2020年春節期間,新型冠狀病毒肺炎疫情肆虐,成為經(jīng)濟運行中突發(fā)的不可抗力事件。由于疫情蔓延引發(fā)的訂單下降、限制開(kāi)工、人員不足、固定成本負擔過(guò)重、供應鏈中斷等問(wèn)題,對我國制造企業(yè)帶來(lái)了非常嚴重的沖擊,據數據調查顯示[1],訂單下降和限制開(kāi)工是對企業(yè)影響最大的因素,其次是人員成本、供應鏈中斷和資金短缺。如果說(shuō)新型冠狀病毒肺炎疫情防控是2020年初對我國健全公共衛生體系和提高應急管理能力的一次大考,那么我們堅信在黨和政府的有力領(lǐng)導下,抗擊疫情必將取得最后勝利。然而,在戰勝疫情后,我們還將面臨著(zhù)經(jīng)濟戰線(xiàn)的又一次“大考”。
面對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)面臨的巨大壓力,全國各地陸續出臺了多項惠企政策,主要是通過(guò)降租減費、財稅補貼等金融手段,幫助企業(yè)共渡難關(guān)。雖然目前上述優(yōu)惠政策,能夠在很大程度上支持企業(yè)運營(yíng),但在疫情結束之后的一段時(shí)期,企業(yè)還將面臨著(zhù)人員成本過(guò)高、供應鏈不足、產(chǎn)能受限等問(wèn)題,因此,來(lái)自企業(yè)自身的應對措施,才是圓滿(mǎn)完成經(jīng)濟“大考”的長(cháng)效機制。據數據調查顯示[1],53.3%的企業(yè)在疫情過(guò)后,會(huì )加快數字化轉型、業(yè)務(wù)線(xiàn)上化,23.11%的企業(yè)會(huì )加大智能化生產(chǎn)力度。由此可見(jiàn),企業(yè)生產(chǎn)向數字化和智能化轉型,是未來(lái)的發(fā)展趨勢。
“疫情”下的企業(yè)運營(yíng)生態(tài)
企業(yè)生產(chǎn)的數字化和智能化轉型,應該從哪方面入手呢?以下是筆者朋友圈中部分企業(yè)在疫情期間的真實(shí)經(jīng)歷:
(1)隨著(zhù)抗擊疫情工作的全面啟動(dòng),口罩和防護服等防疫物資的緊缺引起了大家的關(guān)注,事實(shí)上口罩和防護服生產(chǎn)的大多數環(huán)節都已實(shí)現了自動(dòng)化或半自動(dòng)化生產(chǎn),但由于技術(shù)和成本等問(wèn)題,焊接、包裝、物流等環(huán)節還是采用人工的方式,導致日產(chǎn)10萬(wàn)只口罩需要至少200名工人。與此同時(shí),在石化、電力等國民經(jīng)濟重點(diǎn)行業(yè),不要說(shuō)停工一天,停工一小時(shí)都將造成不可估量的損失,面對疫情導致的人力資源緊缺,他們提前部署智能化設備運維平臺,在疫情發(fā)生后組織設備維護人員居家辦公,對工業(yè)現場(chǎng)設備進(jìn)行遠程看護,實(shí)現了“365×24小時(shí)”的全天候看護模式。
(2)生產(chǎn)制造的自動(dòng)化和智能化,也對設備管理和維護提出了新的要求。2020年2月8日,安徽某口罩生產(chǎn)公司在多日超負荷生產(chǎn)狀態(tài)下,加工中心、線(xiàn)切割和熱處理設備零部件出現了不同程度的損壞,由于交通管制影響,設備供應商無(wú)法及時(shí)保證零部件交付,最終該公司利用仿形機對零部件進(jìn)行測繪后,在本地進(jìn)行了加工。
從上例可以看出,生產(chǎn)制造設備智能運維和預測性維護技術(shù)的應用,是企業(yè)開(kāi)展數字化轉型和智能化改造,實(shí)現生產(chǎn)現場(chǎng)的“少人化”甚至“無(wú)人化”的重要方向。尤其在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大背景下,人工智能、邊緣計算等新技術(shù)和預測性維護融合已經(jīng)成為大勢,預測性維護技術(shù)引入將加速企業(yè)的智能化進(jìn)程
什么是預測性維護?
