機(jī)電裝備管理領(lǐng)域智能與信息化應(yīng)用

吳義苗 王 騫

（中國(guó)機(jī)電裝備維修與改造技術(shù)協(xié)會(huì) 北京）

一、前言

制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的最重要的支柱產(chǎn)業(yè)。以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，加強(qiáng)信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)合，促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)的技術(shù)升級(jí)，推進(jìn)“兩化融合”、大力發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)，是“十二五”規(guī)劃的重要發(fā)展方向，也是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的迅速發(fā)展，在制造業(yè)中出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成（CMS）、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）、精益生產(chǎn)（LP）和敏捷制造（AM）等多項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)與制造模式。制造業(yè)信息化和先進(jìn)制造技術(shù)有了飛速發(fā)展，制造業(yè)正在進(jìn)行一場(chǎng)新的技術(shù)變革。

在當(dāng)前工業(yè)處于轉(zhuǎn)型和結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)期，市場(chǎng)要求產(chǎn)品的生命周期越來(lái)越短，生產(chǎn)形式越來(lái)越呈現(xiàn)單件小批量多品種的格局。為了適應(yīng)市場(chǎng)的快速多變，制造企業(yè)要想求生存、求發(fā)展，就必須加強(qiáng)信息技術(shù)與傳統(tǒng)制造業(yè)的結(jié)合，促進(jìn)制造能力的技術(shù)升級(jí)。企業(yè)通過(guò)購(gòu)置新的智能化、自動(dòng)化裝備，以及將在用機(jī)電裝備升級(jí)改造兩種途徑來(lái)提升企業(yè)整體的制造能力和制造水平，以提高企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)利用現(xiàn)代信息化管理，提高企業(yè)的管理水平和經(jīng)濟(jì)效益，也是制造企業(yè)的發(fā)展之路。面對(duì)“兩化融合”的大趨勢(shì)，機(jī)電裝備管理與改造領(lǐng)域也迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

二、機(jī)電裝備管理及其改造領(lǐng)域智能與信息化發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)代制造業(yè)的信息化系統(tǒng)一般分為3個(gè)層次：工廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)（ERP）。底層自動(dòng)化系統(tǒng)涵蓋了制造流程自動(dòng)化，單機(jī)自動(dòng)化，生產(chǎn)線、車間、工廠自動(dòng)化等各類制造流程的自動(dòng)化系統(tǒng)，為MES和ERP系統(tǒng)提供現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，是信息化系統(tǒng)的信息基礎(chǔ)，MES系統(tǒng)是對(duì)制造流程進(jìn)行管理的系統(tǒng)。

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的信息化技術(shù)的普及應(yīng)用，帶動(dòng)了機(jī)電裝備管理及其改造領(lǐng)域智能與信息化的發(fā)展和應(yīng)用。在機(jī)電裝備管理領(lǐng)域，企業(yè)資產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（EAM），為企業(yè)ERP系統(tǒng)提供資產(chǎn)、設(shè)備信息管理支撐，是針對(duì)資產(chǎn)密集型企業(yè)資產(chǎn)管理信息化解決方案。

在機(jī)電裝備改造領(lǐng)域，設(shè)備改造已由以往單臺(tái)、單純的數(shù)控改造或功能改造，朝著功能改造與智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、系統(tǒng)化、數(shù)字化相結(jié)合的方向發(fā)展。對(duì)在用機(jī)電裝備實(shí)施生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化控制與管理、智能監(jiān)測(cè)、智能診斷、遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷，開(kāi)發(fā)推廣精益生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)、MES制造執(zhí)行系統(tǒng)等，都日益成為企業(yè)改造的范疇。機(jī)電裝備改造的內(nèi)涵不斷豐富、外延不斷擴(kuò)大，技術(shù)要求不斷提高。

