發故障較多。若設備的可用、維修和保全等狀態不能實時傳遞給生產管理人員，會影響計劃的可執行性，進一步造成車間生產的臨時調整，加劇車間生產的無序性?？偟膩碚f，主要體現在以下幾個方面。

2.1 設備維保管理未與生產管理有效集成，設備異常狀態易影響計劃排產的可執行性

離散制造機加工車間，設備數量眾多，種類繁多， 采用獨立的設備管理系統無法實現與生產管理系統有效的集成與信息交互。企業在進行生產計劃排產時，無法實時獲取設備的狀態信息，導致生產計劃的可落地性差， 加劇了生產管理的不確定性。

2.2 設備保全計劃執行的規范性難以保證

設備保全計劃靠紙質管理的情況下，缺少確保是否按計劃執行的有效管控手段。保全計劃執行條件較差， 靠表格勾畫記錄檢查結果，檢查過程不規范，漏檢、重檢經常發生；不同類型設備的保全結果很難實時共享和查詢。在使用獨立的設備維保系統的情況下，設備保全周期不同，手工制定的保全計劃，很難如期安排保養， 容易遺漏和逾期，特別是當生產任務與設備保全任務的時間沖突時，容易出現設備連續投入生產而忽略按時保全的情況，埋下故障隱患，導致設備故障增多，進而加劇了生產節奏的不穩定。

2.3 設備數據統計困難，很難形成知識庫

與設備相關的數據采集，如每臺設備的運行情況、維修次數、保全周期和頻率等，靠紙質管理或者采用獨立的設備維保系統的情況下，設備維護保養履歷與生產過程數據分布零散，造成數據統計困難，歷史數據的記錄和存儲無法進行追溯和跟蹤，數據處理和分析需要人工進行匯總分析，很難為企業的生產實績及設備維保的持續改進提供綜合數據支撐。

系統設計

針對離散制造機加工車間設備維保的以上問題，本文以國機智能技術研究院自主研發的智能制造運營管理平臺iMOM 為框架，對設備維保管理的相關功能進行設計和實現，構造設備維保管理與生產管理緊密結合，建立透明的現場設備維保管理體系，為生產管理的有效性、靈活性提供有效的流程和數據支撐。

基于上述需求，構建設備維保管理解決方案整體運行模型，設備維保系統由設備臺賬管理、設備保全管理、設備維修管理、備品備件管理和設備KPI 管理5 大模塊組成。

上述解決方案中，設備臺賬管理模塊作為核心模塊， 匯總設備的所有信息，并將相應的信息反饋到iMOM 的計劃排產模塊中，實現設備維保管理與生產管理緊密結合，增加生產管理的靈活性，減少車間現場的不確定性。設備維保管理解決方案總體流圖如圖1 所示。

圖1 設備維保管理解決方案總體流圖

設備維保管理與生產管理的緊密結合，主要體現在以下2 個方面：

1）設備保全管理模塊增加松弛時間和延遲提醒，保障保全計劃的順利執行。在設備保全管理模塊中，設備維保人員可根據現場的實際情況，定義保全計劃的松弛時間和延遲提醒，當設備保全計劃與生產任務沖突時， 一方面，設備可進行優先級更高的生產任務，確保保全計劃在松弛時間內完成即可；另一方面，系統會向相關人發送延遲執行的保全計劃，提醒相關人在生產任務結束后及時進行設備保全，確保在最小程度打斷生產任務的情況下，保全計劃能被有效執行。

2）設備維修管理模塊增加與計劃排產模塊和現場作業模塊的信息交互。設備維修管理模塊的流程圖如圖2 所示，當設備發生故障時，系統會向計劃排產模塊發出預警，計劃排產模塊接收到預警信息后，將凍結指派到該設備下的工序計劃和作業任務，并在后續的計劃排產中，不再將工序計劃指派到該設備上；當設備故障解除后， 計劃排產模塊解除預警，解凍該設備的工序計劃和作業任務，從設備維度保證生產的順暢。

圖2 設備維修管理模塊流程圖

當車間現場的設備發生故障時，可從iMOM 的現場作業工作臺觸發設備報修，系統自動暫?，F場作業任務， 進入故障報修流程，待設備故障解除后，車間現場繼續作業任務。從而減少了車間現場的報修流程，縮短了因設備故障導致的停機時間。

功能實現

針對上述系統的設計方案，對設備維保管理模塊5 大功能實現如下。

4.1 設備臺賬管理

設備臺賬管理模塊匯集了設備基礎數據、設備保全記錄、設備故障維修和備品備件等模塊的信息，幫助企業建立完備的設備電子檔案。在本解決方案中，設備分為設備類、設備和單機設備3 個層級，各個層級的顆粒度根據企業對設備管理的規范性進行劃分。單機設備主要包含3 類信息，如圖3 所示。

設備基礎信息，如設備編碼、設備名稱、設備規格、設備型號、設備類、設備ABC 分類、標準裝備標識、特種設備標識、供應商、單機設備數量、設備原值、凈值和折舊年限等屬性；設備附件信息，可提供設備圖片、文檔及附件的上傳和預覽查看功能；設備履歷信息，能夠根據設備唯一編碼，檢索到該設備歷史運行維護情況， 匯集設備維修記錄，支持按照不同的故障、原因形成設備維修經驗庫。

