關于數控設備管理維修的思考

王希斌，徐全金，王翔，喬方明

（中國石油集團濟柴動力有限公司，山東 濟南 250306）

在新一輪工業化改革浪潮推動下，工業企業通過引入工業設計思想，完善了產品生產制造產業鏈條，同時，借助對舊設備的改造與新設備的采購，擴大了數控設備的使用數量與質量。實踐經驗表明，數控設備作為一種典型的機電一體化設備，憑借對電氣自動化技術的融合與應用，提高了集成化水平。而且，在高效化、多軸化、智能化發展過程中，改進了主軸轉速與加工速度。目前，三軸聯動控制已發展到了五軸聯動控制階段，加上對數字化技術與“線上+線下”混合模式的應用，全面提高了管理維修效果。下面先對數控設備管理維修現狀做出說明。

1 數控設備管理維修現狀

目前，數控設備管理維修中確定了高質量實踐目標，一方面，要求對現行管理制度、機制進行更新；另一方面，要求提升管理維修水平。具體而言，在“雙循環”發展新格局下，由于我國建立了統一“大市場”，通過國際市場與國內市場的多元并軌改變了競爭方向，工業企業由原來的規模化競爭，轉向了對行業質量體系管理標準制定權（也稱定價權）的競爭與供應鏈競爭，因而此類企業必須在技術方面進行創新。同時，我國產業結構調整工作已進入深化時期，智慧工業成了產業升級方面的必要選擇。所以，在當前大量使用數控設備的情況下，迫切需要于數控設備管理維修中增強預防性管理、數字化管理、創新性管理等，以此保障對此類設備的高效使用，提高管理維修成果的轉化利用，使其滿足新的競爭需求，推動智慧工業發展。

2 數控設備管理維修存在的問題

2.1 預防性管理維修不足

近年來，通過對工業設計思想的開發與挖掘，已經創建了以數控設備“研發設計→采購→生產制造→安裝調試→試運行→管理維修”為基本環節的生產制造產業鏈條。同時，工業企業普遍提高了運維管理環節的重視程度，配套地創建了管理維修體系，初步形成了“管理維修制度引領各項管理維修機制并行運作”的實踐模式（實踐時主要包括日常檢查、定期保養、巡回抽查、故障及時處理等內容）。當前，工業企業使用的數控設備主要來源包括兩方面：（1）改造舊設備；（2）采購新設備。為了滿足新、舊設備的同時使用，在管理維修中引入了預防性管理。但是，部分企業并沒有將預防性管理正式納入現行數控設備管理維修制度中，當管理維修人員開展工作時缺乏可靠依據，容易發生選型時拿不定主意、缺少配套培訓、故障預警不足等情況，較難達到預期的預防性管理效果。

2.2 數字化管理維修較差

數控設備本身屬于集成化程度較高的機電一體化設備，在此類設備研發設計中融入了電氣自動化技術，并且在硬件系統與軟件系統配置過程，圍繞控制系統關聯了若干系統（包括視覺系統、數據系統（如西門子FM-NC系統）、操作系統、編程系統、伺服系統、安全檢查與報警系統等）。然而，在此類設備數字化管理實踐中，普遍存在“頭痛醫頭，腳疼醫腳”的現象，沒有根據數控設備系統構成及其故障情況，設置專門化的智能故障診斷系統。在實際的數控設備故障診斷與處理方面，往往依靠設備自帶的安全檢測與報警系統。由此造成了數字化管理維修效率低下的情況，一旦發生故障，需要停機開展一系列排查，不能及時且精準地實現故障快速診斷與高效處理目標。另外，在各類工件加工時，自由曲面加工相對增多，對三維表面的銑削精度要求越來越高，亟須結合大型數控機床應用需求，提高數字化管理效率。

2.3 創新性管理維修缺乏

工業4.0時代強調產品生產制造閉環建設，需要將前端的數控設備研發設計與末端的管理維修關聯起來，一方面，通過對研發設計環節細致入微地解構，制定針對性強與適配性較高的管理維修方案；另一方面，則需要在管理維修環節，盡可能做好維修數據記錄、故障原因解析、維修與處理方法探析，從而使管理維修成果作為一種技術資源，優化原有的研發設計方案，并在這種“閉環”下使工業企業通過經驗型的知識產權創新，在行業標準制定權爭奪戰中脫穎而出。事實上，除部分企業擁有“工匠精神”的專業管理維修人才在該方面能夠做出成績外，多數企業的管理維修人員仍然處于綜合素質偏低的狀態，在創新性管理方面既缺乏理論創新，也較難做到對技術經驗的有效提煉。由此可見，在數控設備高質量管理維修目標下，需要增強人力資源方面的培育，補足創新性管理維修中存在的短板。

