預測性維護和智能工廠

1預測性維護突破兩難境地以往，由于缺乏準確的方法來判斷設備失效的確切時間，設備維護運營者不得不選擇是冒著發(fā)生故障停機的風險使其壽命最大化，還是提前更換正常部件以最大限度保障設備正常運行。不過日前德勤提出，新興的互聯(lián)技術能夠確保設備使用壽命最大化的同時，又能有效避免設備故障。德勤認為，預測性維護（PdM）技術旨在打破原有秩序，通過避免發(fā)生意外停機、縮短計劃停機時間，最大限度地延長設備使用壽命。預測性維護能夠從關鍵設備傳感器、企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)（ERP）、計算機維護管理系統(tǒng)（CMMS）、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等多個系統(tǒng)中快速采集數(shù)據(jù)。智能工廠管理系統(tǒng)則將數(shù)據(jù)與先進的預測模塊和分析工具相結合，預測設備故障并進行處理，幫助維護人員找到問題的根源。簡言之，智能工廠能夠完成機器到機器（M2M）、機器到人（M2H）的交互，同時結合分析和認知技術做出正確決策。2如何實現(xiàn)預測性維護？預測性維護聽上去非常誘人，但是如何實現(xiàn)？德勤提出以下幾種技術，探索預測性維護和智能工廠的實現(xiàn)與落地。>>物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）可能是預測性維護面臨的最大挑戰(zhàn)?；ヂ?lián)網(wǎng)是將筆記本電腦和移動設備連接到充滿HTML編碼數(shù)據(jù)的大型服務器場。物聯(lián)網(wǎng)與之類似，但數(shù)據(jù)是從資產(chǎn)到企業(yè)服務器的連續(xù)流中產(chǎn)生的。物聯(lián)網(wǎng)使用溫度、振動或電導率等傳感器，將設備的操作過程轉換為數(shù)字信號。數(shù)據(jù)也可以從其他來源流式傳輸，例如機器的可編程邏輯控制器（PLC），制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）終端，CMMS，甚至ERP系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)完成物理-數(shù)字-物理（P-D-P）閉環(huán)的前半部分（下圖1）。圖1：物理-數(shù)字-物理閉環(huán)>>分析和可視化P-D-P閉環(huán)的第二步是使用先進的分析技術和預測算法，分析數(shù)字信號并進行可視化。商業(yè)智能（BI）等技術不再僅限于數(shù)據(jù)科學家使用，大量的分析平臺開始為非結構化數(shù)據(jù)、認知技術、機器學習和可視化提供頂層解決方案。從而讓制造領域專家和運營分析師，能夠更便捷地使用應用程序，獨立創(chuàng)建儀表板。另一個趨勢是數(shù)據(jù)回到邊緣端，這意味著數(shù)據(jù)在“邊緣端”生成的同時就被處理，同時將得到的結果直接反饋給設備維護人員。這種方式通過將一些處理工作分配給外部節(jié)點，減輕核心網(wǎng)絡壓力，提升系統(tǒng)性能。>>即將到來的“物理-數(shù)字-物理”閉環(huán)在對信號進行處理、分析和可視化之后，最終需要將分析結果轉換為行為。其中有些是通過指示的結果直接改變設備功能，有些則是通過報警，提醒維護人員完成維修工作。最終可以設想這樣一套流程：預測算法觸發(fā)公司CMMS系統(tǒng)創(chuàng)建維護工作訂單，檢查ERP系統(tǒng)中的備件，并自動為所需的任何其它部件創(chuàng)建購買請求；之后維護管理人員只需批準工作流程中的項目，并匹配給相應的工作人員即可。這樣的一整套自動化流程將會最大程度地降低時間成本。以上流程看似面臨著很多挑戰(zhàn)，但數(shù)字化轉型的優(yōu)勢遠大于這些困難。它的優(yōu)勢包括：降低材料成本（5%-10％的運營和MRO材料支出）降低庫存運輸成本提高設備正常運行時間和可用性（10%-20％）減少維護計劃時間（20%-50％）降低總體維護成本（5%-10％）改善健康安全和環(huán)境三位一體的管理體系減少用于無用信息的提取和驗證的時間花費更多時間在數(shù)據(jù)驅動的問題解決上明確計劃、績效和問責制的聯(lián)系對決定決策所有權的數(shù)據(jù)和信息更有信心3維護策略成功的七個核心要素德勤在報告中指出，雖然技術是預測性維護策略的關鍵推動因素，但它只是其中的一部分。如果沒有基本的構建模塊，技術投資可能永遠不會產(chǎn)生預期的結果。所以成功的維護策略還需要關注操作流程，需要能夠在正確的時間和地點部署所有合適的資源（人力、技術、備件、設備等）。企業(yè)不論大小，沒有一家能夠在不考慮維護策略、流程，及支持它們的技術的情況下取得成功。所以可以從現(xiàn)在開始思考以下問題，進一步評估公司需求和維護計劃的成熟度。我們的資產(chǎn)需要多高的可靠度？我們的可用性目標是什么？我們的技術人員是否具備完成工作的技能？我們是否在正確的時間、正確的地點提供合適的備件？我們的流程是否有詳細記錄，是否可訪問且有用？我們是否有適合工作的工具？我們如何確定何時更換設備而不是維修？我們已經(jīng)擁有哪些未被有效使用的數(shù)據(jù)？我們是否在生產(chǎn)系統(tǒng)中確定了關鍵資產(chǎn)？是否有一些關鍵資產(chǎn)可以從預測性維護試點中受益？整個企業(yè)的預測性維護價值是多少？預測性維護最大的價值是基于剩余使用壽命（RUL）的預測，在維護機會窗內選擇成本最低的維護策略和排程計劃，同時綜合考慮所有設備的維護需求，制定全局最優(yōu)的維護方案。簡言之就是把不確定的信息確定化，并為客戶節(jié)約成本、提高效率。根據(jù)羅蘭貝格與漢諾威工業(yè)展覽會合作針對153家機械工程運營公司的調研顯示：81%的受訪公司已布局預測性維護，其中雖有近40%的受訪公司已在提供相關技術和服務，但大部分公司仍然在產(chǎn)品研究階段，或尚未開始任何相關工作。然而科技的發(fā)展日新月異，正在迅速地向工業(yè)領域的