電力設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

國網(wǎng)信通億力科技有限責(zé)任公司 鄭成賀 許梓明 馬漢斌 王達(dá)琳 王 彪 王 盛 吳玲婷

設(shè)備維護(hù)管理作為提高設(shè)備利用效率和穩(wěn)定性能的關(guān)鍵所在，在增強(qiáng)電力企業(yè)盈利能力、服務(wù)能力以及市場競爭能力等方面發(fā)揮著重要作用，尤其是在新型替代能源持續(xù)普及、市場經(jīng)濟(jì)體制不斷完善和客戶用電需求日益提高等因素的共同作用下，電力在能源領(lǐng)域的壟斷地位也逐漸被動搖，依然參與到激烈的市場競爭環(huán)境中。因此，完善設(shè)備維護(hù)管理工作已成為電力企業(yè)的主要業(yè)務(wù)模塊。通常情況下將設(shè)備維修工作劃分為應(yīng)急維修、預(yù)防維修以及狀態(tài)維修三個(gè)部分，其中應(yīng)急維修指的是當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)所開展的設(shè)備搶修工作，預(yù)防維修則是指通過定期巡檢、實(shí)時(shí)監(jiān)測等方式對電力設(shè)備核心部件運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管控，及時(shí)消除安全隱患的過程。

但隨著電力系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模的持續(xù)拓展、先進(jìn)用電設(shè)備的廣泛運(yùn)用以及配電網(wǎng)覆蓋范圍的不斷增大，傳統(tǒng)設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)已無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測電力設(shè)備、精準(zhǔn)判斷電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等目的，在很大程度上增加了電力設(shè)備維護(hù)工作的難度。因此，構(gòu)建自動化、智能化的電力設(shè)備管理系統(tǒng)，已成為電力企業(yè)持續(xù)生存與發(fā)展的必由之路。

本系統(tǒng)構(gòu)建了不定期發(fā)生事故、有時(shí)間限制性工作以及設(shè)備更新改造工作三個(gè)模塊，其中不定期發(fā)生的事故模塊主要用于識別設(shè)備的故障情況，如設(shè)備故障的類別、設(shè)備是否能重新開機(jī)工作以及設(shè)備故障是否會引起其他故障損壞等；而有時(shí)間限制模塊則是管理設(shè)備周期性的預(yù)防維護(hù)工作、檢修工作以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；此外，該模塊還能評估設(shè)備故障對電力系統(tǒng)造成的損壞程度，完成因資源不足或備件缺乏停滯的設(shè)備維修工作；設(shè)備更新改造工作模塊主要負(fù)責(zé)電力設(shè)備的全面升級、提升產(chǎn)品性能、消除安全隱患等工作，主要運(yùn)用于改造老化電力設(shè)備領(lǐng)域。

1 計(jì)算機(jī)維護(hù)管理系統(tǒng)

一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)維護(hù)管理系統(tǒng)由工作管理、標(biāo)準(zhǔn)檢修項(xiàng)目定期實(shí)施計(jì)劃、標(biāo)準(zhǔn)檢修規(guī)程、評估維護(hù)方案可靠性與效益性、記錄設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀況等多個(gè)業(yè)務(wù)模塊，并構(gòu)建完善的計(jì)算機(jī)維護(hù)管理系統(tǒng)設(shè)備臺賬、庫存管理以及采購管理的輔助系統(tǒng)。

1.1 設(shè)備管理

設(shè)備管理的主要功能是建立設(shè)備臺賬、管理設(shè)備資料、記錄設(shè)備歷史信息、明確設(shè)備與子設(shè)備之間的安裝位置和從屬關(guān)系以及預(yù)估設(shè)備維護(hù)成本等，并對設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)采樣監(jiān)測點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)形成分析，制作維護(hù)工作單，構(gòu)建設(shè)備恩故障維護(hù)知識庫[1]。

