PLM裝置維修系統技術

本章主要介紹面向 PLM 的裝置維修系統的技術框架，分別介紹裝置維修系統的關鍵技術、面向 PLM 的裝置維修系統的支援技術以及面向 PLM 的裝置維修系統的技術框架組成三部分，其中面向 PLM 的裝置維修系統技術框架主要包括維修策略、組織模型以及資料管理三個方面。

 

2.1 概述

無論任何企業尤其是工業類、製造類企業在進行生產、運輸、銷售以及服務的的過程中都離不開裝置。裝置也是提高企業生產率、提高產品質量與服務質量，提高企業經濟效益的重要工具。所以裝置是指企業在生產過程中長期使用，且在反覆生產使用過程中基本保持原有的功能和實物形態的物質資料和勞動資料的總稱。它包括機器、儀器、爐窯、車輛、船舶、飛機、施工機械、工業設施等，其中最有代表性的就是機器。同時隨著科學技術的飛速發展，高科技成果的不斷應用，使裝置的現代化和智慧化水平迅速提高，不斷朝著自動化、高速化、電子化、精密化等方向發展。

 

在高新裝置增加產量和品種、提高產品質量，降低原料損耗，充分利用生產資源，降低工人勞動強度且創造巨大財富，取得較好經濟效益的同時，也給企業和社會引入一系列新問題：發生故障停機次數增加；購置裝置投資加大；維持裝置正常運轉投資加大；裝置的社會化程度越來越高等。這些問題中，對裝置維修系統的管理技術問題逐漸得到重視和成為企業提高經濟效益，在競爭中獲得優勢的 “ 瓶頸 " ，因此，對裝置維修系統的技術框架的研究對企業的發展和壯大，具有重要的意義。

 

目前，我國的裝置維護維修管理制度主要是繼承過去行之有效的 “ 以防為主、修養並重、三級保養、潤滑五定、十字作業 " 等一系列先進經驗的基礎上，並結合資訊理論、系統論等現代管理科學總結得來，即一生管理、兩個目標、三個基本方針、四項主要任務、五個結合的管理模式和方法。

 

本章針對目前企業裝置維修管理的體系，提出面向 PLM 的裝置維修系統關鍵技術的技術框架。首先介紹面向 PLM 的裝置維修研究範圍與研究物件，接著討論裝置維修系統的關鍵技術，包括裝置維修策略與維修計劃管理、裝置維修組織管理以及裝置維修資料管理三個方面：其次研究面向 PLM 的裝置維修系統的支援技術，主要包括裝置維修策略的協同性、裝置維修組織的多主體性以及裝置維修模式的整合性；最後對面向 PLM 的裝置維修系統技術框架的組成進行整體介紹：包括裝置維修策略、裝置維修組織以及裝置維修資料管理三個方面，並根據該技術框架分別在以後的三、四、五章節中深入討論和分析面向 PLM 的裝置維修系統的關鍵技術。

 

2 ． 2   裝置維修系統的關鍵技術

裝置是是企業生產賴以執行的載體，是工業革命的起點，是不同經濟時代的重要標誌。馬克思說： “ 裝置是企業的骨骼、肌肉和脈管 " 。時代與科學技術的發展，促使裝置的更新換代正向日益精密、整合化、智慧化方向發展，裝置的結構越來越複雜，裝置維修也相應複雜。因此，一套完備的裝置維修系統的技術體系框架是必不可缺的。裝置維修系統的關鍵技術框架和組成如圖 2 ． 1 所示。

圖 2 ． 1 面向 PLM 的裝置維修系統技術框架

 

2 ． 2 ． 1   裝置維修策略與維修計劃管理

2 ． 2 ． 1 ． 1   裝置維修策略範圍及措施

我們所說的維修策略，通常就是在合適的時機對適當的物件進行維護、檢查或者修理等維修措施，其中維修物件包括一系列的裝置或者設施及其附屬的零部件。裝置維修策略通常分為：事後維修、預防性維修、改善維修、維修預防和生產維修。前面四種維修模式在前面介紹裝置維修策略的發展及研究現狀時都有提及，而生產維修是一種為生產服務、主要以生產為中心的維修策略，它涵蓋了以上四種維修策略的具體內容。我們在制定裝置維修策略時，首先要明確裝置維修策略範圍。如圖 2 ． 2 示。

圖 2 ． 2 維修策略的範圍

 

我們制定裝置維修策略要綜合考慮維修策略範圍中的各個環節，制定裝置維修策略主 要有以下三種措施，如表 2 ． 1 示：

 

 

