智能制造是制造業(yè)的發(fā)展方向。本文通過對我國大型工業(yè)企業(yè)設備管理現(xiàn)狀的分析，指出了智能制造背景下現(xiàn)有設備管理模式的不足；通過梳理智能制造對設備管理的新要求，分析了設備管理需要提升的方向，提出了遠程智能運維是智能制造背景下制造業(yè)設備管理必由之路的論點，并通過分析國外先進制造企業(yè)的發(fā)展狀況證實了該論點；通過對技術發(fā)展的分析，認為目前是開始向遠程智能運維轉型的最佳時機。最后描述了遠程智能運維平臺建成后的設備管理場景。
智能制造是制造業(yè)的發(fā)展方向，鋼鐵工業(yè)作為制造業(yè)的典型代表，需要在智能制造的發(fā)展中先行一步，將我們的制造水平提升到新的高度。智能制造是個大命題，在大型制造業(yè)中沒有明確的路徑可做參考，尤其是在設備維護領域，怎么才能夠真正做到符合智能制造要求的智能設備維護，是擺在我們面前需要解決的問題。本文就大型流程工業(yè)設備管理的方向做一個探討，旨在為流程工業(yè)的設備管理提供一個探索方向和突破口。
1流程工業(yè)設備管理現(xiàn)狀
流程工業(yè)是制造業(yè)中極為重要的支柱產(chǎn)業(yè)，在我國占有重要經(jīng)濟地位的石油、化工、電力、冶金、建材、造紙、制藥、食品等行業(yè)均屬流程工業(yè)?，F(xiàn)代流程工業(yè)具有高度自動化、連續(xù)化、規(guī)?；⒕芑?、裝備先進、結構復雜的特點，生產(chǎn)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相套，其運行過程中蘊含了產(chǎn)量、質量、勞動生產(chǎn)率的高效,包括信息流、物流、能量流、資金流的高速運轉。
流程工業(yè)強調生產(chǎn)過程的整體性，對設備安全穩(wěn)定運行的要求高，因為制造流程中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都有可能導致整個生產(chǎn)鏈的斷裂。設備一旦發(fā)生故障，生產(chǎn)次序就被打亂，往往造成整條生產(chǎn)鏈的停運,經(jīng)濟損失嚴重，嚴重的還可能造成人員傷亡和重大環(huán)境污染，危及環(huán)境和公眾健康。
因此，流程工業(yè)企業(yè)都十分關注設備管理和維護，通過數(shù)十年的努力，我國的設備管理在消化吸收國外先進設備管理經(jīng)驗的基礎上創(chuàng)造性地形成了中國特色的設備管理方法。實踐證明，在現(xiàn)有的生產(chǎn)方式下，這些管理方法是有效的，如寶鋼的設備管理模式是以點檢定修制為基礎，以預防維修為主線,通過技術手段的提升掌握設備狀態(tài)，逐步實現(xiàn)維修內容的狀態(tài)性導向，在維修的策略上實現(xiàn)以效益為導向的多種方式并存的維修方式。
歷年來，寶鋼的設備管理理念從單純的“管好設備、用好設備”，發(fā)展到構架“精益化、網(wǎng)絡式、互動型的設備系統(tǒng)框架”，從組織優(yōu)化、技術創(chuàng)新、資源配置、基礎管理、信息化等方面全方位地持續(xù)提升，關注設備一生管理，追求設備最高的綜合效率和最低的壽命周期費用,設備管理達到了世界一流水平。
設備管理水平的提升，人員素質的提升是關鍵因素，包括設備管理人員、基層一線的點檢人員，也包括檢修人員。但是，隨著人員老化，有許多很好的經(jīng)驗可能得不到有效的傳承;隨著市場競爭的加劇，用戶對產(chǎn)品質量的要求更苛刻，對產(chǎn)品的品種要求也更多，要求進行小批量多品種的生產(chǎn)，對設備功能精度提出了更高的要求；同時，隨著企業(yè)降成本壓力的加大，維修費用逐步減少，設備管理、點檢、維護人員數(shù)量也在壓縮。如何在更少的人員、更少的維修費用前提下，使設備更有效、安全、可靠的運行是企業(yè)迫切需要解決的難題。因此實現(xiàn)智能設備管理不僅是國家倡導的方向，也是市場主體和流程工業(yè)本身發(fā)展的要求。
