設備狀態監測及備件管理系統的設計

劉東生

摘 要：本文介紹了通過設備狀態監測及備件管理系統的建立和運行，利用信息系統實現所轄范圍設備的管理，及時收集整理設備運行和維護的信息，為設備和設備部件的備品備件管理提供支撐，實現設備狀態檢測、維護管理和備品備件合理調配，確保設備能力的最大發揮，節省設備維護成本。

關鍵詞：設備狀態監測 可靠性 備件管理

中圖分類號：TH17 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（b）-0017-02

1 研制目的

設備備件管理與成本控制越來越收到重視[1]。為保障設備正常運行狀態、降低維護成本，集成分立的設備運行狀態監測能力和數據，實時收集設備運行狀態信息（主要是運行異常信息），建立設備運行值班信息輸入和故障維修信息錄入接口，通過對設備及設備部件故障的統計，分析設備及部件運行的可靠性，對故障發生趨勢進行分析和預測；為制定合理的設備備品備件儲備提供量化依據。

建立備品備件管理系統，整合備品備件的生產、訂貨、運輸周期數據，為保證設備維修的需要，實現合理的備件庫存儲備。同時，為設備生產單位的質量控制提供改進支撐，不斷提高設備的可靠性、維修性和經濟性。

2 功能設計

（1）建立以設備運行狀態實時監測、值班日志設備異常信息管理、設備點檢和設備維修為重點的設備運行狀態管理體系，通過對故障監測和記錄，統計和分析單臺設備或同一類設備相同故障部位的故障，通過設備平均故障間隔時間（MTBFB）與設備平均維修時間（MTTR）的動態計算，分析設備及部件的可靠性數據，為制定合理的設備備品備件儲備調配策略，提供量化依據。

（2）根據設備及部件的可靠性數據，為設備備件計劃管理、訂貨管理、倉儲管理等提供解決方案。結合在裝設備地域分布、設備及部件供應廠家地域分布、備品備件管理及維修責任單位地域分布情況，建立合理儲備評價、供貨周期、庫存預警的統一管理模型，計算分析合理庫存水平，嚴格控制備品備件庫存在合理范圍，有效縮減備品備件訂貨和儲備管理中的浪費現象。

（3）建立動態的基于設備運行狀態監測和備品備件管理體系；根據設備和部件的可靠性數據以及設備生產、維修能力的變化，不斷更新相關數據，形成包含動態數據在內的完整的備品備件管理檔案，動態調整管理所轄設備備品備件儲備的期望值，不斷提高設備的運行性能，提高軟件系統的管理質量和工作效率。

3 主要功能模塊

3.1 設備運行狀態監測

（1）在線監測。

應用各種電量、非電量的傳感方法，檢測設備的狀態。如利用輻射傳感來檢測設備的發熱、放電（發光），可判斷過熱與局部放電現象，利用表面電位變化或感應電流的檢測可判斷內部絕緣的完好程度等。

由于傳感信號往往混雜干擾信號，需要對收集的信號進行處理、分析，檢出正確信號，濾除干擾信號，然后才能形成設備運行狀態的有效數據，用來進行設備運行狀態判斷。使用計算機軟件系統對收集信號進行有效性判斷的規則如下：

①對采集硬件得到的數據按預設規則，使用適合的算法進行有效性檢查，舍棄無效或干擾數據，留取合格數據。

②對合格數據進行特征提取，記入數據庫。

③定時對特征數據進行分析判斷，得出設備運行狀態參數。參數的特征包括：設備（或部件）運行是否正常；如果運行異常，則給出異常等級；異常狀態持續時間，等。

（2）在線報警信號收集。

對于具有狀態異常報警功能的電子設備，直接使用通信手段獲取設備狀態異常報警信息，收集設備運行異常編碼、所反映的設備運行異常部件以及報警頻度等信息。

3.2 設備故障人工錄入

設置設備故障錄入工具，通過值班日志、維修記錄的人工錄入，記錄下設備的完整的運行記錄、發生故障的故障記錄，完好檢查、點檢等。將這些數據記錄保存到關系數據庫中，分別進行整統計。

