數(shù)字化設備管理模式的探索和應用

張敏忠

（中車戚墅堰機車有限公司，江蘇常州 213011）

1 BPM 助力設備管理業(yè)務流程的信息化、數(shù)字化

BPM（Business Process Management，業(yè)務流程管理）是一種管理方法論，其中的流程指的是企業(yè)或組織中的各類業(yè)務和管理流程，通過對各類業(yè)務流程的建模、分析、優(yōu)化和執(zhí)行，可提高企業(yè)或部門的業(yè)務管理水平。

從設備全壽命管理過程來看，設備的各個環(huán)節(jié)都有相應的業(yè)務管理要求，如新設備采購管理、新設備安裝調試竣工驗收管理以及設備的資產(chǎn)管理、檔案管理、維修管理、定保小修計劃管理、運行狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、報廢（閑置、封存）管理等。本文結合中車戚墅堰機車有限公司（以下簡稱“公司”）的實際情況，利用BPM 軟件開發(fā)了幾款設備管理業(yè)務流程，以探索企業(yè)數(shù)字化轉型要求下設備管理的有效辦法。

1.1 利用BPM 開發(fā)“設備故障委托修理審批流程”

（1）背景介紹。現(xiàn)代裝備制造業(yè)的發(fā)展趨勢是信息實時化、生產(chǎn)過程透明化、管理高效、綠色低碳（圖1）。對于大中型企業(yè)來講，設備數(shù)量多、品種多，各類設備技術錯綜復雜。企業(yè)內(nèi)部維修力量薄弱，維修人員不可能掌握全部的設備技術，有些復雜的設備故障需要依靠市場的人力和技術資源來解決，專業(yè)的事情需要交給專業(yè)的個人和單位來做。根據(jù)《公司設備管理辦法》中設備故障委托修理的相關規(guī)定，需要辦理相應的委托修理手續(xù)，并經(jīng)公司相關領導審批同意后才能進一步實施維修。

圖1 現(xiàn)代裝備制造業(yè)的發(fā)展趨勢

（2）傳統(tǒng)紙質審批流程。車間設備員提出委托修理申請、車間領導審批、設備管理部門經(jīng)辦人審批、設備管理部門領導審批、公司層級領導審批、審計部門經(jīng)辦人審批、審計部門領導審批。傳統(tǒng)紙質審批流程對于經(jīng)辦人員和審批人員來講，費時耗力、辦事效率低下，管理成本高，難以適應現(xiàn)代化管理的需求。

（3）BPM 業(yè)務審批流程。依托公司網(wǎng)絡化平臺，通過BPM軟件的開發(fā)，各節(jié)點的經(jīng)辦人員和審批人員可以在第一時間收到提示信息、第一時間看到審批流程狀態(tài)，知道自己的待辦事項，可以及時輸出相應的審批意見。

1.2 利用BPM 開發(fā)“設備報廢、封存、閑置審批流程”

（1）背景介紹。為了加強設備使用過程中的管理和監(jiān)督，上規(guī)模的企業(yè)設備管理部門一般需要對設備的報廢、封存、閑置狀態(tài)進行審批，提高設備的使用效率和安全性，減少設備資源的浪費，保障公司環(huán)境安全和員工健康的安全，有效節(jié)約企業(yè)的管理成本，使企業(yè)資產(chǎn)保值升值。

（2）傳統(tǒng)紙質審批流程。車間設備員提出“設備報廢、封存、閑置”申請、車間領導審批、設備管理部門經(jīng)辦人組織評估和鑒定、設備管理部門領導審批，公司層級領導審批。對經(jīng)辦人員和管理人員來講，同樣費時耗力、來回折騰，無法及時對設備進行效能評估，難以做到全面有效的管理和監(jiān)督。

（3）BPM 業(yè)務審批流程。依托公司網(wǎng)絡化平臺，通過BPM軟件的開發(fā)，將“設備報廢、封存、閑置審批流程”進行流程化、節(jié)點化、信息化、數(shù)字化的設計，使各節(jié)點的經(jīng)辦人員和審批人員第一時間收到信息、知道任務和需求，及時輸出相應的審批意見。

1.3 應用BPM 業(yè)務審批流程的心得體會

（1）BPM 審批流程的特點：流程可視化、響應快、責任明確，可跟蹤追溯、便于資料和及相關附件的保存，以及數(shù)據(jù)的統(tǒng)計。

（2）BPM 審批流程可以針對設備管理中某些重點、難點業(yè)務進行設計和開發(fā)，確定流程應用場景和使用范圍，一旦BPM審批流程應用于具體業(yè)務，將替代紙質審批流轉，便于組織管理，提升管理效率。

