一、设备维护管理活动

设备维护管理属于制造执行的运动维护活动，是一组协调、指导和跟踪设备的活动，其目的在于保证设备处于良好的技术状态，以便更好地提高设备的生产能力。设备维护管理由八个活动组成。各个活动的关系描述如图6－7所示。

从图6－7中可以看出，设备维护管理活动分为维护前、维护中和维护后三部分，这三个部分内的八个活动的具体作用如下：

（1）维护资源管理：提供对维护设备、工具和人员等资源的管理。当分派维护任务时，维护管理人员可以从MES系统中选取可以派工的维修人员、工具，对需要维护的设备等进行维护工作安排。

（2）维护定义管理：提供对维护设备资料的管理，如设备使用说明书、设备结构样图、保养手册和维护操作手册等，用于指导维护人员的维修活动。

设备维护管理活动

图6-7　设备维护管理活动模型

（3）详细维护排程：根据维护请求以及当前生产计划、可用资源制订维护计划，明确维护执行人（部门）、维护时间等。维护请求的类型可以是纠正的、预防的、提前的或基于状态的维护；维护请求的申请可以是来自业务部门的，也可以是来自智能控制系统自动产生的基于设备状态的请求；维护请求的内容主要包括维护设备、维护申请时间、维护优先级、维护内容描述和维护申报人等。

（4）维护调度：发出维护通知单，将维护请求发送给维护执行人，维护通知单的主要内容包括参与维护的人员、维护工具、维护物料和维护优先级等。

（5）维护执行管理：对维护请求进行响应，执行维护的具体操作，并反馈维护过程中的维护信息，主要内容包括维护响应的事件、维护人、维护情况描述和处理结果等。

（6）维护跟踪：对维护过程进行监控，反映维护情况，形成维护活动报告。维护活动报告中应详细记录设备异常的问题原因、具体的维修方案和对设备日后保养的建议等。

（7）维护数据收集：收集设备维护请求时间、维护时间、维护成本、设备当前状态和维护人员等信息，通过人工录入或者自动化的方式将数据保存到系统中。

（8）统计分析：对收集的数据进行分析，追溯设备异常的根本原因，制订改进措施并纠正对设备的不当操作，对维护的成本和绩效进行分析。

设备维护类型

二、设备维护类型

设备维护可以分为以下四种类型：

（1）基于设备故障的响应性维护：当设备出现故障后才响应实施的维护，是响应性的维护，有时又被称为矫正维护。

（2）基于时间周期的预防性维护：按照规定的时间或者周期实施的维护，是预防性的维护。通常所说的巡检、点检、保养等都属于此类维护。

（3）基于设备状态的预见性维护：从采集的设备数据预测设备可能发生的故障而预先实施的维护。这种维护是在设备出现异常情况或破坏性现象之前执行的维护，是预见性维护。

（4）基于性能优化的改进性维护：企业由于进行资源运行绩效和效率优化，对生产设备提出更新要求，通过对设备进行优化以提高运行效率，这是改进性维护。

设备故障管理

三、设备故障管理

所谓设备故障，一般是指设备失去或降低其规定功能的事件或现象，表现为设备的某些零件失去原有的精度或性能，使设备不能正常运行、技术性能降低，致使设备中断生产或效率降低而影响生产。

设备故障管理是对设备故障发生后进行的管理操作，是用来动态维持设备正常运行并达到一定生产水平的一系列活动，包括故障处理请求、派发故障处理任务、执行故障处理以及记录故障处理情况等，属于基于设备故障响应的维护。

1.故障管理步骤

设备故障管理的一般步骤如下：

（1）发出设备故障处理请求，描述设备出现的异常情况，将信息保存到MES中，并在电子看板上发出设备警报。

（2）管理人员通过MES平台所述故障信息响应故障处理请求，安排维护计划，调度维修人员、工具和物料等资源，并派发故障处理任务工单。

（3）维护人员接收故障处理任务工单，到现场修复设备故障。

（4）维护人员记录故障维修情况，将故障维修记录提交到MES中。

（5）管理人员根据设备故障处理情况，在MES中处理是否结束故障维修任务。对于故障维修超时的设备在电子看板中用不同的颜色区分，帮助管理人员掌握设备状态并合理进行生产调度。