在維修領域，每種維修策略都有基具體實現的過程，也即都有相應的維修計劃、維修實施以及維修控制過程。維修策略是指導維護工作週期性作業過程的核心思想，它與維護計劃相結合，導致重複性和週期性的維修需求，闡明確定的期限和工作範圍。維修策略、作業流程與維護計劃的結合如圖 2.2 示。

 

圖 2 ． 3 維護策略、作業流程與維護計劃的結合

 

裝置維修計劃是企業運轉經營的必不可缺的組成部分，與企業財務、物資供應等計劃密切相關。一般來說，維修計劃分為維修作業計劃和作業進度計劃兩部分，前者主要強調任務的安排分配，後者則側重於具體維修作業的進度情況。按照維修週期來分，維修計劃可分為年度、季度、月度以及周維修計劃；按照作業類別劃分，又可分為裝置大修計劃、裝置中修 ( 項修 ) 計劃、裝置小修計劃、裝置預防性檢查計劃、定期的裝置精度校準、調整與保養計劃等。當然，我們編制裝置維修計劃，也要有遵守一些基本準則：作業控制準則、工作量均衡準則、資源集中分散結合原則、資訊暢通準確原則、與生產系統協調準則等。維修計劃表形式一般如表 2 ． 2 所示。

 

 

隨著裝置維修管理的日趨整合化、網路化，網路計劃技術在裝置維修中也日趨廣泛應用和發展。網路計劃技術的管理方法，就是用網路圖的形式制定企業工程專案的計劃，從該網路圖中找出最優計劃，並進行組織和實施完成計劃提出的目標。網路計劃不僅可以用網路圖來表示各工序的先後次序和相互關係，而且可以找出關鍵並序和關鍵路線，進行統籌安排，合理使用人力、物力、財力，有效地控制和監督計劃的執行，從而高效率、高效益地完成任務。

 

2 ． 2 ． 2   裝置維修組織管理

對一個企業來說，通常都可以把組織結構劃分為管理組織和執行組織。在管理組織中，企業的各種職能由不同的部門所履行，各部門之間進行協調與合作。執行組織透過人員、裝置、工具以及材料在空間和時間上的合作實施各類不同的維修作業。而作為企業的一個組成部分，裝置維修系統的維修組織透過完善系統的計劃、控制資源成本以及資料計算，實現以人為本和企業的經濟雙贏的目標。維修的組織中管理組織即是指企業的逐級領導部門，由誰或者哪些是該工程專案的負責人，主要是按職業型別或者生產範圍進行劃分；而維修執行組織是指考慮到以人為本和企業經濟效益等因素進行計劃、實施和控制的組織模式。

 

根據企業資源狀況，即維修工作量的大小、裝置的擁有量、維修人員的配置情況、維修週期的長短以及維修力量的分配情況等，企業內部的裝置維修組織形式分為三種：

 

(1) 集中維修 (Centralized maintenance)

企業將維修力量集中起來，由專門的維修工藝以及維修專業人士進行維修，有利於維修資源的有效利用和統籌安排。但造成裝置臨時故障維修不及時，同時也不利於生產車間員工裝置維護能力的提升，且容易造成維修部門與生產部門之間的責任推諉和產生不必要的矛盾。這種維修組織形式一般適用於裝置不多、規模較小的企業。

 

(2) 分散維修 (Decentralized maintenance)

企業將維修工作具體化分散到各個車間，各個工段進行，由於生產車間工作人員對裝置比較瞭解，可以將用、管、修三者結合起來，有利於提升生產人員的維修技能和維護能力，也可以協調維修部門與生產部門之間的關係。但缺點是這種方式使企業的維修不夠專業，且維修資源分散，使維修力量的整合、協調和有效調配受到影響。

 

(3) 混合維修 (Combmed maintenance)

結合了集中維修和分散維修的優點，裝置的中、小修以及一些日常裝置的維護和修理則交給生產車間的相應維修工作人員負責，而維修車間主要負責裝置的備件製備供應以及必要時生產車間不能勝任的裝置大修工作，企業可以集中調配維修部門專業人員進行。

 

我國大多數企業多采用混合維修，即集中分散結合的方式。我們主張組織結構的扁平化、窄細；結構上要實施扁平化、窄細化；管理上要保證規範化、高效化、資料化、無紙化；造成小機關、大企業的宏觀格局。同時要控制管理範圍，保持最佳的管理許可權和幅度，使企業避免出現推諉責任，責任不清的現象。目前，企業常用的裝置管理組織結構以及未來可能的裝置管理組織結構如圖 2 ． 3 和圖 2 ． 4 所示。

 

圖 2.3 企業常用的裝置維修管理組織結構

 

 

圖 2.4 未來可能的裝置維修管理組織結構

 

