構(gòu)建智能設(shè)備管理體系降低設(shè)備故障率

摘 要：根據(jù)宣鋼二鋼軋廠設(shè)備運(yùn)行情況， 針對管理過程中的問題，介紹了宣鋼二鋼軋廠構(gòu)建智能設(shè)備管理體系，降低設(shè)備故障率的背景、主要做法和效果等，實(shí)施后設(shè)備故障率降低為1.44‰，系統(tǒng)實(shí)施后取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，綜合創(chuàng)效200多萬元。

關(guān)鍵詞：設(shè)備故障率；PM智能點(diǎn)檢；在線故障檢測診斷；定修模型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.141

0 前言

宣鋼二鋼軋廠管理2座150T轉(zhuǎn)爐，二條高速線材生產(chǎn)線、二條高強(qiáng)度棒材生產(chǎn)線，設(shè)備數(shù)量龐大，而且品種規(guī)格越來越復(fù)雜，并向大型化、自動(dòng)化方向發(fā)展，但高技術(shù)人才相對匱乏，曾多次發(fā)生大型設(shè)備如吐絲機(jī)、ID風(fēng)機(jī)故障引發(fā)的生產(chǎn)停頓事故，事故發(fā)生后后續(xù)搶修時(shí)間較長。目前企業(yè)內(nèi)現(xiàn)行的設(shè)備管理策略主要為事后維修與預(yù)防維修，企業(yè)對裝備進(jìn)行運(yùn)維決策時(shí)，目前主要依賴流程和經(jīng)驗(yàn)，缺乏有效的數(shù)據(jù)作為支撐。比如對于軸承、齒輪、聯(lián)軸器、潤滑油等部件的最佳檢維護(hù)時(shí)機(jī)的把握，都是根據(jù)過往經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)得出，無法避免裝備故障的發(fā)生，特別是突發(fā)性故障的發(fā)生，輕者影響生產(chǎn)運(yùn)行，造成維修成本浪費(fèi)；重者甚至?xí)?dǎo)致重大事故的發(fā)生，因此事后維修與預(yù)防維修兩種模式均無法滿足現(xiàn)代設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)需求。

通過構(gòu)建智能設(shè)備管理體系，二鋼軋廠取得了較好的效果，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備管理的智能化、大大提升了設(shè)備管理能力，達(dá)到了預(yù)知檢修的目的，設(shè)備故障率大大下降，設(shè)備故障率為1.44‰，大大低于目標(biāo)值，同時(shí)也培養(yǎng)了一批設(shè)備診斷[1]專家，在核心崗位上發(fā)揮了重要的作用。同時(shí)項(xiàng)目實(shí)施過程中，智能設(shè)備管理體系為企業(yè)帶來了顯著的財(cái)務(wù)收益，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理200多萬元。

1 應(yīng)用背景

目前隨著二鋼軋廠設(shè)備數(shù)量增多，品種規(guī)格日益繁雜，并向大型化、自動(dòng)化方向發(fā)展，但高技術(shù)人才相對匱乏，設(shè)備后期檢查缺乏有效的手段，非正常停機(jī)或損壞造成的損失很大，對設(shè)備管理工作造成極大的挑戰(zhàn)。目前企業(yè)內(nèi)現(xiàn)行的設(shè)備管理策略主要為事后維修與預(yù)防維修，企業(yè)對裝備進(jìn)行運(yùn)維決策時(shí)，目前主要依賴流程和經(jīng)驗(yàn)，缺乏有效的數(shù)據(jù)作為支撐。

隨著當(dāng)前“兩化融合”或“工業(yè)4.0”[2]的不斷推進(jìn)，設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測獲取是通過傳感設(shè)備自動(dòng)采集、自動(dòng)傳輸、自動(dòng)存儲(chǔ)的“三自”模式加以實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)可以真實(shí)地、全天候的反應(yīng)裝備狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)的是一種“數(shù)據(jù)流”觸發(fā)“工作流”的新型管理模式，二鋼軋廠智能設(shè)備管理體系得以建立。

