离散型制造生产设备（离散型制造生产装备）

作者：钟震、孔祥军、周江林、李文波、高静波、张波国机智能技术研究院有限公司

介绍

离散制造的机械加工过程属于设备密集型工艺类型，设备的稳定可用性是保证产能的关键因素。但离散制造企业普遍具有多品种、小批量的特点，导致生产节奏不稳定，很容易影响设备维护任务的及时性和规范性，造成设备故障等意外因素，进而进一步影响后续生产任务。的安排。为了解决上述问题，本文提出基于智能制造运营管理系统iMOM的离散制造机加工车间设备维护管理解决方案，将设备维护管理与车间生产管理紧密结合，不仅支持设备的标准化执行维护任务的同时，也保证了设备维护与生产任务安排的有效互动，保证了车间生产的顺利进行。

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介绍

生产设备是企业生产顺利进行的重要保障，是企业资产的重要组成部分，是决定企业生产效率和质量的关键因素。在设备密集型离散制造企业中，随着生产订单和品种的增加、生产组织的日益复杂，生产管理的不确定性日益凸显。设备的健康状况已成为影响生产计划和现场运行波动的重要因素。

机械加工工艺是离散制造业中常见的工艺类型，生产计划和调度相对复杂和困难。对于典型的机械车间来说，设备的产能决定了整个车间的产能。因此，机械加工车间生产效率的提高通常从两个方面入手。一是提高计划生产进度的合理性和可执行性，二是保证设备稳定可靠运行。这两个方面与设备运行维护和设备管理密切相关。

如今，市场经济快速发展，科学技术不断进步，离散制造业的智能化也在不断升级。设备维护管理既要满足流程化、自动化、智能化的要求，又要满足生产管理灵活性的需要。为计划生产调度和现场作业提供实时的生产能力信息。

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问题分析

离散制造的产品多为多品种、小批量，生产组织复杂，生产计划难度大。需要综合考虑人、机、物等各种因素。另外，临时订单较多，订单多为定制，车间质量、工艺存在较多异常，导致生产节奏不稳定，进而影响设备维护执行的及时性和规范性，导致设备突发故障较多。如果设备的可用、维护、保存状况无法实时传达给生产管理人员，就会影响计划的可执行性，进一步造成车间生产的临时调整，加剧车间生产的无序性。总的来说，主要体现在以下几个方面。

2.1设备维护管理与生产管理没有有效结合，设备状态异常容易影响计划生产计划的执行性。

离散制造机加工车间设备数量多、品种多。采用独立的设备管理系统无法实现与生产管理系统的有效集成和信息交互。企业在进行生产计划和调度时，无法实时获取设备状态信息，导致生产计划执行不力，加剧了生产管理的不确定性。

2.2 设备维护计划的标准化难以保证

当设备维护计划以纸质形式进行管理时，缺乏有效的控制手段来保证其是否按计划实施。保护计划的执行条件较差。检验结果以表格记录，检验流程不规范。漏检、重检的情况时有发生。不同类型设备的保存结果难以实时共享和查询。当采用独立的设备维护系统时，设备维护周期不同。人工制定的维护计划很难按期安排维护，而且容易遗漏和逾期，特别是在生产任务与设备维护任务容易出现时间冲突的情况下。设备不断投入生产而忽视按时维护，会产生故障隐患，导致设备故障增多，进而加剧生产节奏的不稳定。

2.3 设备数据收集、形成知识库困难

与设备相关的数据采集，如各设备的运行状态、维修次数、维护周期和频率等，通过纸质管理或采用独立的设备维护系统，设备维护历史和生产过程数据散了散了。造成数据统计困难，历史数据的记录和存储无法追溯和追踪，数据处理和分析需要人工汇总分析，难以为公司生产绩效和设备维护持续改进提供全面的数据支撑。

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系统设计

针对离散制造机加工车间设备维护的上述问题，本文以国机智能技术研究院自主研发的智能制造运营管理平台iMOM为框架，设计并实现了设备维护管理的相关功能。和结构设备维护。管理与生产管理紧密结合，建立透明的现场设备维护管理体系，为生产管理的有效性和灵活性提供有效的流程和数据支持。

