设备状态监测及备件管理系统的设计

刘东生

摘 要：本文介绍了通过设备状态监测及备件管理系统的建立和运行，利用信息系统实现所辖范围设备的管理，及时收集整理设备运行和维护的信息，为设备和设备部件的备品备件管理提供支撑，实现设备状态检测、维护管理和备品备件合理调配，确保设备能力的最大发挥，节省设备维护成本。

关键词：设备状态监测 可靠性 备件管理

中图分类号：TH17 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（b）-0017-02

1 研制目的

设备备件管理与成本控制越来越收到重视[1]。为保障设备正常运行状态、降低维护成本，集成分立的设备运行状态监测能力和数据，实时收集设备运行状态信息（主要是运行异常信息），建立设备运行值班信息输入和故障维修信息录入接口，通过对设备及设备部件故障的统计，分析设备及部件运行的可靠性，对故障发生趋势进行分析和预测；为制定合理的设备备品备件储备提供量化依据。

建立备品备件管理系统，整合备品备件的生产、订货、运输周期数据，为保证设备维修的需要，实现合理的备件库存储备。同时，为设备生产单位的质量控制提供改进支撑，不断提高设备的可靠性、维修性和经济性。

2 功能设计

（1）建立以设备运行状态实时监测、值班日志设备异常信息管理、设备点检和设备维修为重点的设备运行状态管理体系，通过对故障监测和记录，统计和分析单台设备或同一类设备相同故障部位的故障，通过设备平均故障间隔时间（MTBFB）与设备平均维修时间（MTTR）的动态计算，分析设备及部件的可靠性数据，为制定合理的设备备品备件储备调配策略，提供量化依据。

（2）根据设备及部件的可靠性数据，为设备备件计划管理、订货管理、仓储管理等提供解决方案。结合在装设备地域分布、设备及部件供应厂家地域分布、备品备件管理及维修责任单位地域分布情况，建立合理储备评价、供货周期、库存预警的统一管理模型，计算分析合理库存水平，严格控制备品备件库存在合理范围，有效缩减备品备件订货和储备管理中的浪费现象。

（3）建立动态的基于设备运行状态监测和备品备件管理体系；根据设备和部件的可靠性数据以及设备生产、维修能力的变化，不断更新相关数据，形成包含动态数据在内的完整的备品备件管理档案，动态调整管理所辖设备备品备件储备的期望值，不断提高设备的运行性能，提高软件系统的管理质量和工作效率。

3 主要功能模块

3.1 设备运行状态监测

（1）在线监测。

应用各种电量、非电量的传感方法，检测设备的状态。如利用辐射传感来检测设备的发热、放电（发光），可判断过热与局部放电现象，利用表面电位变化或感应电流的检测可判断内部绝缘的完好程度等。

由于传感信号往往混杂干扰信号，需要对收集的信号进行处理、分析，检出正确信号，滤除干扰信号，然后才能形成设备运行状态的有效数据，用来进行设备运行状态判断。使用计算机软件系统对收集信号进行有效性判断的规则如下：

①对采集硬件得到的数据按预设规则，使用适合的算法进行有效性检查，舍弃无效或干扰数据，留取合格数据。

②对合格数据进行特征提取，记入数据库。

③定时对特征数据进行分析判断，得出设备运行状态参数。参数的特征包括：设备（或部件）运行是否正常；如果运行异常，则给出异常等级；异常状态持续时间，等。

（2）在线报警信号收集。

对于具有状态异常报警功能的电子设备，直接使用通信手段获取设备状态异常报警信息，收集设备运行异常编码、所反映的设备运行异常部件以及报警频度等信息。

3.2 设备故障人工录入

设置设备故障录入工具，通过值班日志、维修记录的人工录入，记录下设备的完整的运行记录、发生故障的故障记录，完好检查、点检等。将这些数据记录保存到关系数据库中，分别进行整统计。