設(shè)備與其所屬的子設(shè)備的關(guān)系定義為：Record EQUIPMENT｛Equipment；設(shè)備代碼、描述及相關(guān)屬性；Parent；父設(shè)備代碼及描述；Location；｝設(shè)備安裝位置代碼及描述。設(shè)備安裝子位置關(guān)系定義為：Record LOCATIO｛Location；安裝位置代碼、描述及相關(guān)屬性；Parent；｝父位置代碼及。如此設(shè)備與設(shè)備之間、位置與位置之間就形成了樹狀結(jié)構(gòu)，而設(shè)備和位置則構(gòu)成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。設(shè)備管理中的狀態(tài)監(jiān)測可對電力設(shè)備的關(guān)鍵部位涉及的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，識別出故障所具備的特征，并通過與故障模型進(jìn)行對比的方式制作切實(shí)可行的決策方案。

而傳統(tǒng)的設(shè)備管理中的狀態(tài)維修起到的則是一個(gè)決策支持系統(tǒng)的作用，囊括了大量的設(shè)備信息和設(shè)備模型，運(yùn)行流程相對繁瑣。而文章所介紹的計(jì)算機(jī)維護(hù)管理系統(tǒng)采用的則是采取明確監(jiān)測點(diǎn)的方式，將監(jiān)測范圍內(nèi)的設(shè)備分別命名為p1，p2，…，pn，而其對應(yīng)的監(jiān)測參數(shù)則為x1，x2，…，xn。其中第Pi個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)xi存在如下關(guān)系：當(dāng)動作上限值＜xi＜報(bào)警上限值時(shí)，設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)報(bào)警上限值≤xi＜動作上限值或動作下限值＜xi≤報(bào)警下限值時(shí)，表示設(shè)備雖然有出現(xiàn)故障的趨勢，但依然處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，提示工作人員對其進(jìn)行維修，當(dāng)時(shí)設(shè)備能繼續(xù)工作，但有出故障的趨勢，應(yīng)安排預(yù)防性維護(hù)；當(dāng)xi≥報(bào)警上限值或xi≤報(bào)警下限值時(shí)，則表面設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)故障，需要立即對其進(jìn)行維修。設(shè)備的缺陷情況則是根據(jù)問題、原因、解決方案的順序構(gòu)成樹狀圖，為系統(tǒng)形成設(shè)備故障知識庫提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持[2]。

1.2 工作單管理

工作單管理是計(jì)算機(jī)維護(hù)管理系統(tǒng)的核心模塊，主要作用是監(jiān)督維護(hù)工作的監(jiān)督，由工作單申請、工作單建立、工作單審批、工作單啟動、工作單執(zhí)行情況查詢以及工作完成情況查詢等幾個(gè)部分組成。同時(shí)，該模塊還具有根據(jù)設(shè)備種類和操作位置生成工作單，通過對比維修技術(shù)、維修時(shí)間、維修成本等信息進(jìn)一步優(yōu)化維修方案，在控制維修成本的同時(shí)，提升設(shè)備維修工作的質(zhì)量和效率。

1.3 預(yù)防性維護(hù)

預(yù)防性維護(hù)是計(jì)算機(jī)維護(hù)管理系統(tǒng)中無完善狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)方式，可有效避免設(shè)備因故障而突然停機(jī)。該模塊主要是根據(jù)時(shí)間或某一儀表盤上的數(shù)據(jù)生成預(yù)維護(hù)工作單，自動優(yōu)化各類維修所需的資源，制定覆蓋范圍廣、可行性強(qiáng)的預(yù)防性維護(hù)規(guī)則，是當(dāng)前提升電力設(shè)備利用效率的最有效手段。設(shè)備的可利用率可表示為：A=T/(T+Tm)=T/(T+Tml+Tr)，式中T表示設(shè)備可正常工作的時(shí)間；Tml表示發(fā)生故障累積量與已發(fā)生故障維修時(shí)間之間的關(guān)系；Tr表示計(jì)劃檢修時(shí)間，通常被視為一個(gè)常數(shù)。