為了適應(yīng)機(jī)電裝備管理和改造領(lǐng)域的發(fā)展需要，很多專業(yè)維修改造公司已深入?yún)⑴c機(jī)電裝備工程領(lǐng)域智能與信息化開(kāi)發(fā)應(yīng)用，拓展改造范疇，成為維改行業(yè)發(fā)展的一個(gè)新的亮點(diǎn)和趨勢(shì)。如中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，為滿足維修改造及裝備智能信息化業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，成立中航聯(lián)眾數(shù)控技術(shù)（北京）有限公司繼續(xù)開(kāi)展維修改造及機(jī)床再制造業(yè)務(wù)，同時(shí)成立航星國(guó)際自動(dòng)控制工程有限公司開(kāi)展制造數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)（MDC）/程序傳輸系統(tǒng)（DNC）系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)推廣；襄陽(yáng)海城科技有限公司自主開(kāi)發(fā)推廣精益生產(chǎn)管理系統(tǒng)，并生產(chǎn)相應(yīng)的硬件設(shè)備；肯特（北京）自動(dòng)化技術(shù)有限公司為客戶開(kāi)發(fā)MES制造執(zhí)行系統(tǒng)中一個(gè)子系統(tǒng)。很多專業(yè)的維修改造公司在保留傳統(tǒng)的維修改造業(yè)務(wù)同時(shí)，也向著裝備智能與信息化領(lǐng)域 縱深邁進(jìn)，從單一服務(wù)向綜合服務(wù)發(fā)展，成為綜合型的機(jī)電行業(yè)高科技服務(wù)公司。

利用現(xiàn)代智能化與信息化技術(shù)，用先進(jìn)的控制技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行改造，用信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)車間的智能化管理，通過(guò)兩者的結(jié)合應(yīng)用提高企業(yè)的生產(chǎn)和管理水平，改變以往落后的生產(chǎn)管理模式，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的需要，是機(jī)電裝備管理及改造的發(fā)展必然趨勢(shì)。尤其是推廣實(shí)施基于企業(yè)資產(chǎn)全生命周期管理理念的企業(yè)資產(chǎn)信息管理系統(tǒng)（EAM）的應(yīng)用，可以極大地提高資產(chǎn)設(shè)備管理水平，有效地提高資產(chǎn)可利用率、降低企業(yè)運(yùn)行維護(hù)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

三、EAM企業(yè)資產(chǎn)信息管理系統(tǒng)及功能簡(jiǎn)介

1.EAM企業(yè)資產(chǎn)信息管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

EAM是一個(gè)基于企業(yè)資產(chǎn)全生命周期管理理念的企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)。是以企業(yè)有形資產(chǎn)（生產(chǎn)設(shè)備、廠房設(shè)施、交通工具、備件庫(kù)存等）為管理對(duì)象，以資產(chǎn)臺(tái)賬為基礎(chǔ)，以工單的提交、審批、執(zhí)行為主線，按照缺陷處理、計(jì)劃?rùn)z修、預(yù)防性維護(hù)、預(yù)測(cè)性維護(hù)幾種可能模式，以降低總體維修成本、提高維修效率、維持最小合理庫(kù)存和最大投資回報(bào)為目標(biāo)，將設(shè)備管理、維修管理、采購(gòu)管理、庫(kù)存管理、人力資源管理集成在一個(gè)數(shù)據(jù)充分共享的信息系統(tǒng)中。

EAM融合了先進(jìn)設(shè)備維護(hù)管理思想，集企業(yè)各項(xiàng)設(shè)備管理功能為一身，對(duì)資產(chǎn)進(jìn)行全生命周期管理。通過(guò)信息化手段，可以實(shí)現(xiàn)管理制度融于系統(tǒng)、系統(tǒng)流程體現(xiàn)制度，明確職責(zé)、分清權(quán)限，全員參與，提升設(shè)備使用效能；實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)管理流程的可視化、規(guī)范化、工作內(nèi)容的透明化。形成的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)，有助于各級(jí)別設(shè)備維護(hù)和管理人員知識(shí)水平和經(jīng)驗(yàn)提高。借助系統(tǒng)信息資源共享、統(tǒng)計(jì)分析功能，使各級(jí)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)能準(zhǔn)確及時(shí)的掌握設(shè)備狀況，實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)管理，提高管理效率，極大地提高設(shè)備管理和維護(hù)工作水平。

實(shí)施以預(yù)測(cè)性維護(hù)、TPM全員維護(hù)，RCM可靠性為中心的維護(hù)，還有全生命周期的管理為目標(biāo)的EAM系統(tǒng)，不僅能解決傳統(tǒng)設(shè)備管理的存在的問(wèn)題，還能實(shí)現(xiàn)“資源信息化、管理規(guī)范化、作業(yè)流程化”，極大地減少和避免設(shè)備故障，減少意外故障對(duì)生產(chǎn)的影響；延長(zhǎng)設(shè)備的有效使用壽命；減少設(shè)備本身的維修費(fèi)用，降低維護(hù)成本和生產(chǎn)損失；降低備件的存儲(chǔ)資金占用。從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

