设备维护管理在企业数字化转型中扮演的角色

路过的土

过往经历中，接触过很多关于工厂设备运维和维护管理提升的项目，今天，企业在数字化转型的大趋势大背景下，有必要重新来审视和规划这一“传统”业务，同时希望数字化转型能赋予它新的使命和价值。
首先，先从大家熟悉的“设备故障浴盆曲线”说起。
1.设备故障模式



大家都知道一台设备发生故障的阶段可划分为：
初期故障：
由于设计、制造中的缺陷，零部件加工质量以及操作工人尚未全部熟练掌握等原因，造成这一阶段故障较多，问题充分暴露。
但是随着调试、排除故障的进行，设备运转逐渐正常，故障发生率逐步下降。
偶发故障：
由于设备维护不当、使用不当、工作条件（负荷、温度、环境等）劣化等原因，或者由于材料缺陷、控制失灵、结构不合理等设计、制造上存在的问题所致。但故障明显减少，设备进入正常运行阶段。
磨损故障：
因各部分机件因磨损、腐蚀、疲劳、材料老化等逐渐加剧而失效，致使设备故障增多，生产效能下降，为排除故障所需时间和排除故障的难度都逐渐增加，维修费用上升。
这时应采取不同形式的检修、或进行技术改造，才能恢复生产效能。如果继续使用，就可能造成事故。
设备的故障模式是否只有“浴盆”这种呢，其实不然。
20世纪60年代，以可靠性为中心的维修理论，经过大量的研究，对于复杂设备故障，除了浴盆曲线故障模型外，还存在其他五种故障模型，美国NASA归纳总结为如下：



所谓复杂设备是指具有多种故障模式的设备，一般的机械设备、电气和电子设备大多为复杂的设备，如电机、汽轮机、加工中心、压缩机及生产线等。
这些设备的故障基本符合F类故障规律，而且高达68%，在服役期间故障率恒定不变，但是其故障是随机发生的。
（很巧，记得当年在德国参加培训时，就有分析这个故障模型，老师正是来自NASA)
通过上面的故障模型分析，想表达两个观点：
第一， 人类对于设备故障机理的探索已经有半个多世纪，并已积累不少的经验。
第二， 人类对于设备维护管理的探索和认知还有更长的路要走。
今天，我们要探讨：工业4.0时代的设备维护管理模式
2.资产与设备



前提：
把ISO55000窄化为设备资产管理体系，如果不幸设备资产不是整个企业（即总资产）的瓶颈，则改善设备资产管理对提高总资产绩效将毫无贡献。即便是设备密集型企业，投资者或股东也一般会倾向于优先关注总资产绩效（例如总资产收益率/ROA等），而较少只关注设备资产。
以下我们讨论的主体是设备。
设备OEE
OEE(设备综合效率)=可用率*表现指数*质量指数
其中：
可用率=操作时间/计划工作时间
它是用来评价停工所带来的损失，包括引起计划生产发生停工的任何事件，例如设备故障，原材料短缺以及生产方法的改变等。
表现指数=理想周期时间/实际周期时间=理想周期时间/（操作时间/总产量）=（总产量/操作时间）/生产速率
表现性是用来评价生产速度上的损失。包括任何导致生产不能以最大速度运行的因素，例如设备的磨损，材料的不合格以及操作人员的失误等。
质量指数=良品/总产量
质量指数是用来评价质量的损失，它用来反映没有满足质量要求的产品（包括返工的产品）。



资产/设备ROI



ROI 设备投资回报率 是指投入的设备资金所创造的效益与投入设备资金的比 率 。
改善OEE水平，利于提供设备使用效率。
提升设备使用效率，有利于提高ROI。
3.设备维修模式演变：

• 模式1.0 事后维修：故障发生后才进行维修的方式。
  
• 模式2.0 计划维修：以时间为基础的维修（TBM），它不考虑设备的健康状态，往往造成“维修过剩”。
  
• 模式3.0 状态维修：以可靠性为中心的维修(RCM )是第三代维修模式发展的新阶段，是目前国际上流行的、用以确定设备预防性维修工作需求、优化维修管理制度的一种系统工程方法。
  
