文｜张爱国  王贵勇  李成荣  张佳乐

关键词：一机集团；“一基双模”管控体系；四系十六制；精准预知维修

  内蒙古第一机械集团股份有限公司（简称一机集团）应用大数据、人工智能、工业物联网等技术构建“一基双模”设备智能运维管控体系，对设备基础数据和运行数据进行全面采集、分类汇总和智能分析，精准判断设备故障及故障演变进程，推动设备运维管理由“事后维修”向“预防维护”和“精准预知维修”转变，入选工业和信息化部工业大数据实验室“2022数据要素驱动企业数字化转型优秀案例”。

适应设备管理新需求，构建“一基双模”管控体系

   作为特大型军工企业，一机集团拥有各类设备12400多台套，随着设备自动化、智能化程度越来越高，设备运维管理工作遇到诸多新问题和挑战。一机集团从2014年开始实施设备信息化管理和设备智能运维创新项目，逐步构建完善“一基双模”设备运维智能管控体系。

1.“一基双模”管控体系基本内涵

  “一基双模”指基于设备信息化智能运维管控平台的集团化设备管控模式和“四系十六制”设备保全模式。该体系以实现设备信息化管理和智能化保全为目标，运用16项运维机制，通过数据采集、分类汇总和人工智能分析，推动设备运维管理由“事后维修”向“预防维护”和“精准预知维修”转变，全面提升设备使用效率和管理水平。

  “一基”是应用计算机网络技术、工控技术以及智能检测技术和云计算、大数据分析技术，将设备操作人员、维修人员、管理人员有机联系起来，对设备状态、设备操作人员的使用维护行为、设备维修人员的维保能力和效率、设备管理人员的管理方法进行全面管控，实现设备全员、全过程数字化、网络化、智能化管理。

  “双模”指集团化设备管控模式和“四系十六制”设备保全模式。

  集团化管控模式是将集团所属各单位设备管理职能划分为管控、监管、指导三大类，厘清管理职责，形成责、权、利相统一的管理架构，强化各单位设备自主管理意识和管理能力；同时，分类推进设备保全业务整合，形成“管、用、检、修、养”分离、“分类管理”和“集中专业保全”的现代化设备管理体系、机制。

  “四系十六制”设备保全模式主要依托设备信息化智能运维管控平台采集的各类基础数据，对设备进行科学维护和保养，推动设备保全工作由“急诊”维修向“保健”维修和“靶向治疗”维修转变。

2.“一基双模”管控体系构建路径

   一是全面推行设备集团化管控模式，厘清管理职责，提升设备管理整体质量和效率。

   二是推行TPM（全员生产维修）管理模式，结合集团生产组织形式、工艺技术水平、人员综合素质以及操作、维护、保养习惯等，将“计划预修制”与TPM融合形成“四系十六制”设备保全模式，并对原有的管理制度、设备运维保障机制、质量手册、程序文件等进行全面修订，实行标准化作业。

   三是开展DNC（分布式数控）、MAS（综合集成管理）、视频监控系统、在线检测系统、手机APP等功能模块（移动故障管理系统）建设，设计开发设备智能运维管控软件，通过集团内部局域网实现网络化管理，并通过手机APP的设备故障移动管理系统将异地子公司和国内外客户的设备运维信息导入设备信息化智能运维管控平台，实现对设备远程智能运维和网络协同诊断维修。设备智能运维管控软件设计，一方面要确保各功能模块涵盖设备运维管理全部要素；另一方面，各功能模块要根据企业实际管理流程设计，确保“一基双模”管控模式与管理软件有机融合，形成基于流程的信息化管理。

   四是应用工业物联网技术打通设备与设备、设备与系统、系统与软件以及软件各功能模块之间的数据链路，形成全员（包括设备操作、维修、管理人员）参与的设备信息化智能运维管控机制。