IEC/SC65E WG12開(kāi)展工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域預測性維護國際標準化工作的首個(gè)工作組,于2019年10月成立,目前正在制定由我國自主提出的國際標準IEC 63270《Industrial Automation Equipment and Systems - Predictive Maintenance》[2]。該標準主要定義預測性維護的概念、范圍,提供預測性維護功能結構模型、過(guò)程、方法、基礎結構接口、數據要求指南等。
根據標準規定,預測性維護是對設備狀態(tài)進(jìn)行連續測量和分析,診斷并預測設備狀態(tài)及發(fā)展趨勢,制定全局最優(yōu)維護方案的行為。它不同于預防性維護和修復性維護,而是集設備狀態(tài)監測、故障診斷、壽命預測、維修決策支持和維修活動(dòng)于一體的一種主動(dòng)維護方式。值得一提的是,該國際標準目前已同步制定我國國家標準,由全國工業(yè)過(guò)程測量控制和自動(dòng)化標準化技術(shù)委員會(huì )(SAC/TC124)歸口。
預測性維護的價(jià)值在于基于剩余使用壽命(RUL)的預測,在維護機會(huì )窗內選擇成本最低的維護策略,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。因此制造企業(yè)應用預測性維護技術(shù)可以有效避免修復性維護和過(guò)度維護,最大化設備工作效率,提高維護等級;同時(shí)降低維護成本和生產(chǎn)損失,均衡維護預算和運行預算,提高經(jīng)濟效益,降低全面維護成本。
維護成本分析
預測性維護技術(shù)模塊
國際標準中規定的預測性維護包括傳感、狀態(tài)識別、故障診斷、壽命預測、維修/維護策略和維修/維護執行等技術(shù)模塊[3],同時(shí)也規定了深度學(xué)習等預測性維護建模分析方法。隨著(zhù)設備互聯(lián)、數據采集與運算能力提升,預測性維護各技術(shù)模塊不斷發(fā)展完善,將有力支撐制造企業(yè)的數字化轉型和智能化改造。
預測性維護,為制造業(yè)“快進(jìn)”保駕護航
01數控機床案例
機床是制造業(yè)的核心,我國最早之前的機床基本靠進(jìn)口,近年來(lái)大力發(fā)展推進(jìn)國產(chǎn)化。在生產(chǎn)制造中,設備的故障停機、訂單推遲、產(chǎn)品缺陷、加工效率下降多源于如機床老化、主軸偏轉等隱性問(wèn)題。
機加工智能在線(xiàn)監測系統基于預測性維護技術(shù),可使機床“會(huì )表達、能思考”,從而降低刀具使用成本、避免機床意外故障停機、保障產(chǎn)品加工質(zhì)量。其技術(shù)核心功能包括:
1、刀具剩余壽命預測
2、機床關(guān)鍵部件健康管理
3、刀具知識庫
其中,刀具剩余壽命預測基于對機加工的機理及行業(yè)的認知和理解,將這些知識運用到整個(gè)工業(yè)智能的算法當中,實(shí)時(shí)地在線(xiàn)監測每一把刀的在線(xiàn)振動(dòng)數據,包括工況數據、運行狀況等,通過(guò)特征提取融合出健康衰退曲線(xiàn),直觀(guān)反映刀具的磨損量,預測刀具未來(lái)的磨損狀態(tài),指導精準換刀時(shí)間。
機床關(guān)鍵部件的健康管理,是通過(guò)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測其的健康狀態(tài),進(jìn)行異常預警,并指導后續運維。
