基于物聯網技術的拉動式設備維保

彭瑩瑩，馮 磊，李 雪

（1.山東省煙草專賣局（公司） 物流處，山東 濟南 250101；2.山東大學 管理學院，山東 濟南 250100；3.蘭劍智能科技股份有限公司，山東 濟南 250101）

1 煙草商業企業設備維?，F狀

物流設備是煙草商業企業固定資產的重要組成部分，是進行生產作業的重要物質基礎，也是企業現代化水平的重要標志。從山東煙草商業企業的發展現狀來看，隨著自動化物流設備的大量廣泛應用，大多數煙草商業企業設備維保還只停留在靜態信息的管理上，對于故障的機器只進行事后的維修和保養，無法及時地對各種異常狀態和故障狀態做出診斷。煙草商業企業的現代物流控制系統更多的偏重于對所管理設備進行跟蹤、統計，僅僅涵蓋相關的設備信息，如名稱、規格等，缺少設備完整的動態運行數據，如機器運行過程中的溫度、轉速、電流等。此外由于技術的局限性，設備維保的數據不能及時上傳，導致數據傳遞性差。因此各煙草商業企業普遍突顯出故障停機率高、并發故障概率大、設備有效作業率下降、維修時間長、維修保養費用高、維修保養無規范化和標準化、管理基礎薄弱等問題，因此建立一套拉動式設備維保體系，輔助設備管理決策，能適應企業設備維護發展的要求，推進企業信息化建設的進程，這對于煙草行業的發展是十分必要的。

本文提出將物聯網技術與設備維保相結合，并采用設備故障預測算法，形成一種新型的拉動式維保作業模式，其能在設備全生命周期管理的基礎上進一步完善設備維?；顒又械南嚓P作業，形成一套完整的設備維保制度體系，有利于煙草商業企業保證設備良好安全的持續運行并不斷改善和提高設備的技術和質量。

圖1 維保發展階段圖

2 拉動式設備維保概述

“拉動式維保”的概念源自于“拉動式作業”這一思想。拉動式作業是豐田生產模式兩大支柱之一“準時生產（Just In Time）”得以實現的技術承載。相對于過去的推動生產中，前一作業將零件生產出來“推給”后一作業加工，在拉式生產中，是后一作業根據需要加工多少產品，要求前一作業制造正好需要的零件。拉動式作業好處就在于真正實現了信息流與物流的結合，而且在整個過程中不會產生多余的中間產品，也不會出現等待、拖延等浪費。因此該生產方式能夠真正做到“適時、適量、適物”的生產，節約產品的生產成本，最終產生經濟效益。

拉動式維保追求的模式與上述拉動式作業是相似的，其追求的是一種設備管理人員根據實時的設備管理需求及時做出相應處理行為的模式。其表達的是要在正確的時間正確的地點做正確的事情的思想。

2.1 拉動式維保的模式

基于物聯網技術的拉動式維保能夠利用先進的物聯網技術，及時準確的得知設備的運行狀況，判斷出設備是否需要保養或者維修來輔助維保人員決策，同時能降低備配備件的庫存以及提高維保人員的作業效率。拉動式設備維保對設備進行全員的管理和維護，變傳統的搶修式管理為預檢修式管理，對故障加以分析和控制，提高設備對物流作業的保證作用，不僅可以有效滿足卷煙商品準時發貨，更可以大大降低生產成本。

從圖1看出，拉動式維保體系最重要的就是能夠及時準確的預測設備未來狀況。因此，利用物聯網技術獲取煙草物流設備運行的狀態信息、維保信息、環境信息等各種數據，基于多種預測診斷方法，能夠實現物流設備故障早排查、早知道、早解決，實現拉動式維保。

2.2 拉動式維保的目標

（1）減少設備故障頻率，提高作業效率。通過拉動式維保體系來應用現代技術，開展維保創新，達到減少設備故障頻率延長設備的使用壽命以降低成本、減少和消除設備故障提高物流作業效率的目的。在長期不斷的應用拉動式設備維保的過程中，不斷發現設備故障問題并加以改善，并把改善經驗納入設備維保知識庫，會形成一個閉環設備管理體系，促進卷煙物流企業產生核心競爭力。

