设备智能维保系统的研发

杨佳杭，李明颖，王德权，鞠佳奇

(1. 大连工业大学机械工程与自动化学院，辽宁 大连 116034；2.一汽解放大连柴油机有限公司，辽宁 大连 116620)

0 引言

一般发动机装配企业中，大部分企业仍采用传统的线下设备报修方式，设备报修响应时间长，设备故障频发降低了设备使用效率，而突发停机故障如果得不到及时解决，一方面生产线操作工生产效率降低，另一方面企业无法及时满足生产任务，影响企业生产效益。而少部分企业使用的设备维修系统，仅能实现在设备停机时进行报修，无法做到设备的预防性维护，减少设备停机事故的发生。

线下维修过程中，存在诸多缺点：派工流程繁琐，审批过程缓慢，排班冲突现象时有发生，由于现行使用纸质派工单，领单复杂，而维修过程中单据易受污染，设备维修工单数据统计不清楚、不准确[1]。维修完成后，单据保存不便，统计设备所发生问题困难，很难找到设备故障根本原因，长此以往，容易诱发新的故障[2]。而缺少设备维修大数据统计，无法做到对设备故障的可控，计划检修中就不能对设备做到预防性维护。通过研究了一般发动机装配企业报修中存在的诸多问题，研发具有云计算功能的手机与电脑等多平台终端协同智能维保系统。

1 设备智能维保系统总体方案

针对该企业现行维修过程存在的问题，设计了设备智能维保系统，并提出了如下方案：针对设备众多的情况设立了设备电子数据库，将所有设备录入系统，可查看设备的生命周期和维修历史记录，每台设备设置唯一的二维码，报修时使用移动终端扫描对应设备二维码即可自动弹出设备信息，选择对应问题或故障即可报修，减少报修录入时间，避免录入过程出错，精准定位设备信息和位置[3]。

设备报修发生后，报修信息第一时间发送至管理人员手机中，即可迅速派工。维修人员可通过移动终端，进行接单，到场确认，管理者可实时查看维修进度状态。

维修完成后，可由操作者进行维修完成确认，并引入维修评价制度，促进维修人员提升技能绩效。备件信息及维修历史记录保存在数据库中。

基于维修数据库及人、机、物互联互通的智能化设备维保系统，逐步实现设备维修大数据分析、设备故障实时报修响应、设备运行状态监控、维修辅助。具体系统架构如图1所示。

图1 设备智能维保系统架构图

2 系统应用技术及开发目标

针对企业具体情况，为使报修过程迅速简便，方便后期数据统计，本系统采用HTML5，JavaScript，SQL Server 2012等主流计算机编程技术和网络通讯技术手段。系统数据库关系图如图2所示。

图2 设备智能维保系统数据库关系图

主要技术优势在于HTML5技术可以跨终端跨平台运行维护，可以访问以远程方式存储在“云”中的各种内容，不受位置和设备的限制[4]。用户可以通过网页和移动终端端登录系统，不仅有利于用户使用，也有利于系统的升级维护[5]。SQL Server 2012数据仓库可稳定存储数据，数据库定期备份可保证服务器停机情况下恢复大部分数据，避免数据丢失。使用存储过程可以快速查询数据表中数据，并防止SQL注入，提高数据库安全性[6]。使用MVC模型易于后期迭代。

通过对该企业的调研，维修工单统计不准确，维修效率不可评价，维修工作量统计模糊导致员工无法提升技能绩效；设备数据报表不明确，设备故障分析形式化，设备备件储备不及时等暴露的诸多问题。设备智能维保系统需要在设备报修的整个过程中，实现精准派工，派工轨迹追溯，实行维修后评价方法，准确记录维修工维修内容及工时，提升工作效率，对停机故障进行大数据分析，做好预防性维护，统计更换备件的数量，生成备件报表，保证日常备件供应。从而优化企业管理，保证订单需求得到满足。报修流程如图3所示。

图3 设备智能维保系统流程图

3 模块设计

设备维保系统分为PC端和移动终端，移动终端主要用于派工和接单报修，进行维修记录，PC端进行数据统计，导出报表和设备信息维护等。系统模块设计如图4所示。

图4 设备智能维保系统

3.1 生产报修

(1)工单报修：线体设备发生故障后，报修人在移动终端扫描设备二维码进入工单报修界面，按照要求，选择设备或工装故障属性，选择是否造成停机故障(停机故障系统中显示设备为红色，维修优先级最高级)，描述故障现象，填写故障发生时间，提交该报修单信息。