2 總體思路

二鋼軋廠智能設(shè)備管理系統(tǒng)主要由二部分組成，一為PM智能設(shè)備管理系統(tǒng)，通過搭建基于PDCA循環(huán)工作模式的設(shè)備點(diǎn)檢管理系統(tǒng)，建立一套規(guī)范的設(shè)備管理體系，對生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備點(diǎn)運(yùn)行的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，確定那些設(shè)備部件需要維護(hù)，以及什么時(shí)候該檢修。二為重點(diǎn)設(shè)備在線故障檢測診斷系統(tǒng)，通過安裝在裝備上的傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，針對設(shè)備不同的結(jié)構(gòu)類型和工作狀態(tài)，通過有線或無線等方式不間斷的獲取裝備在運(yùn)行狀態(tài)下的振動(dòng)、溫度信號(hào)，按照系統(tǒng)既定的采集和報(bào)警策略，自動(dòng)采集設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，異常數(shù)據(jù)自動(dòng)觸發(fā)異常報(bào)警機(jī)制，實(shí)現(xiàn)裝備運(yùn)行健康狀態(tài)的實(shí)時(shí)控制。對于異常報(bào)警裝備的處理，專業(yè)的數(shù)據(jù)分析人員或遠(yuǎn)程診斷專家利用專門的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，對振動(dòng)、溫度信號(hào)進(jìn)行詳細(xì)分析，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、參數(shù)、歷史運(yùn)行維護(hù)信息，準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障部位、原因，確定故障根源，達(dá)到裝備預(yù)測維修并滾動(dòng)預(yù)測故障部件壽命，避免企業(yè)安全事故的發(fā)生。

3 實(shí)施方案

3.1 構(gòu)建智能設(shè)備管理體系必要性分析

3.1.1 構(gòu)建智能設(shè)備管理體系是當(dāng)前設(shè)備管理的需要

鋼鐵企業(yè)內(nèi)設(shè)備尤其是關(guān)鍵設(shè)備，一旦意外停機(jī)，將對產(chǎn)生的生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響，甚至是整條產(chǎn)線停產(chǎn)。企業(yè)點(diǎn)巡檢人員通過離線儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、時(shí)效性以及設(shè)備管理執(zhí)行的深度成為制約企業(yè)管理提升的要素?？刂葡到y(tǒng)和管理信息系統(tǒng)對于設(shè)備機(jī)械故障的監(jiān)控的不足，以及在線監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)商技術(shù)支持的欠缺，導(dǎo)致既有系統(tǒng)價(jià)值難以發(fā)揮，同樣成為困擾企業(yè)設(shè)備管理的痛點(diǎn)。

3.1.2 構(gòu)建智能設(shè)備管理體系是當(dāng)前生產(chǎn)模式的需要

隨著宣鋼公司進(jìn)一步響應(yīng)國家號(hào)召進(jìn)一步壓減產(chǎn)能，轉(zhuǎn)爐與高爐產(chǎn)量匹配為剛性連接，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重故障將直接影響高爐生產(chǎn)，造成整條生產(chǎn)線停產(chǎn)。因此設(shè)備是否正常穩(wěn)定運(yùn)行是制約宣鋼生產(chǎn)的主要因素。目前企業(yè)內(nèi)現(xiàn)行的設(shè)備管理策略主要為事后維修與預(yù)防維修，故構(gòu)建智能設(shè)備管理體系，降低設(shè)備故障率是當(dāng)前生產(chǎn)模式的需要。

3.1.3 構(gòu)建智能設(shè)備管理體系是信息化、智能化的需要

企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)行的信息化管理模式是一種“傳統(tǒng)的信息化”處理手段，實(shí)質(zhì)是對“經(jīng)過人為加工的歷史檔案數(shù)據(jù)”、“過往記錄數(shù)據(jù)”等的進(jìn)行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)再整理，仍然是一種對于靜態(tài)數(shù)據(jù)的依賴，關(guān)注的重點(diǎn)在于工作流程。

智慧裝備運(yùn)營是通過安裝在裝備上的傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，針對設(shè)備不同的結(jié)構(gòu)類型和工作狀態(tài)，通過有線或無線等方式不間斷的獲取裝備在運(yùn)行狀態(tài)下的振動(dòng)、溫度信號(hào)，按照系統(tǒng)既定的采集和報(bào)警策略，自動(dòng)采集設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，異常數(shù)據(jù)自動(dòng)觸發(fā)異常報(bào)警機(jī)制，實(shí)現(xiàn)裝備運(yùn)行健康狀態(tài)的實(shí)時(shí)控制。