设备故障维修管理流程如图6－8所示。

图6-8　设备故障维修管理流程

2.故障维修记录

在故障维修过程中，需要记录下设备故障现象、故障诊断和故障维修情况等。故障维修记录信息可以参考表6－5。

表6-5　故障维修记录信息

设备运行监控

四、设备运行监控

1.设备运行状态

目前，制造类企业的设备都在向大型化、高速化、精密化以及自动化的方向发展，一方面给企业带来了很高的效益，另一方面也带来了高磨损、停机损失大、维修难度大、成本高的一系列问题。而造成这些问题的最主要的原因，在于不了解设备的运行状态，致使设备使用不当，维护保养不到位。

设备的运行状态可以通过一系列的指标反映出来，这些指标主要包括设备完好率、设备故障率、设备的役龄和设备的新度等。

（1）设备完好率：表示设备技术状态的完好程度，是检查企业进行设备维修工作水平的指标。

（2）设备故障率：反映设备技术状态的一项指标，是故障停机时间与设备运转时间之比。

（3）设备的役龄：指设备在生产中的使用年限。一个企业所有设备的平均役龄高低，反映了该企业设备的总平均新旧程度或更新程度。

（4）设备的新度：指设备中已提折旧后的净值占原值的比值，设备役龄越长，提的折旧越多，净值越少，设备新度越小。(www.daowen.com)

设备运行状态的评价等级，一般情况下主要分为状态正常（维护阶段）、状态一般（局部维修或改造阶段）、状态较差（大修阶段）和状态极差（报废更新阶段）四个状态等级。设备运行状态评价的具体流程如图6－9所示。

图6-9　设备运行状态评价的具体流程

对各个状态等级的描述及相应的处理方法如下：

（1）状态正常：表明该设备运行状态良好，无明显故障发生，各项运行指标数据监测正常。虽然运行正常的设备无须花费过多人力和物力在设备维护上，但也应该做好对该设备的日常监测和状态参数统计工作。

（2）状态一般：表明该设备有潜在的故障发生的可能，各项运行状态指标参数达不到或略低于正常状态标准，虽然此类设备仍能正常工作，但必须做好对其运行状态的监测工作，对不正常数据进行详细记录和分析，同时做好设备故障的预防工作。

（3）状态较差：表明设备虽能勉强维持运行，但已经属于“生病”状态，该设备的多项状态检测指标均出现异常现象，设备需要经常维修才能维持工作状态。此时应立即查找状态异常原因，分析异常状态指标，制定设备的维护策略。

（4）状态极差：表明设备已基本不能正常工作，各项状态监测指标均已达到劣化水平，如不及时采取措施有可能会导致设备停工或者机械故障，甚至会造成人员的意外伤害。应立即维修或者更换此设备。

2.设备状态数据采集

车间设备的良好状态需要通过精心的维护和正确的保养才能实现，而正确维护保养依赖于对设备的日常运行状态进行监控和记录，能针对出现的异常问题及时处理。

设备运行状态监控的数据采集方式主要有以下三种：

（1）自动采集方式：利用物联网感知技术获取采集设备的信息和状态，如速度、温度、压力和位移等数据，将采集到的设备状态信息以图表的形式展现，方便相关管理人员随时查看，分析设备是否处于异常状态，也为生产现场设备可视化管控提供所需的数据。

（2）人工介入方式：采用PDA、条码扫描器和触摸屏看板等人机交互设施，将采集到的设备运行信息（如设备运行时间、启动时间、停止时间、停机时间和运行状态等）录入到MES中。

（3）数据交换方式：通过第三方系统提供的数据接口API、物联网中间件、数据采集和监控系统等自动获取有关设备的采集信息，读取的过程实际上是数据交换的过程，不需要人工介入，确保数据的准确性。

3.设备状态数据特点

设备特征状态数据是从设计、工艺、生产到管理贯穿整个生命周期的重要记录，它使得制造系统的每一阶段可以被直观描述出来以便相关人员对生产制造活动做出决策，如图6－10所示。系统主动通过对海量设备的特征状态数据进行分析来寻找设备故障预测的方法是智能制造的一个重要标志，它的兴起是由以下因素决定的：