基于上述需求，构建了设备维护管理解决方案的整体运行模型。设备维护系统由设备台账管理、设备保存管理、设备维护管理、备品备件管理、设备KPI管理五大模块组成。

上述方案中，以设备台账管理模块为核心模块，汇总设备的所有信息，并将相应信息反馈给iMOM的生产计划模块，实现设备维护管理与生产管理的紧密结合，提高效率。的生产管理。灵活减少车间的不确定性。设备维护管理解决方案总体流程图如图1所示。

设备维护管理与生产管理的紧密结合主要体现在以下两个方面：

1）设备维护管理模块增加松弛时间和延误提醒，保证维护计划的顺利执行。在设备维护管理模块中，设备维护人员可以根据现场实际情况定义维护计划的放松时间和延迟提醒。当设备维护计划与生产任务发生冲突时，一方面可以优先生产设备。任务，只需保证维护计划在宽裕时间内完成即可；另一方面，系统会向相关人员发送延迟维护计划，提醒相关人员在生产任务完成后及时进行设备维护，确保生产任务的中断程度降到最低。保护计划才能得到有效实施。

2）设备维护管理模块增加与生产计划模块、现场作业模块的信息交互。设备维护管理模块流程图如图2所示。当设备出现故障时，系统会向计划调度模块发出预警。计划调度模块收到预警信息后，将冻结分配给设备的工艺计划和进度表。作业任务，在后续的生产计划和调度中，工艺计划将不再分配给设备；当设备故障解决后，计划与生产调度模块将发布预警，解冻设备的工艺计划和运行任务，确保生产顺利进行。

当车间现场发生设备故障时，可以从iMOM现场操作工作台触发设备维修报告。系统自动暂停现场操作任务，进入故障修复流程。设备故障解决后，车间现场继续作业任务。这样就减少了车间现场的维修工序，缩短了设备故障造成的停机时间。

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功能实现

基于上述系统的设计方案，设备维护管理模块的5大功能实现如下。

4.1 设备台账管理

设备台账管理模块收集设备基础数据、设备维护记录、设备故障维修和备品备件等信息，帮助企业建立完整的电子设备档案。在该解决方案中，设备分为三个级别：设备类、设备和独立设备。每个级别的粒度是根据企业设备管理的规范程度来划分的。单机设备主要包含三类信息，如图3所示。

设备基本信息，如设备代码、设备名称、设备规格、设备型号、设备类别、设备ABC分类、标准设备标识、特种设备标识、供应商、单台设备数量、设备原值、净值、折旧年限等属性；设备附件信息可提供设备图片、文档、附件的上传和预览查看功能；设备历史信息可以根据设备唯一编码检索设备的历史运行维护状态，收集设备维护记录，支持不同的故障和原因。形成设备维护经验数据库。

完整的设备台账，设备档案信息一目了然。通过输入设备的唯一代码，您可以检索设备的资产信息、附件信息和简历信息。此外，设备台账信息与生产管理紧密相连。在计划生产时，处于“故障”、“维护”或“停机”状态的设备将无法分配生产任务，从而保证设备层面生产计划的顺利执行。从源头上消除设备因素给生产管理带来的不确定性。

4.2 设备安全管理

设备维护管理模块根据维护责任方的不同，分为由操作人员进行的独立维护和由专业维护人员进行的计划维护。

设备管理人员根据设备的类型，提前定义设备的维护类型、维护日历、放松时间和维护方法，包括维护易损件的更换等事项。制定保存规则后，系统可以根据保存日历自动针对不同设备批量创建保存任务，并分配给指定人员。临时启动的保存任务可以手动创建。

安保人员可以在现场终端执行安保任务，触发设备状态变为“保存”，同时记录安保任务的操作人员、检查、润滑和备件更换等情况。如果巡检中发现设备故障，可以一键创建维修订单，并通过现场消息、短信的方式发送给相关维修人员，缩短设备等待时间。