2 ． 2 ． 3   裝置維修資料管理

裝置維修資料包括後設資料以及各種維修單，後設資料主要有：與維修關聯的維修文件、維修項集合以及裝置維修演化過程等；維修單主要指：裝置維修通知單、裝置維修工單、裝置維修記錄表、故障記錄單以及裝置維修記錄單等資料的集合。裝置維修資料管理是在現有維修資料管理的基礎上把維修維護資料參與到裝置的設計與生產階段使用，提高裝置使用率和延長裝置使用壽命。

 

2 ． 3   面向 PLM 的裝置維修系統關鍵技術的支援技術

產品生命週期主要包含兩種含義：第一種含義主要是從製造商角度出發，指的是從產品簇的設計規劃直到報廢消亡的過程；另一種含義是從使用者角度出發，從具體產品的概要設計、詳細設計、生產製造、銷售使用、維護維修直到報廢消亡的整個生命週期過程。產品生命週期技術從第一種含義主要是指產品配置設計與變型過程中的管理；產品生命週期技術從第二種含義來說，除了包含有第一種含義，還有對產品生命週期後半段維護維修過程的管理。本文主要採用第二種產品生命週期的含義出發，具體研究面向 PLM 裝置維修系統的關鍵技術。

 

2 ． 3 ． 1   裝置維修策略的協同性

裝置維修策略的協同性是指不同型別的裝置維修策略同時應用到裝置維修管理中，其 中戴明博士提出的 14 條措施在資產管理中得到了廣泛應用。採用“五步方法”的結構模式，如圖 2.4 示：

 

圖 2.4 戴明博士提出的 14 點要點詮釋

 

以可靠性為中心的維修對維修方法的有效性和可用性進行評估，主要是看在技術上是否可行，每種方法使用後的效果怎樣，如果有效再對比使用前與使用後的費用對比情況如何，是否有較大優勢。具體分析方法如圖 2 ． 5 示。

 

 

圖 2 ． 5 RCM 的分析邏輯方法

 

2 ． 3 ． 1 ． 2 全面生產維修 (TPM)

全面生產維修 (TPM) 是順應時代發展需要應運而生的一種管理模式，指公司包括設計、開發、生產、銷售以及管理各個部門在內的全體物件，從管理層到一線工人全員參與的集體活動，以追求裝置系統使用率的極限化為目標，展開個別改善、自主保全、計劃保全、技能教育訓練、裝置初期管理、質量保證、管理間接部門以及安全、環境和管理體制為支柱的管理機制，實現零損耗的終極目的。

 

簡言之，全面生產維修也就是全員裝置管理，其基本特徵就是 “ 全 " ，即全系統、全效益和全員參加。其特點主要包括如下三個方面的內容：

(1) 全面生產維修主要著眼於裝置生命週期的後半段，對裝置前半段生命週期的活動是透過裝置資訊反饋來進行操作控制作用的。因此，全面生產維修是適用於裝置使用部門的裝置維修管理制度。

 

(2) 全面生產維修主要側重於低層次的生產現場的管理，其直接目標就是保證生產現場裝置的正常執行，減少停機損失和消除裝置故障損失。因此，全面生產維修是側重於生產現場裝置的維修管理制度。

 

(3) 全面生產維修主要強調企業員工從上到下的參與裝置管理，無論是企業領導還是一線工人，特別是操作人員參加裝置管理，並鼓勵操作人員自主維修能力的提高。因此，全員生產維修是鼓勵包括操作人員在內的全員參加的維修管理制度。

 

2 ． 3 ． 2   裝置維修組織的多主體性

在裝置維修過程往往會涉及到多個裝置維修主體，裝置使用者、裝置第三方維護服務商以及裝置製造商。裝置製造商也通常是裝置中某些最複雜和最關鍵的維修狀態項的維修主體，但是也可能會某個維修狀態項可能被多個維修主體所維護的情況發生，但是不同維修主體的維修層次、維修內容、維修策略與維修週期是不一致。如圖表 2 ． 3 描述的裝置維修主體與維修層次之間的關係，指的是不同的維修主體所能承擔的維修層次的較為普遍情況，而某些具有條件的裝置使用者也可能有能力承擔比較複雜的裝置技術改造或者大修改造等深層次的維修。

 

 

2 ． 3 ． 3   裝置維修模式的整合性

裝置維修模式的整合性是整合製造思想應用於裝置維修方面的延伸，以保證裝置維護流程的高效、規範和協調運作。整合維護的流程整合特性對於裝置維護過程具有長流程的特點有很好的適應性，且兼顧了裝置維護管理最佳化和裝置維護技術改進等方面。整合維護模式的核心價值重點表現在兩個方面：一方面使企業的維護資源能夠統一調配和有機整合，有效提高企業裝置維護維修效能和維修資源利用率；另一方面流程的最佳化和整合大大降低了維護成本和維護人員的工作量。