（3）BPM 設備管理的目標是通過一個完整的系統(tǒng)來管理設備，實現(xiàn)設備管理表單化、信息化、數(shù)字化和智能化，隨著人工智能技術的不斷進步，BPM 設備管理也越來越趨向于智能化，能夠自動化地完成數(shù)據(jù)分析、運行監(jiān)測等各種任務，在提高設備運行效率的同時，優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高企業(yè)的產(chǎn)品質量和競爭力；BPM 設備管理通常是對企業(yè)內(nèi)部所有的設備進行統(tǒng)籌管理，從統(tǒng)一的角度管理和協(xié)調各類設備與技術，BPM 可同樣成為企業(yè)其他各個業(yè)務環(huán)節(jié)的基礎管理平臺。

2 DNC 數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)技術在設備管理中的應用

如何對設備的運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)、參數(shù)等進行實時、準確的監(jiān)控和分析，以及發(fā)現(xiàn)設備的異常情況并及時處理，是設備管理中不可避免的問題，傳統(tǒng)的設備管理模式下大多數(shù)設備基礎數(shù)據(jù)來自于人工采集，缺乏實時可靠性，難以做到準確的數(shù)據(jù)分析。這里結合公司設備現(xiàn)狀和聯(lián)網(wǎng)情況，介紹DNC（Distributed Numerical Control，分布式數(shù)控）技術在設備管理中的應用（圖2）。

圖2 DNC 功能示意

（1）設備現(xiàn)狀。生產(chǎn)現(xiàn)場有數(shù)控車、銑、鏜、磨、鍛、焊、加工中心等眾多生產(chǎn)設備。

（2）聯(lián)網(wǎng)設備的選擇。一般在生產(chǎn)環(huán)境較好、數(shù)控機床相對集中、設備先進程度較高、設備使用效率較高的車間會考慮DNC設備聯(lián)網(wǎng)，這主要是出于聯(lián)網(wǎng)安全、可靠、合理、成本等因素的考慮。

（3）機床實時數(shù)據(jù)的類型一般包括：①機床開機、關機、故障時間，及機床的運行狀態(tài)；②轉速和進給值，可以實時反饋當前的主軸轉速S 和進給速度F 的倍率值；③報警信息，能夠實時反饋機床報警信息，報警號是多少；④加工程序信息；⑤其他信息。主要目的是想通過機床實時數(shù)據(jù)的采集，統(tǒng)計設備的開機率、主軸運轉率、主軸負載率、運行率、故障率、加工效率、OEE（Overall Equipment Effectiveness，綜合利用率）等指標。

（4）DNC 軟件的功能，如機床聯(lián)網(wǎng)通信功能、機床狀態(tài)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)控程序編輯與仿真功能、高端數(shù)控程序管理功能等。

（5）DNC 機床聯(lián)網(wǎng)技術應用的心得體會。DNC 聯(lián)網(wǎng)技術是一款數(shù)字技術與機床加工深度融合的技術，經(jīng)歷了專用網(wǎng)絡階段、Internet 應用階段、云計算時代各個不同階段，聯(lián)網(wǎng)技術和應用逐步走向成熟。當前，隨著云計算技術的快速發(fā)展，DNC 系統(tǒng)逐漸向云平臺轉變，實現(xiàn)了實時監(jiān)控，遠程控制等功能，所有的加工程序集中在服務器上，機床只是作為一個終端用于加工作業(yè)，每臺數(shù)控機床均可以按要求調用所需的加工程序，即“按需分配”，根據(jù)生產(chǎn)計劃合理分配機床負荷，當機床因故障等原因無法正常工作時，可以靈活轉移工作任務，為制造業(yè)數(shù)字化轉型升級提供有力的技術支撐。設備管理人員通過一臺計算機，就可以在辦公室進行遠程監(jiān)控，掌握機床的實時狀況。

3 RFID 在設備資產(chǎn)管理上的應用

RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）是一種無線電頻率識別技術，可以自動識別和跟蹤特定物品或物體，它基于無線電波通過一組讀寫器和標簽之間的相互作用來實現(xiàn)目標的快速、準確和無接觸的識別，給每個固定資產(chǎn)貼上RFID 標簽并聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)固定資產(chǎn)行為追蹤監(jiān)控。利用RFID 技術可以實現(xiàn)固定資產(chǎn)在位盤點、固定資產(chǎn)快速搜索、實現(xiàn)對固定資產(chǎn)數(shù)字化、精細化管理。鑒于RFID 技術的特點，規(guī)模較小的企業(yè)可以選擇相對簡單、易操作的RFID 設備資產(chǎn)管理系統(tǒng)；而規(guī)模較大的企業(yè)需要更高級、全面的RFID 設備資產(chǎn)管理系統(tǒng)，以滿足企業(yè)管理的需求。