3. 设备信息化智能运维管控平台构成要素

   设备信息化智能运维管控平台是“一基双模”管控体系的基础依托，由数据采集、数据传输和数据挖掘三大系统构成（如图1所示）。

   数据采集系统是平台的感知层，主要使用振动、脉冲、温度、噪声、压力、电流、电压等高精度传感器收集设备及关键部件运行信号，通过数据传输系统传送至应用层。

   数据传输系统是平台的中枢，不仅为平台信息数据互联互通共享提供支撑，还为企业资产管理、生产管理、质量管理等异构终端提供统一的数据接口，支持多种传感器、通讯设备和通讯协议。

   数据挖掘系统是平台的应用层，包含16个功能模块（如下页图2所示），涵盖设备运维管理全要素，对感知层采集到的数据进行分析处理，判断设备实时状态，为设备运维管理决策提供依据。

“一基双模”管控体系主要应用场景

1. AI视频监控识别系统，赋能生产现场设备安全管理

   一机集团在生产车间和设备必要的检测部位及设备周边区域安装高清摄像头，应用AI视频行为识别技术捕捉、采集设备操作和管理人员以及现场其他人员的行为和活动轨迹，上传至设备信息化智能运维管控平台，由平台视频在线监控和智能分析模块运用相应的算法判断现场人员的违章行为并自动抓拍预警。目前，平台已经实现安全帽佩戴监测、睡岗/离岗监测、火灾识别监测、抽烟识别监测、车辆周围站人监测、无关人员闯入识别监测、现场人数超限监测、攀爬识别监测、吊装物下站人监测九种功能。

2. 利用手机APP采集设备日常运维管理数据

  设备运维管理手机APP主要功能模块分为设备现场管理和设备运维管理两个部分。设备管理人员可通过APP的设备现场管理功能，将现场监测或检查中发现的违章行为、整改意见、处罚结果及行为人所属单位等信息，以视频、图片、文字等形式录入，系统将相关信息自动推送给违章行为人所属单位主管领导和设备管理人员，作为对违章行为整改、处罚的依据；违章行为人所属单位将整改情况、处罚结果上传至APP，作为单位设备管理工作绩效考核评价的依据。

  设备运维管理手机APP的设备运维管理功能则是当设备发生故障时，设备操作人员将故障现象录入APP的设备状况表单中，系统向该设备承修人员自动推送故障信息并开始计算设备故障停机时间。设备故障修复（排除）后，设备承修人员将故障原因、故障诊断和维修过程、方法及设备使用维护保养意见建议填入APP相应表单中，并上传至设备信息化智能运维管控平台，作为后续各单位设备管理工作考核评价和设备故障分析的依据。

3. 设备离/在线状态数据采集

   设备数据采集分为离线和在线两种状态，采集对象包括：设备型号、规格、精度标准、产地、安装使用时间、生产厂家及关键零部件的型号、规格、参数等基础数据；设备几何精度、重复定位精度等精度数据；设备关键部位或关键零部件的温度、压力、电流、电压、阻抗、感抗、振动、脉冲、转速等参数变化情况；设备润滑油、液压油的油品油质参数变化情况；设备故障发生时间、故障部位、故障现象、故障原因、故障排除方法、备品备件使用情况、故障排除时间等日常维保数据，以及恢复性修理、定检定修、更新改造及再制造等相关数据。

（1）设备状态离线采集

   使用专业点检设备，定期对设备液压系统及润滑系统的油品油质、旋转部件的轴承和齿轮箱的振动脉冲信号和温度、设备几何精度和重复定位精度、电气系统线路等相关参数进行采集，通过设备信息化智能运维管控平台接口将相关数据按照设备资产编号录入平台数据中心的设备检测档案库。

（2）设备状态在线采集

   在设备机械系统关键部件的旋转零部件部位安装信号传感器，采集设备在线状态信号并上传至设备信息化智能运维管控平台在线状态检测模块，由人工智能分析模型对设备关键部件状态做出判断。

   上述数据汇集到设备信息化智能运维管控平台的数据中心进行分类管理，平台AI算法分析模块对设备的故障预期、精度变化、状态变化、能效变化和维保费用等做出精准计算、评估并出具分析报告，输出设备管理各项指标（故障率、重复故障率、平均故障维修时间、利用率、启动率、备件使用成本等）。运用AI算法，分析、评估设备及零部件老化/劣化、精度降低等情况，为设备预防性维修和恢复性修理决策提供依据；同时，自动计算各类设备运维管理指标，对设备保全能力和运维质量进行评估，助力设备管理方法改善和创新。

