3、制造企业设备管理与维护方法研究及其系统开发

制造企业设备管理与维护方法研究及其系

统开发

杨 清 张彦如 葛茂根

（合肥工业大学制造过程监测与控制研究所230009）

摘要 本文以制造企业设备管理系统为例，运用设备管理与维护的基本方法和理论，针对装配制造过程构建了基于B/S架构模式和MES的设备管理及维护系统。本系统主要采用系统工程中模糊数学与系统分析方法--层次分析法，根据设备在生产中的重要程度的变化情况，对设备进行动态分类管理。另外，本系统采取监测故障预警，对设备进行管理。同时对设备运行中的数据进行整理分析，为其它管理子系统提供数据支持，为企业经营决策提供增值服务。

关键词 制造企业；B/S架构；设备管理系统；MES

1绪论

1.1 论文的研究背景及意义

制造业的发展，是一个国家综合国力的重要体现。随着机器设备的技术含量与技术水平日益提高，现代设备既是技术密集型生产工具，也是资金密集型社会财富。设备正向着集成化、大型化、自动化、流程化、综合化、计算机化的方向发展，设备将更加复杂，具有更强的系统特性。在这种市场需求下，运用现代科学技术、管理理论和管理方法，开发出基于B/S架构的设备管理维护系统，对提高设备寿命周期费用经济性，降低企业设备管理成本，实现企业生产经营目标非常重要。

1.2设备管理信息系统的发展现状

现代企业应用的管理信息系统，主要经历了MRP， MRPII， ERP三个阶段。目前，制造业设备管理信息系统开发主要通过两种途径。一种是企业开发独立的设备管理信息系统。由于独立的设备管理信息系统与企业其他各系统之间缺乏整体设计，数据重复存储及数据不一致，彼此之间形成事实上的应用孤岛。另一种是在企业现有管理软件中建立设备管理功能，实现对企业设备的管理。如通过MRP， MRPII，ERP等管理信息系统来实现设备管理，但都各自存在着不足。

2设备管理理论基础

2.1设备管理理论及常用方法

随着现代机械设备制造技术的高科技化、结构复杂化、操作自动化程度的提高，设备维修的难度愈来愈大，维修要求愈来愈严，维修地位也显得重要。而维修思想、维修观念伴随

着机械设备的进步和管理理念的提升，其形式和内容都发生了深刻地变化。自20 世纪六七十年代至今，设备维修管理发展大致经历三个阶段：

（1）事后维修（BM）管理；（2）预防维修（PM）管理；（3）预测维修（PDM）管理。 其中较为典型的“失效模式及其有效性分析”(FMEA)和以可靠性为中心的维修管理(RCM)等一系列事前控制方法应运而生。

2.2故障诊断方法

基于事前控制理论，本文据此理论基础，学习研究了相关故障诊断技术，以为预测维修管理提供技术支持。设备故障诊断本质是一个包含信息拾取、信息分析、信息识别、信息综合和信息检验的全过程。

目前我们最常见最常用的方法有：①温度诊断；②振动监测。

3基于MES的动态设备管理信息系统方案分析与研究

3.1制造业静态设备管理方式的现状

目前我国制造业设备管理仍然是以静态管理方式为主，设备管理水平没有得到有效提高，主要表现在以下几个方面：

(一)设备管理的独立性；(二)设备管理事后性；(三)设备管理的静态计划性；(四)设备信息管理的静态性。

3.2制造业经营环境动态变化对设备管理影响分析

我国在制造业取得飞速发展的同时，制造业生产环境也在发生巨大变化，这也给设备管理提出了新的要求，这些变化主要反映在以下几个方面：

(一)生产竞争环境所带来的动态变化；(二)顾客需求所带了的动态变化；(三)设备相关管理人员所带来的动态变化；(四)设备自身所引起的动态变化。

3.3基于MES的动态设备管理系统方案的提出

动态设备管理信息系统是基于B/S模式、制造执行系统，以系统工程为指导，利用MES沟通计划层和控制层的优点以及对设备进行数据采集的功能，充分运用设备运行过程中的大量数据，根据设备在生产中的重要程度的变化情况，对设备进行动态分类管理，采取设备故障预警、故障诊断分析，动态地、有重点地、实时地对设备进行管理，并对设备运行中的数据进行整理分析，为其它管理子系统提高数据支持，为企业经营决策提供增值服务。

3.4 动态设备管理系统关键技术 一、设备的动态预警

设备的动态预警就是根据设备性能要求，对状态监测中每个测点设置正常运行的上限或下限值，当测点所测数据突破上下限值时，表示设备存在异常，系统自动进行预警，提醒设备管理人员提前采取措施，排除隐患，避免停机损失和降低维修成本。