當有了大量的數據刀具數據之后,就可以建立一套知識評分系統,對每一把刀、每個(gè)批次的刀進(jìn)行評分,監測其的衰退情況,明確每個(gè)批次的刀最適合的工藝。
通過(guò)在工廠(chǎng)中的實(shí)際應用,使用在線(xiàn)監測系統實(shí)時(shí)評估刀具壽命及主軸健康狀態(tài),可實(shí)現“無(wú)人工廠(chǎng)”轉型為“無(wú)憂(yōu)工廠(chǎng)”,整體節約16%的成本,加工良品率從99.4%提升到99.7%,降低60%的意外停機。
02汽車(chē)制造企業(yè)案例
抗擊疫情刻不容緩,保障生產(chǎn)義不容辭,自2020年2月10日起,汽車(chē)制造企業(yè)均在響應國家延遲開(kāi)工的號召后,陸續展開(kāi)加速恢復生產(chǎn)的進(jìn)程中。
汽車(chē)制造企業(yè)在重啟生產(chǎn)線(xiàn)之后,已經(jīng)部署了“汽車(chē)行業(yè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺系統”的焊裝車(chē)間,利用新的IOT技術(shù)并結合“生產(chǎn)過(guò)程監測與數據分析應用”在極短的時(shí)間內實(shí)現了對工藝與產(chǎn)品質(zhì)量的穩定性分析,搶回了之前由于疫情影響損失的時(shí)間與效率。
除此之外,平臺上針對關(guān)鍵設備的預測性維護系統,以量化指標評估了生產(chǎn)線(xiàn)啟動(dòng)之后的設備狀態(tài),更新了設備在冷態(tài)啟動(dòng)后的生命曲線(xiàn),并對比了以往“復工”過(guò)程中設備達到正常運行水平的時(shí)間周期,確保整個(gè)產(chǎn)線(xiàn)的運行狀態(tài)盡在掌控。
03流程工業(yè)案
2020年1月28日上午,華南地區某大型石化廠(chǎng)一臺液化石油氣進(jìn)料泵出現報警,遠程診斷工程師密切關(guān)注進(jìn)料泵的歷史數據,通過(guò)診斷分析,判斷得出泵端軸承滾動(dòng)體出現了早中期磨損。診斷工程師當即通知現場(chǎng)建議盡快改善泵端軸承潤滑,巡檢時(shí)關(guān)注泵端軸承異響。
現場(chǎng)工程師在得到通知后,第一時(shí)間去查看了設備,反饋現場(chǎng)運行沒(méi)有異常,已經(jīng)要求總控人員控穩流量。遠程診斷工程師表示從這臺設備的振動(dòng)數據趨勢來(lái)看,可能會(huì )出現快速劣化的情況,于是他將這臺設備納入重點(diǎn)關(guān)注設備。
1月28日下午,該進(jìn)料泵再次報警,出現持續劣化的情況,診斷工程師根據最新情況重新出具了檢維修建議,建議現場(chǎng)盡快檢查并改善泵端軸承潤滑,巡檢時(shí)關(guān)注泵端軸承異響,若振動(dòng)持續上升且異響無(wú)改善,可準備備件擇機更換軸承。
雖然在春節和抗擊疫情期間,但生產(chǎn)現場(chǎng)在收到通知高度重視,立即協(xié)調了設備維護人員進(jìn)行更換。從現場(chǎng)反饋的檢修照片來(lái)看,軸承滾動(dòng)體存在明顯剝落。
如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現并處理該進(jìn)料泵的異常,可能會(huì )引起保持架斷裂導致被迫停機,甚至需要更換軸或泵,或者引發(fā)火災等安全事故。在本次疫情期間,關(guān)系國民經(jīng)濟的重要企業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)也是“戰斗一線(xiàn)”,保障企業(yè)安全生產(chǎn)與疫情防控的態(tài)度一樣,一步不讓。
來(lái)源:儀綜所