通过设备运行状态实时监测和设备故障人工录入，可以完整地记录各个设备的运行状况。建立完善的设备运行状态数据库。

3.3 备品备件需求分析

备品备件需求分析是结合设备和部件的故障概率，结合备品备件生产、订货、运输的时间和费用等要素，确定备品备件的总量和库存分布，以解决备品备件的购买过度，资金大量被占用，而有些备件急需时又缺货的问题。

备品备件需求分析的基本和方法，是依据GJB1371《装备保障性分析》。GJB1371对备品备件需求的确定主要体现在三个方面：一是提供了保障资源要求确定的程序与方法，对于备品备件需求而言，提供了备件保证概率确定的程序与方法，为合理地确定备品备件及设备维修条件的保障水平提出要求；二是提供了保障方案确定的程序与方法，特别是对维修保障方案确定的程序与方法提供了指南，要求必须进行装备的功能分析、故障模式影响及危害性分析、以可靠性为中心的维修分析、修理级别分析等，以保障需求为牵引，规划出在设备的寿命周期内应进行的保障工作，为保障资源的确定特别是备品备件需求确定提供规范的输入信息；三是提出必须要进行使用与维修工作分析，将所有的维修保障工作划分为工作、子工作和工序，对应记录一次维修保障工作中各工序所对应的保障资源，包括所需的备品备件，为确定建制单位所需的备品备件品种与数量提供准确信息。

该管理系统依据标准，参考成功的经验[2]，使用一整套经检验行之有效的算法，能够给出所管理设备的备品备件需求的量及库存分布方案。

3.4 备品备件库存和调配管理

备品备件的库存和调配管理目标，是一方面满足所管理设备的维修和检修所需的备品备件，同时尽量的减少备品备件的过分库存。

备品备件需要分类管理[3]。备品备件按照其技术特性，有专业件、通用件、特制件，按照使用期限属性，有高频件、低频件，当然还有其它属性。不同种类的备品备件在库存系数上有所差异。

备品备件库存管理包含三个方面：一是备品备件的经济性管理，含备件耗用量、备件成本计算等。在整个备品备件管理中，它是降低成本的有效的手段，是备品备件管理的主要方面：二是备品备件的计划管理，即根据经验对备品备件的消耗进行预测，结合维修力量和管理等情况统计计算备品备件的生产、订货、储备的计划量；三是确定备品备件实际库存量。在确定实际库存量时，遵循以下几点原则：备品备件库存时间不超修理和检修间隔期；备件适用设备型号较多的，根据实际消耗确定适量的库存；生产周期长的部件应留出订购生产的时间提前量，并保持一定的库存；对设备运行起关键作用的部件，要有一定库存或者有可靠供应；常用消耗类备品备件，则根据日常消耗量，定期定量订购。

备品备件的调配管理有以下几项功能：一是具有库存预警功能，定期盘点各库存点各种备品备件库存，任何一种备件库存量低于计划值时，提醒安排生产或订货；二是从各库存点备品备件库存实际消耗的不均衡现实出发，建立各库存点备品备件调配机制，遇有某库存点备件库存低于计划量时，优先从其它库存点调配，无非调配时再安排生产或订货。

4 系统应用效能

该系统的软件采用B/S体系结构，使用C++和JAVA工具开发，可运行于目前各主流软硬件平台，维护成本降低，开放性强、安全性高；留有与其它相关信息系统进行信息交换的接口，可以方便地与其他管理系统集成。

该系统集成了设备、设备部件的可靠性数据，可靠性数据能够根据设备运行使用中的动态监测和维护情况迅速更新，建立了设备可靠性指标与备品备件储备的数学模型，从而保证了备品备件储备量的合理性，大大降低了不必要备品备件的资金占用，节省了相关方面的人力物力。

参考文献

[1] 张立.设备备件管理与成本控制[J].企业科技与发展，2013（12）.

[2] 张月.医疗设备监测系统软件架构设计[J].南京广播电视大学学报，2013（2）.

[3] 王永军，单兆杰.企业备品备件库存管理探讨[J].现代商贸工业，2012（21）.endprint