• 模式4.0 价值维修：智能制造时代下产生的新的维护管理模式。
  

4.设备维修模式4.0：价值维修
“价值维修”，是由“状态维修”模式基础上发展而来，是企业实施数字化转型必然产物。这种模式显著特征是，企业设备维护管理与企业的发展愿景高度保持一致，以创造最大化价值为使命，关注到企业其他核心业务（产品研发、供应链、运营等）。
标准溯源：ISO55000/ GB/T33172
核心精神：“资产管理使组织能够在实现目标的同时实现资产价值。”即“令资产最大化创造价值”。
从资产属性的三个层次来理解价值维修的内容，以及如何实现“令资产最大化创造价值”。
物理属性
主要关注资产本身的价值。例如在设备密集型企业，可通过实施LCC（LifeCycle Cost,全寿命周期费用），以收集、分析并优化生产设备在全寿命周期的整体费用。再例如，通过改善生产设备的OEE（设备综合效率），来降低运营成本，减少设备故障停机、提升设备综合效能。
企业属性
关注对企业营运各相关环节进行改善，以便令资产可创造更多、更优的价值。
例如在设备密集型企业，应对市场营销、产品研发等环节进行改善，通过获得充足的订单量、获得附加值较高的产品订单，以避免生产设备在单位时间内的产值与利润偏低、减少或消除因订单不足而导致的设备闲置。
社会属性
关注资产对社会环境的价值贡献、社会环境对资产最大化创造价值的影响。
资产对社会环境的价值贡献，例如按照安全生产、绿色生产等要求，改善设备安全性、排污与能耗性能等；提高单位时间的生产利润。
目前企业设备维护状态良莠不齐，维修模式所处阶段不同。按正态分布原则，80%企业还处在2.0-3.0阶段。
5.企业维护管理能力评估
企业往往不了解自己的维护管理现状以及有哪些提升潜力，在数字化转型时，有必要开展基于业务的企业维护管理能力评估。
行业内有很多成熟的评估模型，可以自评，也可以邀请第三方进行。
“七大领域+二十七子项”评估模型



通过数据分析，对标企业维护能力等级。



以及列出维护现状和维护提升潜力清单。



接下来，我们需要搭建基于“价值驱动”的设备维护管理模式，开启数字化转型之旅。
6.价值驱动设备维护管理架构



在数字化转型过程中，资产/设备信息化管理系统是必不可少的，没有可选项。
7.EAM企业资产管理系统：
EAM系统以资产模型、设备台帐为基础，强化成本核算的管理思想，以工单的创建、审批、执行、关闭为主线，合理、优化地安排相关的人、财、物资源。通过跟踪记录企业全过程的维护历史活动，将维修人员的个人知识转化为企业范围的智力资本。核心目标是实现设备价值的最大化，提高企业效益及投资回报率。
EAM主要功能：



实践中，由于EAM系统部分功能与ERP、MES系统相互重叠，很多企业将EAM的功能简化，开发出CMMS计算机维护管理系统。CMMS专注于设备维护管理业务，适合于维修部门使用的系统，而EAM从公司角度来管理资产全生命周期，适合跨部门协作使用。
CMMS常用功能如下：



CMMS可以独立存在，也可以作为其它系统的一个模块，如MES里的设备模块，SAP里的PM模块。
8.EAM/CMMS系统部署方式
本地部署
目前很多企业仍然会选择传统的本地部署模式。但是随着IOT、云计算等应用的普及，更多企业会将目光转向更具优势的云端部署模式。
EAM/CMMS作为企业信息化建设一部分，在工厂数字化规划中扮演重要角色。典型的架构如下：



云端部署
企业基于工业互联架构实施云的部署或混合云部署，以控制成本、提高系统灵活性并减少对IT 的依赖。



第三方APP服务
企业甚至不需要自己部署，通过供应商提供的SaaS App服务，按月付费使用即可。从长远考虑，企业还是需要建立自己的软件部署。
9.新技术赋能设备维护管理
工业互联网
随着工业互联网的发展，资产、设备的互联互通成为可能。5G的商业应用，让连接比以往更快，更稳定可靠。对于资产管理而言，设备远程运维模式已经成为成熟的应用场景，这意味着设备故障和潜在问题将更容易发现和识别，设备维护维修的效率大大提升。
AI、大数据应用
随着工业互联网的普及，设备管理者很容易获得大量的运行数据。通过高级分析模型和分析方法的应用，企业能够不断地从设备收集的数据中获得有意义的分析结果。譬如通过使用合适的工具挖掘其数据，维护团队可以在设备故障发生之前轻松检测到潜在问题或劣化趋势。
通过使用AI监控并深入学习设备资产，这可以帮助维护团队更有效地执行预测性维护，在问题变得更严重之前解决潜在问题。
基于故障代码的维修诊断辅助。
重复性故障在维修作业中的占比较高，但这些经验往往由个别资深维修人员掌握，由于人才流动，致使这些经验无法重用，造成维修资源浪费和知识共享的缺失。借助AI 技术，根据故障描述与历史维修经验查询匹配，大幅降低故障判断与处理方法的引用，有效提升故障处理效率，实现维修知识共享和精准技能培训。
AR、VR技术
设备维护和现场服务的AR远程协助解决方案。
与传统的远程协助解决方案相比，增强现实将支持范围扩展到了桌面之外。该技术创造了所谓的“see-what-I-see”的体验，从而使远程专家可以识别机械故障并可视化设备手册中的数据。
结合AR智能眼镜应用，构建现场故障监测-边缘计算隐患排查-远程诊断报告-AR辅助现场故障排查与处理的预测性智能维修闭环。



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