工业4.0下的设备维护4.0模式初探

李军国

（哈尔滨轴承集团公司 设备管理部，黑龙江 哈尔滨150036）

工业4.0下的设备维护4.0模式初探

李军国

（哈尔滨轴承集团公司 设备管理部，黑龙江 哈尔滨150036）

针对世界范围内兴起的第四次工业革命浪潮，探讨了设备维护4.0的相关知识及主要实现途径，为建立智能化工厂进行了初步尝试。

第四次工业革命；设备维护；智能化工厂；云计算；大数据

1 前言

2012年，德国提出了工业4.0的战略，从而使人类社会已经跨入了一个前所未有的新时代，而“中国制造2025”的伟大构想，也描绘出了未来中国智能化工业的发展蓝图。基于云计算、大数据等核心技术，必须将先进的信息管理技术融入企业管理的各个方面，才能实现全面智能化，迈入真正的工业4.0时代。工欲善其事，必先利其器。在机遇面前，企业设备维护智能化管理是重要的一环，建立设备维护4.0正逢其时。

2 建立设备维护4.0的时代机缘已经成熟

建立设备维护4.0是现实的紧迫需求。一是无论哪个行业，设备都是高价值资产，并对整体生产运营有至关重要的作用。特别是刚性布局连接的产线设备、高风险设备、大型关键设备等的意外停机不但会影响交货期，还会降低维修效率，增加设备连锁损坏的风险，进而影响上下工序设备的正常生产，对企业而言损失重大。因此，设备维护必须享有优先级的待遇，而清晰准确的早期识别和干预计划、设备维护策略的实施是保证设备良性运转的重要保障。

二是云计算、物联网、大数据、移动互联网等新兴信息技术的飞跃发展，引发了新一轮的科技革命和产业革命。德国推出工业4.0概念、美国实施“再工业化”战略、我国拟定中国制造2025蓝图，都寄希望借助于信息技术发展来提升本国的制造业。制造业的提升必然是设备的智能化，那么工业4.0时代该进行怎样的设备维护呢？这是必须面对和解决的严峻课题。

三是工业4.0将对设备管理产生巨大的影响。在工业4.0时代，各种终端设备、应用软件之间的数据信息交换、识别、处理，通过互联网完成工厂纵向集成和端到端集成后，整个工厂、甚至若干工厂间的设备形成互联的网络，呈现出人、机器、资源互联互通的网络化社会，高效的设备管理与维护是制造出高质量产品的前提，系统必将自动拉动所有人员进行设备维护（TNPM）。如何保障工业4.0中设备的可靠运行，是工业4.0设备维护管理很重要的一环，其唯一出路是适应社会发展及时建立设备管家体系，建立与工业4.0相适应的设备维护4.0 ，创新和完善以可靠性为中心的TNPM设备管理体系。

3 设备维护4.0特征及内涵

设备维护4.0的基本特征就是设备维护智能化，核心内涵就是“人+物联网”，最终目标是建立设备管家体系。

首先，设备维护从概念上讲是设备维修与保养的有机结合。每一次工业革命都带来了设备维护的变革。工业4.0也好 “再工业化”及中国制造2025也罢，智能制造凸显，对操作员的要求越来越单一化，而对设备维护员的知识掌握和综合业务能力要求却越来越高、越来越严格，完全摒除了现在的电工、钳工、液压工等的详细分工，而是机电液能力集于一身；并且从知识结构的必备、维护用具的使用、数据分析及应用等多层次多角度对设备维护员提出了准入门槛。

在工业4.0的大背景下，与工业4.0相应的设备维护应该是具有“人+物联网”的一种维护模式，是人通过物联网获得设备维护管理信息、维护字典、专家诊断系统，以及包括集合机器人在内各种智能工具的一种维护形式，即智能化维护设备。因此，在人员知识需求、维护技术、维护工具以及智能数据的应用等方面都有相应的要求，主要表现在以下几个方面：

（1）维护人员的知识储备。在设备维护4.0时代，一是要求维护人员要掌握机电液一体化的常规设备维护技术，特别要掌握通信技术、计算机技术、互联网技术等；二是智能化生产还要求人必须担当更有挑战性的角色，如创新、规划、监督和协调机器的运作等；三是维护管理人员除了掌握维护1.0～3.0阶段需要掌握的本专业设备维护传统知识与技能之外，综合知识型员工是维护4.0对人员需求的热点；因此工业4.0下的维护4.0将朝着更加专业化方向迈进，企业的维护模式、组织结构、员工素质等方面都将会变化，设备维护由专业设备维护公司向企业提供维护服务将成为主流方向（专业设备维护公司又是一个新的行业和经济增长点）。

（2）维护技术的应用与创新。工业4.0下的设备维护4.0，迫使设备维护技术必然朝着以可靠性为核心，以计算机技术、信号处理技术、测试技术、表面工程技术等现代技术为依托，以设备状态监测与故障诊断技术为先导，以机电一体化为背景，以满足工业4.0智能制造的要求为目标，以不断完善的维护技术为手段的方向发展。

（3）维护工具的应用与开发。工具作为生产资料的基本要素，对人类进步的重要性不言而喻，在工业4.0的进程中也必将涌现出许多新型的维护工具。在从手工工具经机器工具到智能工具发展的路径中，智能工具将成为智能制造的关键竞争力，但智能工具也不可能是唯一的，将出现手动工具、机械工具、电动液动工具和智能工具并存、通用工具和专用工具并存、监视测量工具和维修工具大发展大繁荣的景象，所以在未来的设备维护4.0包括机器人在内的智能工具应用,将使智慧工厂成为可能。