图6-10　设备数据分布图

（1）制造流程和用户需求越来越复杂，依靠个人经验和分析无法满足复杂制造系统的管理和优化。分析技术的运用使得人们能够从大量数据中发现更多的价值。

（2）同时在设备自动化生产过程中生产系统积累了大量的历史数据，这些数据蕴含的信息和价值并没有被人们完全发现和利用。

（3）随着工业以太网技术的发展，生产环境内设备的数据采集频率能够满足设备自动化生产过程中的数据产出频率。

（4）微处理器、嵌入式系统技术的发展使得设备产生数据的频率更高，分布更广泛。

（5）分布式计算等技术的发展，使得处理实时大数据的能力得到保障。

制造设备特征状态数据呈现出以下特征：

（1）数据量大，数据源分散广，大量设备同一时间产生的数据量大，并且随着产线的扩充和设备的增加，数据量会以几何形式递增。

（2）设备种类多，数据类型复杂，不同的设备具有不同的特征状态。

（3）设备以毫秒级别不断产生数据，采集到的数据需要马上转化为有效的控制指令，具有一定的时效性并呈现高通量特征。

（4）数据质量低，需要通过专业的分析才能从海量的数据中提炼出其价值。

因此，只有将设备数据与先进的分析技术相结合，实现设备的智能化维护，才是提升制造设备管理的最好途径。

五、预防性维护管理

预防性维护是指定期、例行的维修，以帮助设备保持正常运转，防止任何计划外的停机和设备意外故障造成的昂贵费用。它要求在实际问题出现之前仔细规划和安排设备维修，并准确记录过去的检查和维修报告。预防性维护包括大修、小修和保养等基于时间或周期的循环性维护。

预防性维护管理

1.常见的设备维护概念

（1）大修与小修：根据维修内容、技术要求、工作量大小和时间长短，设备维护可以分为大修和小修。

小修主要是根据设备日常点检、定期检查和状态监测诊断所发现的设备缺陷或劣化征兆，在故障发生之前及时进行排除性的修理，以保证设备的正常功能。

大修是工作量最大的计划维修，其目的是将设备全部或大部解体，修复基准件，更换或修复全部不合格的零件；修复和调整设备的电气液、启动系统等；达到全面消除维修前存在的缺陷，恢复设备的规定功能和精度。

（2）计划保修制：计划保修制是我国于20世纪60年代在总结计划预修制的经验和教训的基础上建立的一种专群结合、以防为主、防修结合的设备维修制度，明确了进行设备三级保养和大修理的体制和方法。三级保养分为日常维护保养、一级保养和二级保养。

（3）巡检与点检：巡检和点检是广泛应用于车间设备管理的一种管理方法，主要是通过人的五感或借助工具、仪器，按照预先设定的周期和方法，准确地掌握设备技术状况，达到维持和改善设备工作性能、预防事故发生、减少停机时间、延长设备寿命、降低维修费用、保证正常生产的目的。

巡检是按照预先设定的标准、周期和方法进行的设备巡视检验。通过巡检掌握设备运行状况及周围环境的变化，发现设施缺陷和危及安全的隐患，及时采取有效措施，保证设备的安全和系统稳定。

点检是对设备上的规定部位进行有无异常的预防性周密检查，期望设备端的隐患和缺陷能够得到早期发现、早期预防和早期处理。点检周期、点检内容应根据设备说明书、操作规程制定，不同行业、不同车间、不同设备会有所不同。

2.工作步骤

在预防性维护前，应编制计划，做好维修的各项准备工作。在实施维修过程中，应根据维修计划形成维修工单，维修后需要对维修工作进行详细记录。预防性维护一般工作步骤如下：

（1）制订设备保养、巡检、点检和大修小修等维护计划。

（2）分派维修任务，包括工单准备、工单签发等。

（3）执行工单，包括维修人员通过人工或者现场终端执行设备巡检、点检工作，登记设备维修和检查情况，对设备异常状态进行记录和分析。

（4）工单完成后反馈设备的检修数据。

（5）维护管理人员监督维修工单执行和完成情况。

3.设备维护计划

设备维护计划是指导企业对设备进行维护保养和检查修理等工作的方案，是企业生产管理的重要组成部分。设备维护计划信息的制订可以参照表6－6。

表6-6　设备维护计划信息的制订