（2）降低煙草商業企業設備維保費用。構建拉動式設備維保體系，能夠預先準備好煙草設備維保的相關工作，組織合理的維保工作力量，從而合理的控制費用，并且有效降低設備故障率提高設備的平均服役年限。

（3）提高卷煙物流車間OEE。全局設備效率（OEE）是一個極好的基準工具，通過對設備維保作業的持續改進，可以使企業生產車間的產能得到優化和改善。煙草商業企業針對高頻故障設備解決問題，提高設備OEE。進行拉動式設備維保的最終目標是實現卷煙物流設備零事故、零故障。

（4）完善設備基礎信息管理。設備基礎信息管理是設備管理工作的重要組成部分。通過拉動式設備維保體系的建設，能夠完善煙草設備基礎信息、技術資料，對煙草設備提供信息化支撐，實現全省范圍內設備維保技術交流暢通。

（5）完善設備維保制度體系。構建一套合理的煙草設備拉動式維保體系，有助于企業保證設備良好安全運行，保持其技術狀況完好并不斷改善和提高企業設備技術和質量。該維保體系一般應包括：設備管理體制及機構設置的規定，設備全生命周期管理制度，設備統計、考核制度（編碼體系），設備事故管理制度，備件管理辦法以及設備相關工作知識管理制度等。

3 拉動式設備維保的可行性分析

國家煙草專賣局曾明確提出要建設“面向未來”和“不可替代”的煙草行業物聯網，實現全面管控行業內部、提升行業核心競爭力的目標[1]。物聯網技術在煙草商業領域的應用主要有智慧物流、現場信息化管理以及物流設備管理等。智慧物流實現煙草商業配送中心自動化智能倉儲與實時監控、實現產品從生產環節到零售店的定位、標識、跟蹤、監控和管理[2]?，F場信息化管理借助卷煙物聯網的全過程可視化、痕跡化功能，使企業現場管理實現可知、可控、可持續，從而有效提升煙草物流配送中心的整體服務水平[3]。物流設備管理主要是用于監測設備的運行狀態（溫度、濕度、電壓電流等），結合相關設備故障預測方法，實現設備故障預測以及定位[4]。

物聯網的數據采集涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集與通信、實時動態定位等技術。如溫度感應器、聲音感應器、圖像采集卡、震動感應器、壓力感應器、RFID讀寫器、二維碼識讀器等，都是用于完成物聯網應用的數據采集和設備控制。感知層設備（包括RFID、傳感器、計數器、移動終端等）相對低廉，使其大量部署成為可能。各級終端實現隨時隨地對物體進行信息采集和獲取，實現更真實可靠的全面感知。

除此之外，智能硬件能夠在信息感知的基礎上進一步處理信息，得到更加準確、可靠的信息。智能硬件是繼智能手機之后的一個科技概念，通過軟硬件結合的方式，對傳統設備進行改造，進而讓其擁有智能化的功能。在煙草物流設備的管理應用中，隨著智能硬件的進步，不僅僅是檢測數據，還可以把數據傳輸到處理中心，經過數據的處理、比對，最終可以從反饋中了解設備運行狀況。

此外，在不久的將來，物聯網可借助5G通信技術以及云平臺技術實現煙草物流設備維保的進階，實現智能化設備維保。

（1）5G通信技術。中國移動、中國聯通和中國電信三大運營商正不斷推進國內5G試點。中國已在2019年開啟5G預商用，2020年開啟規模商用。有了5G通信技術的支持，物聯網相關的功能真正發揮了出來，實現萬物互聯、設備信息實時共享。未來可以將5G技術與卷煙物流設備維保工作尤其是遠程維保工作結合起來，形成一個更加智能的設備維保系統。例如，卷煙物流公司將能夠依靠5G技術，利用傳感器監控其網絡，并從設備的智能電表、轉速表和溫濕度表中檢索數據。

在未來的卷煙物流中心，5G將使預測維保成為一種普遍的做法。預測性維保跟蹤設備的長期性能，以便在故障發生之前就能預測到故障。大量的傳感器、機器和機器人將被連接起來。與此同時，5G的高帶寬和極低延遲將為虛擬現實和增強現實應用提高有力的支撐。相信在未來，一名維保工作人員可以使用增強現實頭盔，從數百公里外的一位專家那里獲得建議。