(2)报修响应：保修单被提交后，维修班长进行派工，维修员对报修单进行接报确认，如该维修员因故无法出勤，维修班长可以选择其他的维修员出勤，并记录出勤人员工时。维修员进行接报确认后，到达现场对设备进行修复，设备修复完成后，填写电子维修单，确认问题故障信息，记录维修开始时间及维修工时，对各项维修信息进行记录，填写备件信息，并记录故障责任情况。维修完成后，接报人和报修人均需对设备进行运行状态确认(正常运行或带病运行)并记录停机时间。

(3)计划检修：MTBF(Mean Time Between Failure，平均故障间隔时间)，MTBF=总工作时间/总故障次数。作为选择维修技术方法改善重点的参考依据。为了提高设备开动率，必须缩短与设备停机相关的长时间维修作业及工程调整、切换的时间。因此，有必要对维护作业方法进行检验，而其检验的项目、优先顺序的选择等基本情况，均需要依据MTBF的分析记录表[7]。可根据MTBF自动生成定期检修计划。

3.2 设备和调度管理

(1)设备信息

管理人员可对设备信息进行录入，创建设备电子资料库，具体包括：设备所在车间，区域，产线，设备重要程度(ABC指标)，设置成本中心，设备生命周期，剩余资产价值，设备参考文档等设备相关信息[8]。

将设备进行区域划分，设立网格负责人进行网格化管理，由网格负责人对所负责的区域进行计划检修和预防性维护。

(2)备件管理

维修班长可统计申领的备件信息，并对备件信息进行维护，后期可生成定额备件报表，降低不常用备件数量，提高常用备件数量储备，加快资产周转率，盘活流动资金。

(3)维修记录

维修人员可查看每台设备对应的历史维修记录，故障树分析辅助维修人员确定问题原因，可根据问题分类快速定位故障部位，提高维修效率，大大缩短了故障排查时间。

根据设备日常维修情况，统计故障发生率较高的设备，在日常点检时进行重点维护，做到预防性维护，避免设备发生停机故障，降低企业成本。维修记录查询界面如图5所示。

图5 维修历史记录查询

(4)调度管理

工单信息在可视化屏幕进行展示，管理人员可查看维修人员实时状态和维修信息，包括当前维修设备的位置，到场时间，持续时长，维修班长可根据人员全局状态进行调度派工，如有紧急报修，可安排空闲维修人员及时维修，保障维修的及时性。

3.3 班组管理

班组管理可对维修班组人员进行维护，为班组人员添加技能分组，有助于更快匹配紧急工单。现行排班安排依然需要纸质排班管理，记录信息数据量大，消耗大量人力资源，翻阅保存较为繁琐，维修派单时难免会有纰漏，造成工单派单完成后才发现人员无法出勤情况，造成不必要的停机损失，给人员管理带来极大的不便。智能排班系统，可批量对班组人员进行排班安排，用不同颜色区分不同班次，以月为单位，整个班组人员排班状态一目了然，节假日颜色有特殊提示，个别班组成员如需调换班次仍可对单独班次进行修改，并用颜色加以区分，在人员状态界面，可显示当前班次可用的维修人员，直接进行派单，无需查阅纸质排班计划，实现精准派工。当前一周排班情况如图6所示。

图6 智能排班系统

3.4 可视化看板

设备可视化看板可对规定时间内的各产线设备可动率信息，按区域划分报修设备数量，故障类别分类，工单响应时间，维修时长，备件使用情况等生产相关重要数据自动生成可视化报表，简洁直观的展示生产线运行情况。

按故障类型进行统计分类，对维修次数高的生产线重点维护。参考设备可动率信息，执行设备的预防保养，缩短制程变更时间、拟定降低不良品对策的改善措施，事先排除故障，提高机器设备和生产线的信赖程度[9]。展示维修人员维修设备情况，当前报修设备是否在规定时间内接报，超出规定时间内未接报工单会报警提示，统计维修人员维修次数及平均维修时间，自动生成维修人员当月绩效评价结果[10]。为管理者进行生产决策提供实际依据。可视化看板信息界面如图7所示。

图7 设备智能维保系统可视化看板

4 结束语

保障设备的正常运行是发动机装配企业生产重要环节，传统的线下维修模式越来越不适应发展迅速的发动机装配企业。通过设备智能维保系统的部署，是企业逐步实现数字化，标准化，智能化的标志[11]。利用移动端的便利和维修数据库互联，缩短了设备维修的报修响应时间。同时，通过大数据分析，可对设备自动生成保养计划，进行预防性维护，减少设备计划外停机次数，由被动维修向主动维护转型。利用维修记录实现维修辅助，让问题分析更加明确，改善了设备综合效率，提升了企业设备管理水平。