2智能制造背景下流程工業(yè)設備管理發(fā)展的要求
隨著第四次工業(yè)革命浪潮的到來，我國提出了以智能制造為主攻方向的中國制造2025，對設備綜合效率、技術效率、綜合能耗、平均故障間隔運行時間、質量指數(shù)、庫存周轉、勞動生產(chǎn)率等KPI指標提出了新的要求，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)經(jīng)濟性。流程企業(yè)的現(xiàn)代化設備投資高,尤其是大型自動化成套設備，設備的維修都需耗用大量資金。而隨著市場壓力的加大，要求企業(yè)降低生產(chǎn)成本，這就迫切要求提高維修費的使用效率，最大限度地延長設備的使用壽命，獲得設備投入的最大經(jīng)濟效益。
(2)適時性。流程工業(yè)追求設備的投資回報率，在設備運行維護方面，一是對設備維修的有效性和準確性的要求，把檢修時間壓縮到最短，且投入維修的人力、物力最經(jīng)濟；二是設備維修的適時性，避免欠維修導致的事故延誤生產(chǎn)并增加設備的維修費用；三是避免不必要的維修造成備件、維修費用的浪費以及不必要的解體帶來設備可靠性的降低。
(3)全面性。現(xiàn)代化設備的社會化程度高，從設計、制造、安裝調試、使用、維護直至報廢，各環(huán)節(jié)相互影響，相互制約，其間體現(xiàn)的科學知識越來越多，因而要求對設備的所有信息進行系統(tǒng)的管理，即對設備壽命周期的全過程進行綜合研究和管理，以提高設備綜合效率和追求壽命周期費用的經(jīng)濟性為目標，以提高設備投入的經(jīng)濟性。
(4)適應性。市場的激烈競爭要求企業(yè)加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，改變大批量少品種的生產(chǎn)方式，實現(xiàn)柔性制造，即小批量、多品種生產(chǎn)，以滿足市場要求。為此，要求企業(yè)對設備的功能進行拓展，提高設備的適應能力，同時最大限度地發(fā)揮設備的產(chǎn)能，體現(xiàn)企業(yè)的應變能力。
(5)數(shù)字化。設備狀態(tài)的數(shù)字化，每一臺設備、每一條產(chǎn)線的狀態(tài)都需要數(shù)字化，可根據(jù)設備的狀態(tài)性能、狀態(tài)指標安排最佳的設備維護計劃。在生產(chǎn)系統(tǒng)中可以根據(jù)產(chǎn)線狀態(tài)安排相應的產(chǎn)品規(guī)格，在工藝流程中可以根據(jù)每臺設備的狀態(tài)優(yōu)化控制工藝，也可以根據(jù)設備狀態(tài)的劣化趨勢從容安排設備備件采購等。
(6)信息互聯(lián)。設備與設備、設備與人之間，可方便地交互信息，使上下工藝之間、并行產(chǎn)線之間的信息可以做相互修正、對比、優(yōu)化，也可使設備管理及技術人員充分掌握設備信息，更好地發(fā)揮設備性能。
(7)智能化。智能制造系統(tǒng)要求有自組織能力、自律能力、自學習能力和自維護能力等，這些要求對設備整體提出了智能化的要求，要求設備本身具有自組織能力、自律能力、自學習能力和自維護能力。在設備維護領域，同樣對設備有自診斷、自學習、自恢復能力。
綜合以上要求，設備的運行維護必須滿足狀態(tài)數(shù)字化、診斷智能化、運維智能化的要求，這就是遠程智能運維！這是智能制造的要求，也是設備管理的必然發(fā)展趨勢。因此，遠程智能運維是設備管理的必由之路。