（2）云平臺。通過物聯網產生、收集海量的數據存儲于云平臺，再通過大數據分析，甚至更高形式的人工智能為人類的生產活動、生活所需提供更好的服務。其中，平臺供應商主要為工業物聯網應用提供支撐，能夠為設備制造商提供終端監控和故障定位服務，為系統集成商提供代計費和客戶服務，為終端用戶提供可靠全面的服務，為應用開發者提供統一、方便、低廉的開發工具等。主要包括工業物聯網平臺、工業數據平臺、工業云平臺提供商等。

利用云平臺及人工智能，卷煙物流企業可以通過手機等電子設備隨時發起報修需求，平臺供應商將會及時接單進行維修工作。有了云平臺，卷煙物流企業可以節省為收集分析設備數據所造成的成本，并且享受專業化的維修服務。

4 基于物聯網的拉動式維保系統構建

4.1 構建設備故障預診斷模型

故障預測診斷技術是保障卷煙物流企業安全高效作業的重要方法。利用灰色預測模型對卷煙物流設備進行故障診斷的應用研究，可以高效地進行故障的檢測和分離，具有診斷效果好，可靠性高等特點。應用基于故障診斷與預測技術的系統模型，經過大量的數據驗證，通常比較真實可靠?；谀Ｐ偷墓收显\斷與預測技術能深入卷煙物流作業系統本質和實現實時的故障預測，故障預診斷模型如圖2所示。

圖2 故障預診斷模型

4.2 數據實時統計、有效分析

數據采集是設備管理的重要組成部分，同樣是進行科學性設備預測診斷的基礎。采集數據的準確性直接關系到設備預測模型結果的價值，所以科學的數據采集是設備預診斷的基礎。

基于各類數據采集硬件與技術，實現關鍵設備的關鍵信息采集，并通過數據庫技術存儲統計。此后，利用QC相關方法對采集的數據資料進行去偽存真，保證數據的準確性、科學性。在數據資料經過搜集、加工、處理之后，要對其進行分析，從中找到具有意義的設備維保規律。

4.3 加強技術人員培訓

通過加強技術人員培訓，使其增加知識儲備，加強機電融合，提升對設備運行狀態和故障隱患的提前發現與處理能力，以便第一時間診斷出可疑隱患，處置問題，降低故障發生次數，減少大修發生概率。

4.4 制定卷煙物流設備標準維保流程

設備操作人員務必按照設備操作 SOP要求操作，按照誰操作誰負責的原則，執行崗位負責制，對設備進行維修保養和清潔工作，保證任何一臺設備、閥門、儀表和附屬管線得到專人維護保養。按照設備SOP進行操作，既可以減少對設備的損害，又能夠得到符合設備故障預診斷模型的數據，提高設備預診斷的準確性。

4.5 建立備品備件數據庫

卷煙物流企業的設備備品備件有一個重要的特點是單位時間缺貨成本較高。然而，許多設備備品備件的消耗量得不到準確預測。如果儲備過多，物流作業容易保證，但會占用卷煙物流企業大量的流動資金；如果儲備過少，物流作業無法有效保證，可能會導致設備停機，影響卷煙出庫效率。因此,設備備品備件物流的管理工作更顯得至關重要。設備備品備件物流,既要滿足卷煙物流設備維保工作的需要,又要使設備備品備件庫存處于合理水平,從而給企業帶來經濟效益。備品備件庫管理核心內容如圖3所示。

圖3 備品備件庫管理核心內容

建立備品備件庫，在省級煙草部門的協調下，各地市卷煙物流企業間能夠對備品備件資源進行合理的宏觀調配，各地市卷煙物流企業內部也能夠協調各個部門之間的利益關系，最終達到運營成本的降低，增強企業的競爭力，實現企業的可持續發展。

5 結論

面對當前煙草物流設備管理維保的發展要求以及整個管理環節中存在的問題，本文提出將物聯網技術與設備維保相結合，并利用設備故障預測算法，形成一種新型的拉動式維保作業模式，其能在設備全生命周期管理的基礎上進一步完善設備維?；顒又械南嚓P作業，形成一套完整的設備維保制度體系，來提高煙草物流作業的現代化水平，有利于企業保證設備良好安全的持續運行并不斷改善和提高設備的技術和質量。