另一方面，考慮到設(shè)備在進(jìn)入有效壽命后期時(shí)，部分零部件會陸續(xù)進(jìn)入故障損耗階段，若將故障率表述為β＞1的威布爾分布趨勢，則可得到其對應(yīng)的計(jì)算公式：λ(t)=β/αtβ-1，式中t表示的是設(shè)備運(yùn)行時(shí)間；α和β則表示設(shè)備可靠性參數(shù)和設(shè)備型號的兩個(gè)常數(shù)。此時(shí)，便可將設(shè)備故障維修時(shí)間與故障累積量之間的關(guān)系Tml計(jì)算公式表示為：Tml=Km∫0Tβ/αTβ-1dt=KmTβ/α，式中Km表示的是單位故障維修時(shí)間。

而設(shè)備在一個(gè)維修周期內(nèi)的可利用率A的計(jì)算公式則可以進(jìn)一步表示為：A=T/(T+Tml+Tr)=T/(T+KmTβ/α+Tr)，當(dāng)dA／dT＝0時(shí)，可求得求維修周期內(nèi)的可利用率A的極大值，此時(shí)便可將最佳維護(hù)周期T的計(jì)算公式表示為：T=√αT/(β-1)K。

1.4 庫存管理

本系統(tǒng)設(shè)置有重訂購點(diǎn)下限值，當(dāng)庫存物資低于這個(gè)下限值時(shí)，系統(tǒng)就會提示工作人員從其他倉庫調(diào)配物資或從其他廠商訂購物資，并自動生成采購物資的預(yù)定時(shí)間、交貨時(shí)間等訂單信息。此外，該系統(tǒng)還在采購數(shù)量和經(jīng)濟(jì)定量之間建立了等式關(guān)系，記錄購進(jìn)物資采購成本和自動監(jiān)測物資的實(shí)際庫存數(shù)量。

假設(shè)從生成采購訂單到接收貨物所經(jīng)歷的時(shí)間為TL，該備件的月平均消耗量為δ，TL和δ是以往的交貨時(shí)間和實(shí)際消耗量的平均值；該備件的安全庫存量（訂貨收到時(shí)在庫存中存儲的備件數(shù)量）為Sst，此時(shí)可將最適宜的備件庫存數(shù)量重訂購點(diǎn)ROP的計(jì)算公式表示為ROP=TLδ+Sst，將備件庫存總費(fèi)用C的計(jì)算公式表示為C=Sδ/q+C0(q+Sst)。式中，S表示的單詞訂貨的總費(fèi)用，C0表示的是單位時(shí)間內(nèi)每間庫存所產(chǎn)生的存儲費(fèi)用，q表示的是訂貨數(shù)量。當(dāng)q等于極小值時(shí)，dC/dq=-Sδ/q2+C0/2=0時(shí)，該式所求得的q值便是庫存管理模塊的最優(yōu)重訂購點(diǎn)。

在物資存儲管理模塊，本系統(tǒng)還采用了分類管理的方法，根據(jù)物理價(jià)格的高低、用量的大小以及重要程度等進(jìn)行分類，分別命名為A類、B類以及C類：其中A類物資為占庫存總量的10%，資金占物資總金額的用70%左右，需要對此類物資進(jìn)行重點(diǎn)控制，減少其庫存；B 類物資占庫存總量的20%，資金占物資總金額的20%左右，可采取明確最優(yōu)重訂購點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)定量以及交貨時(shí)間等進(jìn)行管控；C 類物資占庫存總量的70%，只需采用簡便的方法進(jìn)行管控即可。簡便的方 法控制和管理，對 B 類物資規(guī)定正常的 ROP、EOQ 和TL實(shí)行一般控制[3]。