3現(xiàn)代大型流程工業(yè)設備管理發(fā)展趨勢
縱觀先進國家流程工業(yè)的發(fā)展歷史，設備管理模式從第一次工業(yè)革命時的事后維修，第二次工業(yè)革命后逐步發(fā)展到定期維修，第三次工業(yè)革命后隨著檢測技術的發(fā)展，逐步走向了預知狀態(tài)維修，如美國杜邦公司首先倡議狀態(tài)檢修(Condition-based Maintenanca，CBM)，這種檢修方式以設備當前的工作狀況為依據(jù),通過狀態(tài)監(jiān)測手段，診斷設備健康狀況，從而確定設備是否需要檢修或確定最佳檢修時機。狀態(tài)檢修的目標是以一定的技術和管理手段達到對設備狀態(tài)的良好把握，從而使設備的維修達到最佳效果。
日本新日鐵早在21世紀初就在全廠基本普及了在線監(jiān)測系統(tǒng)，并提出了21世紀維修的新概念——適應性維修(Adaptive Maintenanca)，它的宗旨是企業(yè)的生產(chǎn)活動要適應形勢的變化。在設備管理方面，要隨產(chǎn)量的變化、設備的劣化發(fā)展、診斷技術的進步以及周圍各種條件的變化，體制和方式也應作適應性的變化。這一管理模式的核心是以最小綜合費用為目標(綜合費用=維修費用+設備因素生產(chǎn)損失)，綜合生產(chǎn)、設備劣化、診斷技術各種因素來制訂維修策略。近期在積極引用物聯(lián)網(wǎng)(AT)和人工智能(AI)，努力提高生產(chǎn)率和改善產(chǎn)品質量。
美國大河鋼鐵公司利用控制系統(tǒng)和部分狀態(tài)監(jiān)測傳感器共計5萬余個監(jiān)控設備的溫度、壓力、振動、化學成分等參數(shù)，并動態(tài)預測設備磨損及其設備故障，通過機器學習的手段進行智能化的設備狀態(tài)診斷,并根據(jù)診斷及預測結果安排檢修計劃，已經(jīng)初步實現(xiàn)了智能設備運維。
從國外先進流程工業(yè)設備管理的發(fā)展方向看，都已經(jīng)開始逐步向遠程智能運維方向發(fā)展。這也從側面證明了遠程智能運維的方向是完全正確的。
4遠程智能運維的技術基礎
實現(xiàn)遠程智能運維一直是設備工作者的夢想，由于受到很多技術條件的限制一直沒有很好的開展，近年來，由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術、檢測技術、物聯(lián)網(wǎng)等技術的飛速發(fā)展,使得遠程智能運維不再是可望而不可及。對遠程智能運維具有推進作用的技術主要有：
(1)設備設計技術和檢測技術的發(fā)展，使掌握設備狀態(tài)不再是技術難題。設備設計技術使得設備本身不再是一個黑箱，而檢測技術，特別是傳感技術的發(fā)展使得我們對幾乎所有設備都獲取其狀態(tài)，是否在實際中應用只是因為考慮投入成本是否必要。
(2)物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展使萬物互聯(lián)成為可能。物聯(lián)網(wǎng)主要的核心技術有射頻識別技術、傳感器技術、嵌入式系統(tǒng)技術。近幾年來傳感器技術(如MEMS傳感器)及嵌入式芯片的高速發(fā)展，催生了智能傳感器技術的高速發(fā)展，使傳感器性能更符合應用需要，傳感器價格也大幅度降低，使得設備狀態(tài)數(shù)字化具有了經(jīng)濟價值。