為制適應(yīng)制造行業(yè)設(shè)備管理比較復(fù)雜的特點(diǎn)，EAM全面采用構(gòu)件技術(shù)構(gòu)造／配置高度靈活可重構(gòu)的要求。采用B/S模式，采用3層軟件體系架構(gòu)和3層功能架構(gòu)。一般為J2EE或.NET平臺(tái)架構(gòu)。

2.EAM系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介（以API PRO系統(tǒng)為例）

（1）API公司及API PRO系統(tǒng)簡(jiǎn)介。API公司由瑞典的工業(yè)服務(wù)集團(tuán)SKF創(chuàng)立，是全球第一家、世界前三強(qiáng)的專業(yè)設(shè)備管理軟件供應(yīng)商。自1980年以來(lái)，經(jīng)過(guò)30多年發(fā)展，API系統(tǒng)已有23種語(yǔ)言版本，在全球56個(gè)國(guó)家上千家企業(yè)應(yīng)用支持。API中國(guó)（上海）工程技術(shù)中心，在中國(guó)經(jīng)過(guò)幾年的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，推出了適合中國(guó)的國(guó)際化、科學(xué)化、個(gè)性化的設(shè)備管理解決方案。目前中國(guó)大陸已經(jīng)有蒙牛乳液集團(tuán)、日照鋼鐵廠、以及汽車制造行業(yè)的寶馬、豐田、沈陽(yáng)三菱發(fā)動(dòng)機(jī)、上海薩帕等幾十家大企業(yè)用戶。

（2）API PRO系統(tǒng)整體功能模塊簡(jiǎn)介。資產(chǎn)管理軟件平臺(tái)——APIPRO系統(tǒng)是由幾十個(gè)功能模塊組成，這些功能是獨(dú)立的，也可以集成在一起，不同行業(yè)、不同企業(yè)的客戶可以根據(jù)自身的需求選擇適合自己的功能模塊（圖1）。

圖1 縱剖套筒

企業(yè)資產(chǎn)信息樹——是系統(tǒng)最基本、最核心的功能模塊，相當(dāng)于一個(gè)設(shè)備臺(tái)賬中心，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)為樹形結(jié)構(gòu)，可以分出很多層次，如集團(tuán)——工廠——車間——生產(chǎn)線——設(shè)備，設(shè)備對(duì)應(yīng)的各種信息數(shù)據(jù)，如圖紙文檔、操作手冊(cè)、供應(yīng)商、各種維修歷史、備件、及所有的和設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)資料的管理都集成在這個(gè)中心模塊中（圖2）。整個(gè)系統(tǒng)也是以這個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，將包括日常計(jì)劃性的、非計(jì)劃性的、預(yù)防性的、預(yù)測(cè)性的工作，通過(guò)工單及流程串聯(lián)起來(lái)，從一項(xiàng)工作的生成、審批、執(zhí)行、到結(jié)束都在這個(gè)管理模塊中體現(xiàn)，是設(shè)備管理的核心功能模塊。

除了企業(yè)資產(chǎn)信息樹核心功能模塊，系統(tǒng)還包含和集成了其他幾十個(gè)功能模塊。其中，系統(tǒng)自帶了有200多張KPI報(bào)表，可以給企業(yè)提供各種統(tǒng)計(jì)分析。用戶經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)，可以使用水晶報(bào)表模塊，在使用中自定義開(kāi)發(fā)新的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。

3.國(guó)內(nèi)外EAM系統(tǒng)比較

圖2 基礎(chǔ)信息與結(jié)構(gòu)樹示意圖

由于國(guó)外EAM系統(tǒng)經(jīng)歷了30多年的開(kāi)發(fā)應(yīng)用歷史，世界各地用戶比較多，凝聚集成了世界上很多企業(yè)的設(shè)備管理先進(jìn)理念，和我國(guó)EAM系統(tǒng)相比，具有一定的先進(jìn)性和前瞻性。如某公司的平面監(jiān)控（圖3），實(shí)現(xiàn)了更多生命周期的管控；產(chǎn)品模塊化程度高，功能多，可根據(jù)不同用戶靈活選擇，適用性強(qiáng)，可以支持集團(tuán)型企業(yè)多個(gè)工廠分散或集中管理；擁有決策支持系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或設(shè)施狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，以不同顏色代表不同的設(shè)備狀態(tài)，把所有設(shè)備相關(guān)信息在一個(gè)界面中呈現(xiàn)的圖文并茂的設(shè)備樹型結(jié)構(gòu)，可視化功能比較強(qiáng)（圖4）；系統(tǒng)可以形成強(qiáng)大的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)；支持移動(dòng)終端應(yīng)用；與第三方系統(tǒng)（如ERP系統(tǒng)、工業(yè)接口、MES系統(tǒng)）集成性強(qiáng)；具有項(xiàng)目管理、采購(gòu)管理等輔助管理功能模塊；等等。