通過設備運行狀態實時監測和設備故障人工錄入，可以完整地記錄各個設備的運行狀況。建立完善的設備運行狀態數據庫。

3.3 備品備件需求分析

備品備件需求分析是結合設備和部件的故障概率，結合備品備件生產、訂貨、運輸的時間和費用等要素，確定備品備件的總量和庫存分布，以解決備品備件的購買過度，資金大量被占用，而有些備件急需時又缺貨的問題。

備品備件需求分析的基本和方法，是依據GJB1371《裝備保障性分析》。GJB1371對備品備件需求的確定主要體現在三個方面：一是提供了保障資源要求確定的程序與方法，對于備品備件需求而言，提供了備件保證概率確定的程序與方法，為合理地確定備品備件及設備維修條件的保障水平提出要求；二是提供了保障方案確定的程序與方法，特別是對維修保障方案確定的程序與方法提供了指南，要求必須進行裝備的功能分析、故障模式影響及危害性分析、以可靠性為中心的維修分析、修理級別分析等，以保障需求為牽引，規劃出在設備的壽命周期內應進行的保障工作，為保障資源的確定特別是備品備件需求確定提供規范的輸入信息；三是提出必須要進行使用與維修工作分析，將所有的維修保障工作劃分為工作、子工作和工序，對應記錄一次維修保障工作中各工序所對應的保障資源，包括所需的備品備件，為確定建制單位所需的備品備件品種與數量提供準確信息。

該管理系統依據標準，參考成功的經驗[2]，使用一整套經檢驗行之有效的算法，能夠給出所管理設備的備品備件需求的量及庫存分布方案。

3.4 備品備件庫存和調配管理

備品備件的庫存和調配管理目標，是一方面滿足所管理設備的維修和檢修所需的備品備件，同時盡量的減少備品備件的過分庫存。

備品備件需要分類管理[3]。備品備件按照其技術特性，有專業件、通用件、特制件，按照使用期限屬性，有高頻件、低頻件，當然還有其它屬性。不同種類的備品備件在庫存系數上有所差異。

備品備件庫存管理包含三個方面：一是備品備件的經濟性管理，含備件耗用量、備件成本計算等。在整個備品備件管理中，它是降低成本的有效的手段，是備品備件管理的主要方面：二是備品備件的計劃管理，即根據經驗對備品備件的消耗進行預測，結合維修力量和管理等情況統計計算備品備件的生產、訂貨、儲備的計劃量；三是確定備品備件實際庫存量。在確定實際庫存量時，遵循以下幾點原則：備品備件庫存時間不超修理和檢修間隔期；備件適用設備型號較多的，根據實際消耗確定適量的庫存；生產周期長的部件應留出訂購生產的時間提前量，并保持一定的庫存；對設備運行起關鍵作用的部件，要有一定庫存或者有可靠供應；常用消耗類備品備件，則根據日常消耗量，定期定量訂購。

備品備件的調配管理有以下幾項功能：一是具有庫存預警功能，定期盤點各庫存點各種備品備件庫存，任何一種備件庫存量低于計劃值時，提醒安排生產或訂貨；二是從各庫存點備品備件庫存實際消耗的不均衡現實出發，建立各庫存點備品備件調配機制，遇有某庫存點備件庫存低于計劃量時，優先從其它庫存點調配，無非調配時再安排生產或訂貨。

4 系統應用效能

該系統的軟件采用B/S體系結構，使用C++和JAVA工具開發，可運行于目前各主流軟硬件平臺，維護成本降低，開放性強、安全性高；留有與其它相關信息系統進行信息交換的接口，可以方便地與其他管理系統集成。

該系統集成了設備、設備部件的可靠性數據，可靠性數據能夠根據設備運行使用中的動態監測和維護情況迅速更新，建立了設備可靠性指標與備品備件儲備的數學模型，從而保證了備品備件儲備量的合理性，大大降低了不必要備品備件的資金占用，節省了相關方面的人力物力。

參考文獻

[1] 張立.設備備件管理與成本控制[J].企業科技與發展，2013（12）.

[2] 張月.醫療設備監測系統軟件架構設計[J].南京廣播電視大學學報，2013（2）.

[3] 王永軍，單兆杰.企業備品備件庫存管理探討[J].現代商貿工業，2012（21）.endprint