2 ． 4   面向 PLM 的裝置維修系統技術框架組成

2 ． 4 ． 1   面向 PLM 的裝置維修策略

將以可靠性為中心的維護 (RCM) 和全員生產維修 (TPM) 的基本理念應用到維修策略中，將裝置使用者的活動和資訊與專業維修工人的活動和資訊相結合，可使維修策略更突出重點，各方職責也更加明確。

 

2 ． 4 ． 2   面向 PLM 的裝置維修組織

面向 PLM 的裝置維修組織主要涉及到的維修主體主要包括：裝置使用者、裝置製造商以及第三方裝置維修商。

 

2 ． 4 ． 2 ． 1   裝置使用者

裝置使用者是裝置為了滿足需求的物件，同時也是裝置維修的主體之一。在裝置使用 中一定會出現裝置出現故障的情況，無論是大是小，裝置使用者首先從經濟方面考慮都會 想到利用自己的維修資源來進行初步的檢查和維修。一般來說，主要採取的措施包括：操 作檢查、視覺檢查、小維護、外部調整、某些零部件的更換與移除等。對於裝置維修來說 是初級的維修，因此屬於非專業的維修主體。

 

2 ． 4 ． 2 ． 2   裝置製造商

裝置製造商是裝置的直接製造方，對裝置的設計和構造都瞭如指掌，同時也是裝置維修的重要主體之一。在裝置使用者遇到不可自行解決的裝置故障或質量問題時，都可能會聯絡裝置製造商進行修復和維修。一般來說，主要採取的措施包括：大修與改造、細節校準、複雜的工廠改裝、供應鏈支援以及超出使用者和第三方裝置維修商的維護水平的故障維修。對於裝置維修主體來說是專業的維修主體。

 

2 ． 4 ． 2 ． 3   第三方裝置維修商

第三方裝置維修商是裝置的專業維修組織機構，對於裝置維修有自己的一套維修理論和方法。相比於裝置製造商來說更側重於裝置主體本身，更具有客觀性；相比於裝置使用者來說更專業，同時也比裝置使用者要客觀和全面。一般來說，主要採取的措施包括：大維護、細節檢查與系統檢查、較複雜的裝置維修與調整、以及超出裝置使用者維護水平的裝置維修。因此，對於裝置維修來說屬於是客觀專業的維修主體。

 

2 ． 4 ． 3   面向 PLM 的裝置維修資料管理

面向 PLM 的裝置維修資料管理主要是將裝置維修過程產生的裝置維修文件與設計階段產生的裝置維修文件相互聯絡，以提高企業裝置的利用率。

 

裝置維修資料管理的狀態項資料包括：

(1) 維修狀態項是裝置維修資料模型的基本組成單元，維修狀態項集合以及維修狀態項之間的關聯；

(2) 每個維修狀態項的標識與定義資訊，包括維修狀態項的零件號、零件類別、零件數量與工位、配置、維修主體、維修策略、維修週期等；

(3) 每個維修狀態項的維修狀態演化過程，包括維修模式、活動配置、實時的維修狀態以及維修狀態演化表等。

 

裝置維修文件資料主要包括兩部分：一部分是將裝置維修狀態項與維修文件、維修狀 態項的維修事件關聯起來的後設資料；另一部分是裝置維修文件本身。

 

在維修過程中產生的裝置維修文件，需要同時與相關的維修狀態項和相應的某個維修事件關聯在一起，這樣在裝置維修資料模型中它們就能夠得到合理的組織管理：而在設計階段形成的裝置維修文件是在裝置維修資料模型中與裝置整機相關聯的，不與其他維修狀態項以及裝置維修事件有關聯。在裝置維修資料模型中兩類裝置維修資料文件的關聯專案分類與組織如表 2 ． 4 所示。

 

 

2 ． 5   本章小結

本章主要介紹面向 PLM 的裝置維修系統關鍵技術的技術框架，主要包括裝置維修策略、組織模型以及資料管理三個方面。同時分別介紹了裝置維修系統的組成，包括三個關鍵技術的管理方式以及維修計劃管理； PLM 對裝置維修系統關鍵技術的支援技術，包括裝置維修策略的協同性，裝置維修組織的多主體性以及裝置維修資料的整合性；最後把詳細介紹了面向 PLM 的裝置維修系統技術框架的組成：面向 PLM 的裝置維修策略，面向 PLM 的裝置維修組織以及面向 PLM 的裝置維修資料管理。