3 數控設備管理維修問題的應對

3.1 結合新理念，健全預防性管理制度

工業企業對管理維修制度引領各項機制并行運作模式的應用，已大幅度提升了實踐效果。建議在當前階段，工業企業對引進的預防性管理方法做深入研討，健全預防性管理制度，使其在實際的管理維修工作中發揮出防患于未然的作用。

（1）應全面認識預防性管理理念。例如，當前數控設備管理維修中，主要是結合數控設備的類型、數控工藝，以及生產車間、維修車間進行聯合管理。在實際的管理過程中，此類企業雖然建立了完善的管理維修機構，配套設置了與實際生產相匹配的規章制度，以及管理維修檔案、管理信息庫等，但是，仍將重點放在設備使用環節的管理上。建議引入預防性管理后，從數控設備生產制造產業鏈條出發，根據管理維修環節的設備選型、設備正確使用、設備運行巡回檢查等開展預防性管理，細化其管理內容。例如，①設備選型應包括生產工藝解析、數控設備市場調研、設備比選等內容。②設備正使用時需要關聯到人、機、材、技、環境、管理等多項因素的分析，以及對相關資源的有效配置。③設備運行中除了對故障分類、事故原因分析外，還要根據巡回檢查開展相關的養護工作。因此，需要工業企業充分認識預防性管理理念下包含的多項內容。

（2）需要健全預防性管理制度。一方面，應將預防性管理作為一個獨立的管理類型，在現行的管理維修制度進行系統性規范，包括設置預防性管理小組、劃分預防性管理任務、編制預防性管理制度規范條例。另一方面，應該結合制度引領各項機制并行的一體化實踐模式與數控設備預防性管理需求，在選型、使用、管理維修等環節，按照其構成要素設置相應的管理維修指標，保障各環節開展預防性管理時的有效性、有序性。

3.2 應用新技術，提升數字化管理水平

現階段使用的數控設備雖然有新舊之分，然而，在實際的數控設備故障診斷系統設置方面，普遍采用了相對統一的系統自診斷方案。例如，當前應用較多的CNC系統的自診斷系統，無論在上電初始化過程，還是數控設備運行過程，均能夠實現自診斷目標。同時，在軟故障診斷方面，根據使用的系統軟件與PLC程序進行故障診斷與部分故障自動處理。或者借助EPROM寫入的方式完成相關軟件故障的分析。但是，應用兩種方案時，發生了軟件故障，整個軟故障診斷形同虛設，而且會導致系統局部混亂，甚至整個系統崩潰。尤其在未設置PLC控制程序的數控設備中，不能直觀查看CNC系統狀態，故障問題較難檢出。因此，建議根據實際情況應用新技術提升其在故障診斷方面的數字化管理水平。

首先，對于沒有設置PLC控制器的數控設備系統，應通過加裝PLC程序的辦法提升其自診斷水平。然后，根據數控設備的構成系統設置“故障范例庫”。例如，在當前可以采用相對普遍的SQL數據庫技術或XML數據庫技術，對以往管理維修中已發生的故障，與潛在故障進行列舉，制作“故障范例庫”。其次，結合故障范例庫選擇匹配的反饋傳感器，將其安裝到各系統檢測部位。這樣能夠將反饋傳感器傳回的信息，與庫中的信息進行實時對比，及時發出預警等。具體如圖1。

圖1 數控設備故障診斷系統示意

3.3 培育新人才，增加創新性管理成果

建議工業企業結合現代人力資源管理辦法，在現有生產車間、維修車間的常規培訓基礎上，增加專項培訓。從而增強此類人員的創新性管理能力，提升管理維修成果的轉化率與利用率。具體如下：首先，應該設置知識結構優化專題，劃分數控設備生產制造產業鏈板塊、數控設備管理維修板塊、數據設備預防性管理與數字化管理及創新性管理板塊，幫助管理維修人員清晰的梳理管理維修思路。然后，通過“循環+升級”方式，構建以管理維修“知識積累→知識創造→知識應用→形成知識平臺→持續更新與循環”為內容的數控設備管理維修知識管理體系（如圖2）。其次，應該結合針對預防性、數字化、創新性管理，開展專項技能拓展訓練，包括編制管理制度、設置技術指標、設備改造與優化、設置故障范例庫、提煉管理維修經驗、創新管理維修理論、研發設計新的技術與系統等方面的培訓。

圖2 數控設備管理維修知識管理體系示意

4 結語

總之，數控設備在智慧工業發展過程中始終發揮著重要作用，更新數控設備管理維修理念，擴大數字化技術應用比例，建設綜合素質全面的新型管理維修團隊十分必要。結合上述分析可以看出，受到市場競爭方向改變與產業結構深化升級的雙重影響，一方面，應該提高對預防性管理、數字化管理、創新性管理的重視程度；另一方面，需要在預防性管理制度、數字化管理效率、創新性管理成果方面做出相應努力，真正推動數控管理維修轉型，在滿足高質量發展需求的同時，有效開展高質量的數控設備管理維修，為我國智慧工業提供技術支持。