總之，RFID 設備資產(chǎn)管理可以幫助各種規(guī)模的企業(yè)提高資產(chǎn)管理的效率和準確性。

4 在設備管理數(shù)字化轉型中常用的軟件和系統(tǒng)

對于二維碼標簽管理模式、物聯(lián)網(wǎng)在線管理模式、MES（Manufacturing Execution System，制造執(zhí)行系統(tǒng)）、CMMS（Computerized Maintenance Management System，計算機維修管理系統(tǒng)）、EAM（Enterprise Assets Management，企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)）、SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）、ERP（Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源計劃）軟件、IoT（Internet of Things，物聯(lián)網(wǎng)）平臺，可考慮借助系統(tǒng)中的設備管理模塊，用于跟蹤、監(jiān)控和管理企業(yè)的設備和設施，幫助企業(yè)管理設備清單、資產(chǎn)保養(yǎng)計劃、維修記錄、設備狀態(tài)等信息。企業(yè)可以根據(jù)自身的框架設計、業(yè)務和經(jīng)營狀況、設備規(guī)模等因素，選擇相適應的數(shù)字控制、通信技術和軟件工具，建設適合自身發(fā)展需要的數(shù)字化設備管理模式。本公司是一個大中型國有企業(yè)，設備數(shù)量多、各種業(yè)務多、信息量大、流程環(huán)節(jié)多、各種需求多，在已構建的信息化、數(shù)字化、集成化管理平臺上，數(shù)字化設備管理模式只是其中的重要一環(huán)。對于中小企業(yè)而言，業(yè)務流程短，在一定規(guī)模內(nèi)信息比較集中，建議企業(yè)結合自身特點、量力而行，將有限的資源聚焦到最核心業(yè)務，選擇合適的數(shù)字技術、通信技術、應用軟件，借助云服務，利用大平臺資源，幫助企業(yè)實現(xiàn)“小而美”的數(shù)字化轉型。

圍繞選擇何種數(shù)字化技術手段，判斷一個管理模式是不是真正被利用起來，關鍵要看它的功能設計是否易用，真正降低終端用戶應用的難度，提高了工作效率；系統(tǒng)數(shù)據(jù)是否及時完整，準確率高，從而提高管理人員的判斷能力和決策能力。這也是建設數(shù)字化設備管理模式的價值體現(xiàn)。

5 數(shù)字化設備管理模式需要遵循的原則

目前大多數(shù)企業(yè)設備管理面臨的現(xiàn)狀和問題是設備數(shù)量多、分布廣、人工采集和統(tǒng)計數(shù)據(jù)慢、且不準確，業(yè)務流程繁瑣、管理成本高，同時企業(yè)數(shù)字化轉型也面臨整體規(guī)劃模糊、技術支持薄弱、數(shù)據(jù)管理不規(guī)范等問題。如何通過數(shù)據(jù)驅動和管理模型驅動，確保數(shù)據(jù)的廣泛采集并適合多場景應用，建設數(shù)字化設備管理模式需要遵循以下原則。

（1）用戶導向：數(shù)字化管理需從企業(yè)需求和用戶體驗出發(fā)，提高用戶滿意度和使用便捷性。

（2）數(shù)據(jù)為核心：數(shù)字化管理需要從數(shù)據(jù)入手，通過數(shù)據(jù)挖掘和分析，提高設備的效率和績效。

（3）高效運營：數(shù)字化管理需要通過優(yōu)化流程、管理、維護等環(huán)節(jié)，提高設備的運營效率。

（4）創(chuàng)新驅動：數(shù)字化管理需要加強技術創(chuàng)新和研發(fā)，提高設備的智能化、自動化和可持續(xù)發(fā)展能力。

（5）安全可靠：數(shù)字化管理需要加強網(wǎng)絡安全管理和安全預防機制，確保設備數(shù)據(jù)和信息安全。

企業(yè)數(shù)字化轉型是大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等多種數(shù)字技術的集群式創(chuàng)新突破，與設計研發(fā)、生產(chǎn)制造、倉儲物流、銷售服務等進行深度融合，進行全流程、全鏈條、全要素的改造，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)要素的價值創(chuàng)造作用。數(shù)字化設備管理模式應根據(jù)企業(yè)自身的應用場景和管理上的痛點難點，選擇標準化和模塊化的技術部件，同時考慮系統(tǒng)兼容性的問題，以利于現(xiàn)在和將來的設備選型及聯(lián)網(wǎng)集成，搭建自主可控、安全可靠的數(shù)字化設備管理平臺。