圖3 某公司平面監(jiān)控圖

四、機(jī)電裝備管理領(lǐng)域智能與信息化應(yīng)用需注意的問(wèn)題

（1）系統(tǒng)先進(jìn)性、適用性、穩(wěn)定性、可靠性、時(shí)效性、可拓展性；操作界面友好性。

（2）數(shù)據(jù)與系統(tǒng)安全性：操作與管理權(quán)限、登錄訪問(wèn)模式、系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份和功能恢復(fù)。

（3）所選擇的系統(tǒng)與主要系統(tǒng)是否有接口，如ERP、MES等關(guān)聯(lián)接口；主要工業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)接口等。

圖4 樹形結(jié)構(gòu)的設(shè)備狀態(tài)圖

（4）各種智能與信息化應(yīng)用系統(tǒng)越來(lái)越多，技術(shù)產(chǎn)品交叉發(fā)展、相互融合。整個(gè)信息化系統(tǒng)建設(shè)要有整體規(guī)劃，避免在漸進(jìn)的系統(tǒng)建設(shè)中，出現(xiàn)局部重復(fù)、不兼容或不適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的問(wèn)題。

（5）整個(gè)信息化系統(tǒng)建設(shè)要整體規(guī)劃、分步實(shí)施，制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，尤其是統(tǒng)一的編碼規(guī)則、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)字典，以便將來(lái)某些系統(tǒng)需要和其他系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)相互引用和轉(zhuǎn)換時(shí)，能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

五、機(jī)電裝備管理智能與信息化展望

未來(lái)機(jī)電裝備管理智能與信息化發(fā)展，將在3個(gè)層面進(jìn)行。

（1）現(xiàn)代信息化技術(shù)的不斷快速發(fā)展，帶動(dòng)工業(yè)制造業(yè)信息技術(shù)發(fā)展。機(jī)電裝備管理與改造內(nèi)涵不斷深入和豐富，外延應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，智能與信息化開(kāi)發(fā)與建設(shè)會(huì)在各局部系統(tǒng)內(nèi)深入和發(fā)展。

（2）在技術(shù)層面和應(yīng)用層面，各應(yīng)用系統(tǒng)間彼此的開(kāi)放、兼容、交互等方面的研究和發(fā)展。

（3）隨著企業(yè)設(shè)備管理領(lǐng)域智能與信息化建設(shè)的逐步深入和發(fā)展，企業(yè)設(shè)備管理智能與信息化建設(shè)，最終會(huì)各由各單一應(yīng)用系統(tǒng)的局部建設(shè)，進(jìn)入到綜合應(yīng)用平臺(tái)的整體建設(shè)。

通過(guò)實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)有機(jī)關(guān)聯(lián)，將所有設(shè)備控制與管理系統(tǒng)的部分管理功能（如審批、查詢、分析、統(tǒng)計(jì)、監(jiān)控等）及數(shù)據(jù)集成到一個(gè)綜合應(yīng)用平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)高層次數(shù)據(jù)整合，更大范圍信息共享，更科學(xué)分析決策，為實(shí)現(xiàn)全面、及時(shí)的科學(xué)化管理決策提供有效支撐。

隨著機(jī)電裝備維修、改造與管理的智能化與信息化程度不斷提高，不斷深入，技術(shù)交叉，傳統(tǒng)意義上的機(jī)電裝備維修、改造與管理的界限變得模糊淡化，相互交織。設(shè)備測(cè)控管一體化應(yīng)用、EAM全生命周期資產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)用，將日益普及和深入。借助智能與信息化手段，設(shè)備管理的范疇會(huì)越來(lái)越大。智能與信息化技術(shù)的發(fā)展，將極大地改變傳統(tǒng)的機(jī)電裝備管理模式和工作方式，為提高企業(yè)的制造能力、制造水平、管理水平和經(jīng)濟(jì)效益、提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力發(fā)揮巨大作用。信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展是必然趨勢(shì)。機(jī)電裝備管理及改造領(lǐng)域的智能與信息化應(yīng)用，具有廣闊的發(fā)展前景。