信息化在煤礦機電設備的應用

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摘要：本文圍繞煤礦機電設備現場運行及維護保養，通過對設備點巡檢、保養、檢修、檢測檢驗、運行監測、缺陷故障管理等業務的信息化管理以及與ERP的無縫融合，實現機電設備相關業務協同管理、規范設備運行維護；通過維保經驗在知識庫中的積累和分享，減少因人員變動造成的經驗流失，實現數據驅動下的設備運行維護閉環管理，提高設備利用率、減少故障，確保設備安全、受控運行。

關鍵詞：機電設備;運行維護;數據驅動;業務協同;閉環管理

1引言

對于煤礦等重資產企業，設備是企業生產經營的物質基礎，“工欲善其事，必先利其器”，對設備的點巡檢、保養、檢測檢驗、檢修、缺陷故障的處理和運行情況的跟蹤等工作是煤礦設備運行與維護管理工作的主要內容，是企業安全高效生產的重要保障。煤礦機電設備種類繁多，靠經驗管理已不能滿足設備維護管理的需要，對設備管理進行信息化管控成為保障煤礦企業安全高效生產的迫切需要。本文深入分析了目前集團煤炭板塊各子分公司在設備運行與維護工作中存在的主要問題，提出了信息化的解決方案，通過信息化手段來提高設備管理水平，在深化機電設備運行與維護管理信息化的同時，積累了大量基礎數據和業務經驗，為將來數據挖掘、數據分析、人工智能的實施和知識體系傳承打下堅實的基礎。2設備運行與維護管理的現狀煤礦機電設備種類繁多、運行環境條件比較惡劣，設備運行與維護工作繁雜，如果工作不到位，容易引發設備問題，造成非計劃停機，影響生產。在實際設備運行與維護管理方面，主要存在以下幾個方面的問題：（1）設備全面狀態信息的缺失。各單位設備種類較多，設備的靜態信息、運行信息、試驗信息、檢修記錄、保養記錄散落在運行人員、檢修人員、設備管理人員手中，設備管理部門對設備的狀況無法進行統一管理，設備狀態信息缺失，設備全面狀態信息的管理處于失控狀態。（2）手工編制計劃，工作量大容易出現錯誤和偏差。（3）設備技術資料多以紙質形式存在，未能共享。（4）設備運行信息不能共享，個別單位有管理系統，但存在信息孤島且不完善。（5）各單位相同業務，流程不一致，同類設備巡檢標準、保養標準不一致；無法保證點巡檢、維保人員按照計劃和維保要求進行，缺少有效地監督手段。（6）特種設備檢測檢驗存在不及時的情況。

2運行監測管理解決方案

（1）系統自動采集和手工采集的設備運行數據做為報表和ERP設備檔案的數據源，同時支持維修計劃、保養計劃的自動滾動并到期提醒用戶執行計劃。（2）從龐大復雜的報警信息中提取確認關鍵信息，需要處理的推送到缺陷故障流程進行處理。（3）將用戶關心的實時監測數據通過可視化的曲線進行展示和對比分析，輔助設備管理人員和技術人員對設備的狀態進行判斷，及時發現設備劣化趨勢，盡早采取措施，對設備狀態進行有效控制，避免故障發生，減少異常停機幾率。