为了满足生产灵活性的要求，如果需要紧急保存，可以手动制定保存任务；还可以提前设置保存计划的松弛时间，让保存任务在松弛时间内完成。对于延迟保存任务，系统会通过现场信件和短信发送给相关人员，提醒他们按时完成保存任务，这在一定程度上增加了保存任务的灵活性，解决了时间冲突设备生产任务和保存任务之间。

流程化的设备保存机制，避免了设备的不规范、不及时检查和漏检，使设备保持健康的保存状态。

4.3 设备维护管理

如果在执行维护任务或现场操作时出现设备故障，工人可以通过执行生产任务的现场操作工作台，一键创建故障修复订单，并记录设备名称、故障现象、故障信息等信息。故障位置。

维修单创建后，系统自动向设备维修人员发送现场信函和短信。设备维修人员确认维修单。系统自动触发设备状态由“正常”变为“故障”，同时向计划生产模块发出预警。计划生产进度将冻结设备的工艺计划和作业任务。维护人员创建维护任务，下发给特定维护人员。在设备维护过程中，维护人员记录并反馈故障原因分析及对策、维护结果、备件更换信息、维护人员时间明细等信息，最终生成单机设备的维护记录。维护完成后，系统通过现场消息或短信通知相关人员审核并确认维护结果，接受维护工作。

验收时发现故障仍未解决的，重新进行修复；如果设备恢复正常，则验收完成，设备状态自动从“故障”变为“正常”，并发布计划生产模块预警。

以上流程操作支持PC端和移动端操作。及时的维护和处理机制大大缩短了设备的维护时间，使设备在出现故障后能够快速投入生产。同时，详细的维护记录可供设备管理人员进行详细的故障分析。根据故障的部位和原因，可以及时调整设备维护规则，防止常见故障的发生，避免设备处于紧急抢修状态。

4.4 备件管理

备件管理模块包括备件的更换、出库管理和入库管理。

当设备执行维护任务或者维护任务时，如果需要更换备件，系统可以发起备件更换流程（可以提前定义备件更换规则，也可以根据需要更换指定备件）实际情况），从而触发备件的更换。在出库申请流程中，备件被运出仓库。记录备件出库的库区、库位、批次、数量信息后，进行核算操作，更新库存科目。

其中，备件更换记录会记录备件的更换时间。结合备件设备的最大运行时间和设备的累计运行时间，可用于备件的时效性管理。对于超过设备最大运行时间的备件、系统信息和短信，给相关人员相应的提示信息，防止设备故障。

另外，备件更换记录中的备件成本可以形成当前单机设备的维护耗材成本。

4.5 设备KPI管理

设备KPI管理模块可以根据设备运行数据进行科学的数据分析，随时随地输出多维度分析报告或图表，直观发现问题，并对异常情况及时反馈，避免造成浪费，提高设备管理水平。设备维护管理解决方案提供的关键绩效指标包括设备完好率、设备故障率、设备可用率、设备平均无故障时间MTBF、设备整体效率OEE、设备平均恢复时间MTTR和设备停机时间等。设备KPI如图4所示。

系统支持一键导出设备KPI指标，为企业分析设备、制定相关策略提供完整的数据支持。

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综上所述

基于iMOM的离散制造机加工车间设备维护管理解决方案具有实时、灵活、集成的特点。一方面，基于iMOM的设备维护管理模块不仅简化和规范设备维护管理，而且以数据的形式实时显示设备的运行状态和健康状态，让企业管理者了解状态实时了解设备情况。各种信息，发现问题，及时分析调整，利用数据为生产决策提供依据，保证生产效率；另一方面，基于iMOM平台将设备维护管理业务与企业生产管理业务紧密结合，将企业的设备状态信息及时反馈给生产管理人员，与企业生产管理密切相关。公司的生产管理和车间作业。从设备角度保证了生产计划和执行的流畅性，同时避免了生产一线人员操作MOM和设备管理两个系统的问题。

编辑：黄飞