圖3 單機設備信息

完整的設備臺賬，讓設備檔案信息一目了然，輸入設備唯一編碼，即可檢索出設備的資產信息、附件信息和履歷信息。另外，設備臺賬信息，跟生產管理緊密相連，計劃排產時，“故障”“保全”“停機”狀態的設備， 將無法進行生產任務的指派，從而在設備層面保障生產計劃的順利執行，從源頭消除設備因素為生產管理帶來的不確定性。

4.2 設備保全管理

設備保全管理模塊，據保全責任方的不同，分為由操作工進行的自主保全和由專業的維修人員進行計劃保全。

設備管理人員根據設備類型，提前定義設備的保全類型、保全日歷、松弛時間和保全方法，包括維護易損件的更換等項目。保全規則制定完成后，系統可針對不同的設備，根據保全日歷自動批量創建保全任務給指定人員，對于臨時發起的保全任務可手動創建。

保全人員可在現場終端執行保全任務，觸發設備狀態變更為“保全”，同時記錄保全任務的操作人、點檢、潤滑和備件更換等操作記錄。在點檢時發現設備故障， 還可一鍵創建報修單，并通過站內信和短信方式發送給相關維修人員，縮短設備等待時間。

為滿足生產靈活性要求，對于需要緊急保全的情況， 可手動制定保全任務；還可提前設定保全計劃的松弛時間，允許在松弛時間內完成保全任務，對于延遲的保全任務，系統會通過站內信和短信給相關人，提醒按時完成保全任務，在一定程度上增加了保全任務的柔性，解決了設備生產任務和保全任務在時間方面的沖突。

流程化的設備保全機制，避免了設備保全的不規范、不及時和漏檢的情況發生，讓設備處于健康的保全 狀態。

4.3 設備維修管理

在執行保全任務或現場作業時，設備發生故障，可通過工人執行生產任務的現場作業工作臺一鍵創建故障報修單，記錄設備名稱、故障現象和故障位置等信息。

報修單創建后，系統自動發送站內信和短信給設備維修人員，設備維修人員對報修單進行確認，系統自動觸發設備的狀態由“正常”變更為“故障”，同時對計劃排產模塊進行預警，計劃排產將凍結該設備的工序計劃和作業任務。維修人員將創建維修任務，下發給具體的維修工人。維修工人在執行設備維修的過程中，對故障原因分析及對策、維修結果、備件更換信息和維修人員工時明細等信息進行記錄和反饋，最終生成單機設備的維修記錄。維修結束后，系統通過站內信或短信通知相關人員對維修結果進行審核確認，并對其維修工作進行驗收。

若驗收時發現故障尚未解決，則重新進行維修；若設備恢復正常，完成驗收，同時設備狀態自動由“故障” 變更為“正?！?，同時解除計劃排產模塊的預警。

上述流程操作，支持在PC 端和移動端操作。及時維修處理機制，極大縮短了設備的維修時長，讓設備發生故障后能快速投入生產。同時，詳細的維修記錄，可供設備管理人員進行詳實的故障分析，根據故障位置和故障原因，及時調整設備保全規則，對常見的故障進行預防， 從而避免設備處于搶修的狀態。

4.4 備品備件管理

備品備件管理模塊，包含備品備件的更換、出庫管理和入庫管理。

設備在執行保全任務或維修任務時，若需要進行備品備件更換，系統可發起備品備件更換流程（可提前定義備品備件更換規則，或根據實際情況進行指定備品備件的更換），進而觸發備品備件的出庫申請流程，執行備品備件出庫，記錄備品備件出庫的庫區、庫位、批次和數量信息后，執行記賬操作，更新庫存賬。

其中備品備件更換記錄會記錄備品備件更換時間， 結合備品備件設備最大運行時間和設備運行累計時間， 可用于備品備件時效性管理，對超出設備最大運行時間的備品備件，通過系統信息和短信的方式，給相關人員相應的提示信息，進行設備故障的預防。

另外，備品備件更換記錄中備品備件成本，可形成當前單機設備的維修耗材成本。

4.5 設備KPI 管理

設備KPI 管理模塊，可根據設備運行數據進行科學的數據分析，隨時隨地輸出多維度的分析報表或圖表， 直觀地發現問題，及時對異常情況做出反饋，避免由此帶來的浪費，提高設備管理水平。設備維保管理解決方案提供的關鍵業績指標包括設備完好率、設備故障率、設備可用率、設備的平均故障間隔期MTBF、設備綜合效率OEE、設備平均恢復時間MTTR 和設備停機時間等。設備KPI 部分指標如圖4 所示。

圖4 設備KPI 部分指標

系統支持對設備KPI 指標的一鍵導出，為企業分析設備和制定相關策略提供完備的數據支撐。

結論

基于iMOM 的離散制造機加工車間設備維保管理解決方案具有實時性、靈活性和集成性的特點。一方面， 基于iMOM 的設備維保管理模塊，將設備維保管理流程化、規范化的同時，也將設備的運行狀態和健康狀態， 通過數據的形式進行實時展現，讓企業管理者實時了解設備的各種信息，發現問題，及時分析和調整，用數據為生產決策提供依據，保證生產效率；另一方面，將設備維保管理業務與企業生產管理業務基于iMOM 平臺進行緊密集成，把企業的設備狀態信息及時反饋給生產管理人員，跟企業的生產管理和車間作業緊密關聯，從設備維度確保生產計劃及執行的順暢性，同時又避免生產一線人員操作MOM 和設備管理兩套系統的問題。