二、设备动态分类

制造业中的设备数量众多、维修工作量大，它们在生产中所起的作用及重要程度不一样，实施的检修方式也不一样，如果不进行科学合理的分类管理，不将有限的维修资源用于最重要的设备上去，势必造成人力、物力和财力的巨大浪费。因此，设备分类管理是设备管理的一个重要内容，设备分类的恰当与否则是关键。

[1]

本文引入模糊数学概念，运用层次分析以及模糊综合评判方法来实现对设备的科学分类，使分类结果更加准确和客观。结合设备在生产流程中的作用影响，以及造成后果等因素，从可靠性、维修性及经济性三个方面予以综合考虑，建立了设备分类的评价指标体系，可靠性方面包含故障后的替代程度、生产过程中的重要程度、对安全及环境的影响程度、对产品质量的影响程度、对交货期的影响程度5个指标；维修性方面包含维修个难易程度、备件的供应程度2个指标；经济性方面包含设备的净现值、停机损失费用、维修费用3个指标。

综合考虑一般制造型企业的情况和设备管理的总体规划，把设备划分为三大类:A关键设备、B重要设备、C一般设备。结合制造企业的实际情况给出设备分类评语集，确定设备在各评价指标上不同分类级别的评语描述，如表3.1所示：

表3.1 设备分类评价指标评语集

分类等级评价指标 A 重点设备 故障后的替代程度（C1） 生产过程中的重要程度（C2） 对安全及环境的影响程度（C3） 可使周围人员伤残或造成污染 可使操作者健康受到危害或环境污染，但易于处理 对产品质量的影响程度（C4） 对交货期的影响程度（C5） 对全厂主要产品有决定性影响 影响全长主要产品交货 对全厂次要产品有严重影响 影响车间主要产品及全厂次要产品交货 全厂级可修，但很难 对车间主要产品有影响 影响车间级次要产品交货 车间级可修，稍难 影响全厂级生产 影响车间级生产 不影响主要产品及作业线 可很快恢复工作 无法替代或很难替代 B 主要设备 较难替代 C 一般设备 可方便替代 [2]

维修的难易程度（C6） 特别难维修，需要研究或外协 备件的供应程度（C7） 周期很长 （6个月以上） 设备的净现值（C8） 停机损失费用（C9） 维修费用（C10） 高（50万元以上） 高（50万元以上） 高 （原值的20%以上） 周期长 （3—6个月） 较高（20—50万） 较高（20—50万 较高 （原值的5%—20%） 周期较短 （短期可解决） 较低（3—20万） 较低（20万以下） 较低 （原值的5%以下） 然后运用层次分析法确定评价指标权重，由生产，维修，财务部门及厂级相关部门专家分别进行比较评定。以生产部专家为例，获取Ｂ层各因素相对权重，同样，维修、财务部门专家也通过判断和计算，得到B1，B2，B3三个评价准则的权重，对不同部门专家分配权重，将各评价准则用加权和的方法计算出来，如表3.2所示：

表3.2 各部门专家对评价准则的权重

A B1 B2 B3 Wi Wi0 ?mi B1 B2 B3 C.R. 1 1/3 1/2 3 1 2 2 1/2 1 1.817 0.550 1 0.540 0.163 0.297 3.009 3.010 3.009 ?max???i?13mi3=3.010 C.I.??maxn?1?0.005 C.R.=0.0096<0.10 部门 生产部门 维修部门 财务部门 加权和 1 0.524 0.240 0.236 专家权重 0.4 0.3 0.3 B1 0.540 0.528 0.500 B2 0.163 0.333 0.250 B3 0.297 0.139 0.250 建立C1，…，C5对B1的判断矩阵，C6，C7对B2的判断矩阵，C8，C9，C10对B3的判断矩阵，据此计算C层各指标对B层指标的权重， 计算C层总排序W，将C层每个指标相对于B层的权重与该B层对A层的权重相乘，同理求出其他指标相对于A层的权重结果，得到C层总排序W，结果如表3.3所示：

表3.3 C层总排序表

评价 指标 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10

综合权重 W 0.0569 0.2078 0.0407 0.0815 0.1371 0.1600 0.0800 0.0247 0.1503 0.0610 关键设备 0.23 0.31 0.28 0.59 0.43 0.73 0.31 0.06 0.29 0.33 评分情况R 重要设备 0.7 0.44 0.57 0.26 0.51 0.24 0.43 0.87 0.41 0.6 一般设备 0.07 0.25 0.15 0.15 0.06 0.03 0.26 0.07 0.30 0.07