（4）智能数据的监测与应用。维护4.0强调数据就是物质。在智能生产中各种智能设备的互联互通可以随时随地感知、测量、捕获和传递各类设备、系统或流程的信息和数据，将这些信息收集、储存并整理分析进行交互和多方共享，从而更好地对设备管理和设备维护状况进行实时监控，从全局的角度进行分析、确定方案并及时解决问题，使得设备维护工作可以通过多方协作来完成，真正全力推进TNPM设备维护，建立起适应设备维护4.0的设备信息化管理系统。

需要特别注意的是，设备维护管理是通过对设备的状态监测、数据收集和维护指导等相关措施，保证设备正常运转。建立MES设备维护管理模块是设备维护在工业4.0中MES与维护4.0的专业接口。通过数据信息采集的精确性和完备性、传递的及时性和有效性、分析的正确性和透彻性以及应用的全面性和深入化，包括设备FMEA分析、备件FMEA及MTBF分析、技术状态分析、可靠性评价、元器件的功能和性能评价、运行价值和绩效评价等各类方法的应用，建立MMS数字化集成平台，实现设备全寿命周期的最大综合效益，最终降低设备维修成本，实现企业利润最大化的终极目标。（MMS即移动测量系统、MES即生产执行系统）

4 建立设备维护4.0的途径

4.1 设置设备“固有”的IT解决方案管理设备

（1）IT解决方案要以处理设备的维护保养信息为主线，凸显设备FMEA作用，在设备制造的方案中输入设备管理中需要的最大量的监测和报警信息，然后在使用中通过对信息的收集、存储、统计、 综合、查询、报表输出，及时为设备管理人员的决策提供全面精准的信息数据，提高设备维护效能，确保设备高效运转。

（2）能够实时监测和掌握设备的状态，为预防维修（PM）、备件安全库存、保养策略的完善等提供有力支撑。

（3）利用IT系统构建日常维护、校准、检查的操作日历，将预防维护工作锁定在“必备工作栏”里，从而防止维护工作被工作人员遗忘或者被其他项目工作所影响。

（4）通过预防性的分析和预警，IT系统可以帮助维修人员提前制定关键的有针对性的预防维修措施，以防止停机的情况出现。而通过对预防维护的智能调度，企业可以有充分的时间为设备升级或更新做准备。

因此选择适合的IT服务提供商、采用创新而专业化的IT解决方案对设备进行智能化的管理非常关键。高效的设备管理与维护是制造出高质量产品的前提，而融合了各种考虑因素的智能化设备维护方案，既能保护企业设备的高价值投入，又能够及时发现问题，在问题更为严重之前就采取行动，这是设备故障管理的重要环节。因此要成功融入全球工业智能化的热流之中，这一环节绝对不容忽视。

4.2 设备维护外包

(1)设备维护外包产业的诞生。随着工业4.0步伐的迈进，现代设备构成越来越复杂，功能越来越强大，技术越来越先进，对设备维护的要求也越来越高，不仅需要越来越先进的维修技术，而且需要越来越多高水平的维管人员。而传统的设备维修管理模式采用的是预防性维修的大修、中修和小修等设备检修制度，企业的维修管理人员配置是以设备大修为基础的，由于检修周期的局限性造成设备维管人员配置臃肿，维修水平停滞不前。而在工业4.0下的设备维护4.0体制，企业仅靠自身资源难以满足需求，必须采取更先进的管理模式与手段，综合配置、充分利用社会上的设备维护技术和资源，获得高质量、高效率、低成本的设备维护服务。在这种情况下，专业化设备维护服务的需求会急剧上升，设备维护专业化公司会应运而生，设备维护外包业务会迅速扩大并成为新兴产业。

（2）设备维护外包的特点。这种设备维护外包作为业务流程外包的一种具体形式，是设备维护职能的社会化、专业化分工，成为设备维护的发展趋势，让最具优势的单位承担相应的设备维护职能（当然，这种外包维护既可能是整个厂房设备的维护也可以是几条产线的维护或关键设备单机维护、还可能是设备专项维护如电气系统维护等），是提升设备维护效能的有力手段。

（3）设备维护外包的益处。作为一种管理模式的变革，设备维护外包是企业降低设备维护成本、精简维护机构、提高设备管理水平，进而增强竞争力的有效途径。

4.3 建立设备保险机制

充分利用社会保险机构的作用，对关键设备、高风险设备、高价值设备进行设备维护外包外，再加一道保险，就是给关键设备和高风险设备上保险，花小钱得到大保障，从而大大减少由于设备突发故障而带来的维修成本和停产损失。

4.4 设备维护4.0的终极目标

建立设备管家体系，做到“预知状态，超前管理”，提高设备综合效率最大化，从而提升企业的核心竞争力。

5 结束语

工业4.0时代的设备互联属性决定了设备维护工作不再是仅对设备单机开展而显得更加复杂，因而设备管理与维护的流程将因此而发生巨大变革。应运而生的设备维护4.0能否适应工业4.0的发展需求，实现信息共享，优化流程是前提，建立数据与信息平台是关键，运用维护管理系统MMS、专业化设备维护服务以及越来越完善的社会保险机制是基本路径。

（编辑：王立新）

Discussion on mode of equipment maintenance 4.0 under industry 4.0

Li Junguo
(Equipment Management Department,Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China)

Aiming fourth industrial revolution wave worldwide, and the major equipment maintenance 4.0 knowledge and approaches were discussed, a preliminary attempt was conducted for the establishment of intelligent plant.

fourth industrial revolution; equipment maintenance; intelligent factory; cloud computing; big data

TG502.7

B

1672-4852（2015）04-0024-03

2015-10-26.

李军国（1971-），男，高级工程师，部长.