3.2 構(gòu)建智能設(shè)備管理體系的主要內(nèi)涵

二鋼軋廠智能設(shè)備管理系統(tǒng)主要由二部分組成，一為PM智能設(shè)備管理系統(tǒng)，通過搭建基于PDCA循環(huán)工作模式的設(shè)備點(diǎn)檢管理系統(tǒng)，建立一套規(guī)范的設(shè)備管理體系，對生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備點(diǎn)運(yùn)行的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，確定那些設(shè)備部件需要維護(hù)，以及什么時(shí)候該檢修。二為重點(diǎn)設(shè)備在線故障檢測診斷系統(tǒng)，異常報(bào)警裝備的處理，專業(yè)的數(shù)據(jù)分析人員或遠(yuǎn)程診斷專家利用專門的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，對振動(dòng)、溫度信號(hào)進(jìn)行詳細(xì)分析，準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障部位、原因，確定故障根源，達(dá)到裝備預(yù)測維修并滾動(dòng)預(yù)測故障部件壽命，避免企業(yè)安全事故的發(fā)生。

3.3 構(gòu)建智能設(shè)備管理體系的主要作法

3.3.1 完善制度管理體系

二鋼軋廠原有設(shè)備管理體系完備，設(shè)備運(yùn)行正常，但發(fā)展速度受到限制、后繼乏力，急切需要引入新的方法和理念進(jìn)行流程重組和觀念更新、提升企業(yè)的競爭力和執(zhí)行力、保證企業(yè)的持續(xù)增長時(shí)，隨著宣鋼信息化智能化建設(shè)的不斷深入原有管理系統(tǒng)已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前新形勢下管理。因此急需對原有管理體系進(jìn)行完善。

3.3.2 建立點(diǎn)檢架構(gòu)管理體系

點(diǎn)檢的執(zhí)行層是位于設(shè)備管理體系的最底層；執(zhí)行者是點(diǎn)檢員。點(diǎn)檢人員是設(shè)備維修的責(zé)任者、組織者和管理者。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息全部來自于點(diǎn)檢員的工作，該層工作完成的好壞直接關(guān)系到設(shè)備點(diǎn)檢管理制度推行是否成功。點(diǎn)檢管理層分為兩級(jí)。

3.3.3 完善量化點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)備點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)的制定包括點(diǎn)檢的內(nèi)容、判斷標(biāo)準(zhǔn)、種類、周期、方法的制定?？茖W(xué)的確定設(shè)備的維護(hù)點(diǎn)的數(shù)量、以及點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)不僅設(shè)備能夠得到合理的點(diǎn)修，人員和資源還能合理的分配。有計(jì)劃的對每個(gè)維護(hù)點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)檢可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。

3.3.4 開展單點(diǎn)課活動(dòng)

通過開展單點(diǎn)課活動(dòng)，推行每周一課培訓(xùn)活動(dòng)，提升點(diǎn)檢員點(diǎn)檢素質(zhì)。累計(jì)完成單點(diǎn)課教程43項(xiàng)，培訓(xùn)人員達(dá)到423人次，有效地提高了全體職工的專業(yè)點(diǎn)檢技能。

3.4 構(gòu)建重點(diǎn)設(shè)備在線故障診斷

智能監(jiān)控系統(tǒng)通過在擬監(jiān)測機(jī)組振動(dòng)明顯部位安裝有線傳感器進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，同時(shí)通過在線監(jiān)測系統(tǒng)整合已有監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行特性配置針對性的數(shù)據(jù)采集策略，并實(shí)現(xiàn)異常狀態(tài)的自動(dòng)推送短信和移動(dòng)APP報(bào)警推送。圖1是遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)構(gòu)架圖示。

同步遠(yuǎn)程診斷工程師對數(shù)據(jù)進(jìn)行精密分析，出具設(shè)備診斷結(jié)論以及檢維修建議，并提交診斷報(bào)告，從而為現(xiàn)場提供針對性的檢修指導(dǎo)建議。在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)受控的重點(diǎn)在于，當(dāng)出現(xiàn)振動(dòng)或溫度異常時(shí)，觸發(fā)報(bào)警狀態(tài)下數(shù)據(jù)采集策略，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行短信和郵件報(bào)警提醒，提供檢維護(hù)建議和檢修指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)預(yù)測維修。