4.“双模并行”全要素闭环管控

   通过对设备运维状态数据的离/在线采集，实时掌握设备健康状况，发现和分析设备存在的缺陷、故障及风险隐患，以便制订故障预防和维修方案，及时排除风险隐患；重点对“两多、一长、一高”（故障多、重复故障多、故障停机时间长、维保费用高）设备采取针对性措施，提升设备保全效率；全面推行集团化设备管控模式和“四系十六制”设备保全模式，并将两种模式有机融合，形成“双模并行”的设备全要素闭环管控机制，提高设备使用效率和效益，促进人机协调。

（1）双模并行

   依托集团化设备管控模式构建符合一机集团生产实际的设备管理组织体系，厘清集团总部与各分子公司的设备管理职责，强化二级单位设备自主管理意识，差别化推动设备“管、用、检、修、养”分离和“分类管理、集中保全”工作，探索创新大型制造企业集团设备运维管理模式。

  “四系十六制”设备保全模式是一机集团在长期的设备运维管理和保全经验积累基础上独创的设备保全模式，是对TPM模式的二次创新和本土化改造，包括四大体系、十六项运行保障机制（如图3所示）。一机集团将集团化设备管控模式与“四系十六制”设备保全模式融合，把设备运维管理体系架构、目标任务及基础管理和保全工作有机结合，形成“双模并行”的设备运维管理闭环机制。

（2）提高“双效”

  一机集团一方面通过对设备利用率、故障率和平均故障修理时长等指标的综合管控，提高设备使用效率。另一方面，通过对备品/备件国产化改造、关键功能组件/部件自主维修维护和OEE（设备综合效率）考核，降低设备运维管理和保全成本，提高设备使用效益。目前，一机集团设备利用率超过64%，设备综合效率达到57%。

（3）促进人机协调

  “四系十六制”设备保全模式的管理对象是人的素质和机（设备）的“体质”，目的是促进人机协调。

  一是通过设备承包和分片管理，将设备维修人员的保全效率、效益和设备管理人员的管理绩效作为其工作绩效考核的主要指标；对设备操作人员实行操作证等级管理和积分制考核，将其设备维护保养和点检工作规范性和及时性、设备使用规范性和合理性，与其所操作设备的技术含量、复杂程度等指标挂钩。通过两项指标综合考核，实现人的综合技术技能水平、业务素质与“机”的品质、完好率等级相匹配。

   二是通过持续开展内外部专业培训，提升设备操作、维修、管理人员的综合素质和技术技能水平；通过设备局部精益改善、大修改造、系统升级和设备再制造，不断增强设备“体质”，延缓设备老化/劣化进程，恢复或提升设备精度，降低设备故障频率，拓展设备功能和使用性能，延长设备使用寿命。

5. 固化成果，形成长效机制

  一机集团建立健全“四级”设备管理组织体系，确保将集团设备管理理念、管理策略和方法贯彻到生产一线、落实到机台和全体员工。

  一机集团建立设备信息化智能管控中心，负责对各种设备信息数据采集、设备运行状态、设备安全状态及现场操作人员操作行为、维修人员维修行为的监管；管理、审核设备信息化智能运维管控平台接收的设备故障预警信息，通过手机APP上报设备管理相关负责人，并依据相关决策意见下达现场处置指令；定期对AI算法分析结果整理归档。

   为固化“一基双模”管控模式，一机集团组织专家组先后对《设备管理制度汇编》《质量手册》《设备管理程序文件汇编》等规范性文件进行4次修订，重新制作各种设备管理表单、报告模板，完善检测、保全、维修、验收等设备管理流程、标准，形成设备管理长效机制。■

作者单位

张爱国 王贵勇 李成荣 内蒙古第一机械集团有限公司

张佳乐 国家工业信息安全发展研究中心