(3)工業(yè)控制系統(tǒng)的技術進步為獲取大量的工藝、控制信號提供了簡捷的通道,原來額外輸出工藝、控制信號受到控制系統(tǒng)容量和速度的限制，甚至一些系統(tǒng)是封閉的。隨著控制系統(tǒng)的能力提升和三電系統(tǒng)的改造，獲取這些信號的瓶頸問題已經(jīng)消失，這些工藝、控制信號將給設備運維帶來大量可使用信息,通過這些信號的組合，可以分析出很多的設備狀態(tài)問題。
(4)通信技術的發(fā)展，使我們信息高速公路不再擁堵，使設備狀態(tài)信息可以順暢流通，尤其是5G技術的發(fā)展，在可以預見的未來，VR技術、三維視覺、可視化模擬檢修等技術將在遠程智能運維中得到應用，可以解決遠程運維的瓶頸問題。
(5)數(shù)據(jù)處理技術，特別是大數(shù)據(jù)技術和云計算技術的發(fā)展,使我們在龐大的設備狀態(tài)數(shù)據(jù)、工藝控制數(shù)據(jù)、視頻音頻數(shù)據(jù)等多元異構數(shù)據(jù)方面不再束手無策，可以翱翔在龐大的數(shù)據(jù)海洋中去獲取寶貴的信息,使得遠程智能運維可以順利實施。
(6)智能算法的發(fā)展，如遺傳算法、深度學習、群智能算法、最優(yōu)解算法等，使我們可以充分利用數(shù)據(jù)進行學習和決策,建立運維系統(tǒng)的自學習能力，使系統(tǒng)在運行中不斷地提高分析判斷和決策能力。
以上的技術發(fā)展將給予遠程智能運維極大的技術推動力，這些技術本身已基本成熟，并在許多場合得到了應用，因此現(xiàn)在建設設備遠程運維平臺正當其時。
5遠程智能運維展望
目前寶武遠程智能運維平臺還處于建設期，還處于試點和試運行階段,按現(xiàn)有技術水平，預計建成后可實現(xiàn)以下功能：
(1)通過對寶武多基地的設備狀態(tài)信息獲取，利用智能模型及領域專家對設備狀態(tài)進行分類，篩選出異常設備并提供維修建議,并與設備管理系統(tǒng)協(xié)調一致(隨著系統(tǒng)數(shù)據(jù)的增加，系統(tǒng)將越來越智能)。
(2)設備維護人員按照遠程智能運維平臺提供的維護、維修步驟進行維護維修工作，所有維護工作細節(jié)全部數(shù)字化進入系統(tǒng)，作為維護數(shù)據(jù)庫的一部分。
(3)系統(tǒng)對診斷結果、維護建議等輸出進行評價，同時也對維護過程進行評價，吸取經(jīng)驗教訓。
(4)提供設備和產(chǎn)線健康指數(shù)，協(xié)助生產(chǎn)系統(tǒng)有目的地優(yōu)化各產(chǎn)線生產(chǎn)品種、規(guī)格。
(5)對各條同類產(chǎn)線進行橫向比較，找出每條產(chǎn)線各自的設備薄弱環(huán)節(jié),提供改善建議。
(6)通過狀態(tài)數(shù)據(jù)和檢修數(shù)據(jù)找出產(chǎn)線中各類備品備件的短板，分析造成短板的原因并提出解決方案。通過消除短板提高設備有效利用率。
(7)通過設備狀態(tài)預測，提出備品備件需求，降低部件庫存。
(8)比較各品牌備件、部件的質量、壽命和價格，提出最適合的備件部件品牌建議。
當然，以上是可感知的功能，還有一些用戶不能直接感知的功能，如通過系統(tǒng)應用，將系統(tǒng)中的監(jiān)測標準、維護標準、檢修標準等進行智能優(yōu)化，并通過系統(tǒng)將知識進行傳承與復制等。
另外，如果在VR、三維視覺、可視化模擬檢修等功能上線后，還可以提供維護維修工作的直觀模擬訓練，充分提高設備維護過程的質量和效率。
6結論
遠程智能運維是智能設備管理的必然發(fā)展方向，但要順利開展遠程智能運維工作，還有很多技術、管理難關需要破解。智能制造只有開始沒有結束，智能設備管理同樣如此。探索一條新的設備管理道路，一定會遇到許多問題和困難，因此需要設備系統(tǒng)全體同仁的理解、支持,更需要大家一起貢獻智慧和力量。