3信息化在設備運行維護中的應用

為解決煤礦設備運行與維護管理中存在的上述問題，設計開發了cMES（數字礦山生產執行系統）機電模塊，系統以設備健康管理為基礎、以提升設備價值為出發點，通過點巡檢、保養、檢驗、檢修、缺陷故障管理等關鍵業務采集設備運行參數、運行時間、現場照片、現場視頻等動態信息以及設備點巡檢、保養結果、缺陷故障過程數據，與設備靜態基礎信息相結合，形成設備運行知識庫和缺陷故障知識庫，有效指導維修預判，指導設備運行和預防性檢修，提高現場處理和解決問題的能力和效率，實現設備管理從被動維護到主動維護，提高機電設備管理精益水平。3.1系統業務架構。系統由電腦端和移動端兩部分組成，以標準管理為基礎、以設備運行狀態監控為核心，以缺陷故障閉環管理為主線，通過與ERP設備模塊集成，實現運行數據傳輸、工單創建、修改及查看、通知單創建與關閉、設備臺賬、設備功能位置與設備分類傳輸、故障體系傳輸、供應商信息傳輸等功能接口；將缺陷故障、保養、設備檢維修、設備點巡檢、檢測檢驗等與ERP有機地融合在一起，實現設備協同管理；同時通過與ERP工單的無縫集成，實現設備維修協同；借助缺陷故障庫、運行數據庫指導設備使用及維修，促進設備完好率和利用率，保障煤礦安全、高效生產，如圖1所示。3.2系統解決方案。系統涵蓋了煤礦機電設備運行與維護管理的主要業務，主要包括：運行監測管理、點巡檢管理、保養維護管理、檢測檢驗管理、缺陷/故障管理、維修計劃管理。3.2.1運行監測管理。運行監測主要實現對主要設備運行數據的維護、實時狀態的監測及統計分析。在設備維護的過程中，力求達到的一個目標是實現對設備狀態進行有效控制，而實現對設備的有效控制是困擾設備維護人員的一個難題。通過對現場設備故障分析，發現絕大多數的設備出現異常不會是一個瞬間過程，如果能在設備劣化過程中對異常進行控制，那么就能對設備的狀態進行有效控制，減少異常停機幾率。在系統中采集到的設備的溫度、壓力、電流、電壓等數據，通過對一段時間的數據做對比分析，對設備的狀態進行科學的判斷，可以發現設備的劣化趨勢，盡早采取措施，避免故障發生。運行監測管理通過設備臺賬個性化參數的配置，實現實施單位根據實際情況對設備的產量、里程、運行小時數等設備運行數據及設備實時狀態（需與實施單位設備數據統一服務接口集成）的數據獲取、監測及統計分析，如圖2所示。3.2.2點巡檢管理。設備點巡檢是設備管理的基礎工作，利用人的感官或簡單的儀表工具，按照標準定點、定期對設備進行檢查，如圖3所示。本著規范標準，量化管理，科學評價，方便易用，快速實施的原則，對設備點巡檢信息化做了有針對性的設計；機電管理部門制定點巡檢標準模板，各車間段隊根據業務實際維護需要點巡檢的設備，維護設備時關聯點巡檢標準模板，根據需要制定點巡檢路線、維護點巡檢例外時間；系統根據點巡檢標準、點巡檢設備、點巡檢線路、例外時間等規則自動生成點巡檢任務，技術員或班組長根據業務需要可手工生成點巡檢任務；點巡檢人員依據系統中生成的點巡檢任務及要求，輔以移動端利用感官或簡單的儀表工具進行點巡檢工作，找出設備的異狀，發現問題后及時以文字描述、現場照片、現場視頻、語音等多種方式采集現場異常信息，上傳系統，給設備管理人員和維修人員提供第一手資料，以便在診斷故障和維修時予以參考，快速查明故障原因提出消除缺陷故障的措施，保持設備性能穩定，提高設備效率。同時通過一段時間內點檢實績的趨勢分析，判斷設備的劣化趨勢，為維護準備和安排檢修計劃提供支持，通過對設備的及時維護，降低缺陷故障的發生率。通過手機與（RFID、二維碼）等識別技術相結合，巡檢人員可實時查看巡檢設備位置，系統自動記錄巡檢人員的巡檢位置，解決了傳統巡檢方式受氣候條件、環境因素、責任心等多方面因素的制約，巡檢質量和到位率無法保證，設備隱患不能及時發現，容易引發設備故障的問題，為企業帶來切實的效益。