智能監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，可支持多類型、多批次機(jī)組的在線監(jiān)測，項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)施方便，并為企業(yè)未來擴(kuò)展的設(shè)備監(jiān)測需求預(yù)留冗余，降低資金的重復(fù)投入。供現(xiàn)場人員通過 MOS3000 在線監(jiān)測系統(tǒng)查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和分析判斷故障[3]?，F(xiàn)場應(yīng)用服務(wù)器還可以通過 Internet 實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳送至容知遠(yuǎn)程診斷中心數(shù)據(jù)備份服務(wù)器內(nèi)。通過以上過程保證了數(shù)據(jù)的安全傳輸和備份。

3.5 現(xiàn)場狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)MOS3000

MOS3000狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，可滿足現(xiàn)場設(shè)備管理與運(yùn)行維護(hù)人員的設(shè)備監(jiān)測與故障分析需求，通過該模塊提供的分析工具，可判斷機(jī)組的工作狀態(tài)，定位故障部位、故障原因以及故障劣化的模式。設(shè)備運(yùn)行趨勢、時(shí)域波形、頻譜、多時(shí)域、多頻譜、多趨勢、長波形、瀑布圖、轉(zhuǎn)速波形、倒頻譜、包絡(luò)解調(diào)譜等。圖2是部分分析工具圖示。

3.6 完善定修模型

利用智能點(diǎn)檢設(shè)備及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，并通過系統(tǒng)報(bào)警體現(xiàn)在點(diǎn)檢系統(tǒng)中，方便廠內(nèi)主管人員及車間主管人員及時(shí)安排檢修?；谥悄鼙O(jiān)測與遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，每月定期為所有納入監(jiān)測裝備進(jìn)行綜合健康狀態(tài)評估，定位故障部位、分析故障根因并對故障裝備嚴(yán)重程度進(jìn)行科學(xué)判斷，并根據(jù)設(shè)備歷史大數(shù)據(jù)，科學(xué)預(yù)測設(shè)備使用壽命[4]，通過定制化開發(fā)的智能服務(wù)APP，實(shí)時(shí)推送所有納入在線監(jiān)測的狀態(tài)，方便現(xiàn)場設(shè)備管理人員隨時(shí)掌控設(shè)備狀態(tài)。

4 實(shí)施效果

構(gòu)建智能設(shè)備管理體系，做到了思路更加清晰，目標(biāo)更加明確，智能設(shè)備管理體系取得了較好的效果，PM點(diǎn)檢漏檢率實(shí)現(xiàn)零漏檢、隱患發(fā)現(xiàn)率顯著提升。

通過系統(tǒng)的繼續(xù)完善，點(diǎn)檢的基本指標(biāo)漏檢率實(shí)現(xiàn)零漏檢，到位率也達(dá)到99%以上，提升了點(diǎn)檢員的整體素質(zhì)，圓滿完成了點(diǎn)檢任務(wù)，未發(fā)生因點(diǎn)檢不到位造成的設(shè)備事故。

關(guān)鍵設(shè)備在線故障檢測診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提前預(yù)判，在線檢測診斷系統(tǒng)投用后取得效果明顯。對故障及時(shí)處理，避免了設(shè)備故障擴(kuò)大化，綜合創(chuàng)效200多萬元。

5 結(jié)論

二鋼軋廠通過構(gòu)建智能設(shè)備管理體系，基本上實(shí)現(xiàn)了提前預(yù)知設(shè)備故障，監(jiān)控故障劣化趨勢，滾動(dòng)預(yù)測設(shè)備運(yùn)行壽命，將臨時(shí)、非計(jì)劃檢修轉(zhuǎn)變成計(jì)劃性維修，減少非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間。設(shè)備檢修之后，通過實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)，診斷專家可對現(xiàn)場或檢修質(zhì)量進(jìn)行獨(dú)立評估，確保設(shè)備檢修質(zhì)量可靠。

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作者簡介：張帥（1986-），男，河北萬全人，本科，自動(dòng)化工程師，從事電氣自動(dòng)化設(shè)備管理工作。