1.5 功能模塊

本系統(tǒng)的其他管理主要由采購管理、檢修規(guī)程管理、員工管理、資源管理以及日程管理等五個(gè)部分組成，其中采購管理的主要作用是建立倉庫和工作單中所需物資設(shè)備的采購申請與采購清單，將單獨(dú)提交的采購申請創(chuàng)建為批量采購訂單，核驗(yàn)供應(yīng)商和制造商的信譽(yù)度、生產(chǎn)能力等信息，選擇最優(yōu)供應(yīng)商，自動執(zhí)行和匹配、采購單、發(fā)貨單、收貨單，對當(dāng)前所施行的稅收政策、貨幣政策的進(jìn)行收集與定義；而檢修規(guī)程管理主要用于定義各類設(shè)備的檢修流程，將設(shè)備維護(hù)工作中使用的備品備件、人工數(shù)量、工器具等明確化。此外，當(dāng)需使用系統(tǒng)中的某一作業(yè)規(guī)程時(shí)，與該作業(yè)規(guī)程相對應(yīng)的物資庫存信息、詳細(xì)操作步驟等也會被完全拷貝到工作單中，為運(yùn)維人員工作質(zhì)量和工作效率的提高奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

員工管理主要用于核實(shí)和更新運(yùn)維人員的技術(shù)工種和技術(shù)等級信息，并對單位內(nèi)部的員工考勤、薪酬福利以及人力資源使用狀況等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，給出最優(yōu)的人力資源配置方案。資源管理內(nèi)容囊括了登記設(shè)備供應(yīng)商、制造商以及相關(guān)業(yè)務(wù)合作伙伴的公司信息，對提倡設(shè)備維護(hù)管理工作所需要的工具和設(shè)備進(jìn)行記錄。日程管理內(nèi)負(fù)責(zé)構(gòu)建設(shè)備與運(yùn)維人員間產(chǎn)生的工作日歷，以方便管理人員隨時(shí)查看工作進(jìn)度。

圖2 計(jì)算機(jī)維護(hù)管理系統(tǒng)功能模塊關(guān)系

2 軟件的開放性設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)維護(hù)管理系統(tǒng)采用的是客戶端與服務(wù)端相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)多用戶之間的協(xié)調(diào)工作，其中服務(wù)器平臺使用了UNIX或Windows NT，數(shù)據(jù)庫則可選用達(dá)到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的Sybase、Oracle以及DB2等型號，客戶機(jī)平臺是使用的操作系統(tǒng)是Windows 9X。另外，在軟件的開放性設(shè)計(jì)方面依然存在著很多的優(yōu)異性和效益性。例如，可自定義窗口中字體屬性、自定義顯示或隱藏字段以及自定義表格的行高與列寬等。為了能更加精準(zhǔn)地管控運(yùn)維工作中產(chǎn)生的維護(hù)費(fèi)用，系統(tǒng)還預(yù)留了與財(cái)務(wù)系統(tǒng)的接口，可通過預(yù)先定義的財(cái)務(wù)科目代碼識別每一項(xiàng)維修工作產(chǎn)生的費(fèi)用[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，構(gòu)建自動化、智能化以及信息化的電力設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)，具有規(guī)范運(yùn)維人員工作行為、優(yōu)化企業(yè)內(nèi)部資源以及增強(qiáng)電力設(shè)備安全性與穩(wěn)定性等作用，是當(dāng)前電力企業(yè)控制運(yùn)維成本、提升精益效益以及增強(qiáng)服務(wù)能力的最有效措施。本文所介紹的計(jì)算機(jī)運(yùn)維管理系統(tǒng)具有成本低廉、操作簡便以及適用范圍廣等優(yōu)勢，但受運(yùn)維人員責(zé)任意識不強(qiáng)、業(yè)務(wù)水平不高等因素的影響，在實(shí)際使用該系統(tǒng)是依然面臨著諸多的難點(diǎn)，為此，我們只有在今后的工作中不斷總結(jié)和積累工作經(jīng)驗(yàn)，積極完善的專業(yè)知識和業(yè)務(wù)水平，才能全面高效地將該系統(tǒng)運(yùn)用于實(shí)際工作中，為電力設(shè)備運(yùn)維工作的高效開展提供充足的人力資源保障。