3.2.3保養維護管理。生產企業能夠連續、穩定的生產，靠的是設備的正常運轉，通過加強保養維護管理，保持設備處于良好的技術狀態，才能保證設備的安全穩定高效運行，如圖4所示。系統可針對不同設備分類、規格型號制定和維護本單位的保養維護標準，保養標準主要包括保養編號、保養對象、保養內容、保養類型、保養工種、保養級別，保養級別類型，其中保養級別類型包括：運行時間、運行里程、產量、日歷時間等，即可以依據設備的運行小時數、運行里程、產量，也可以依據日歷時間去進行不同級別的保養。各設備使用部門根據業務實際，維護需要定期保養的設備，關聯保養模板中制定的標準、各車間段隊可根據設備的工況修改保養級別和增補標準，可以根據業務需要靈活定義是否對設備的保養結果進行審核確認；指定設備保養的執行單位和執行部門、保養人員以及各工種、保養級別上次保養時間等內容。各設備使用部門在月底編制下個月的月保養計劃，系統根據保養設備、保養級別、保養工種、設備運行數據（運行時間、運行里程）等自動生成月保養明細建議計劃，在計劃保養時間到達前（提前天數可根據業務實際進行定義）自動生成到日保養計劃；如需提前保養可從已編制的月保養計劃中選擇，也可以手工生成臨時保養任務，系統支持移動終端APP執行保養任務，支持掃描二維碼或RFID標簽進行保養，移動端支持離線保養，在有網時下載任務，離線執行，數據保存在移動端，有網時再把數據上傳服務器。保養人員依據系統中生成的任務及要求，對設備進行保養，一旦發現問題可通過移動端拍照、錄像、錄音等一種或多種方式采集現場異常信息，并且必須對異常情況進行文字描述，以便設備管理人員和維修人員在消缺處理時得到第一手資料，在診斷故障和維修時參考。通過系統的使用，可提高保養業務質量，為設備安全穩定運行打下堅實基礎，整體提升保養人員標準化工作意識，并且根據設備工況和現場實際情況，對保養標準進行優化調整，實現保養標準的PDCA過程。3.2.4檢測檢驗管理。檢測檢驗指通過對設備或系統的測定，將測定結果與質量標準進行比對，作出合格與否的判定，如圖5所示。為保證設備或系統的安全運行，定期按照檢驗標準要求，對系統性能、特種設備、車輛、油脂、儀器儀表、絕緣工器具、煤礦主要機電設備性能檢測、電氣設備春防試驗、防雷裝置檢測等進行檢測檢驗，對發現的設備異常問題，進行及時消缺處理，可以有效避免發生事故、減少經濟損失。由于檢測檢驗的特殊性，在信息化時做了針對性的設計，系統主要包括檢測檢驗項目的維護、檢測檢驗任務申請、審核、執行、結果管理、定期提醒等，并與缺陷故障管理業務進行集成，實現了檢測檢驗業務的閉環管理；在完成特種設備檢測檢驗業務的基礎上形成特種設備臺賬。通過檢驗項目管理功能建立檢驗臺賬，把具有固定周期的且需要持續按照周期開展檢驗工作的設備、系統或項目在檢驗項目中進行維護，形成檢驗臺賬。比如特種設備的檢測、設備或系統的性能測定等。通過檢驗項目管理，系統根據檢驗項目中維護的上次檢測時間、檢測周期、提前提醒時間在到期前自動生成檢驗任務，并提醒檢測負責人及時進行檢測檢驗，可有效避免檢測不及時的情況；同時形成特種設備臺賬，對于特種設備比如鍋爐、電梯、壓力容器等等這些設備，可以根據本公司的業務需要靈活配置相關參數，錄入的數據形成特種設備臺賬，并自動形成特種設備臺賬報表。3.2.5缺陷故障管理。缺陷是指設備出現了性能、零部件及消耗指標偏離了原設計標準或規定要求，設備仍可運行，安全評估風險低；故障是指設備失去或降低了其規定功能，設備無法正常運行，安全評估風險中級及以上，需停機維修。缺陷/故障管理實現了對點巡檢、保養、檢驗、監測報警和日常檢查過程中發現的設備或功能位置的缺陷故障從提報、審核、確認、處理、信息完善到關閉的閉環管理；實現了故障體系的統一管理及應用；缺陷故障的全過程管理都可以通過移動端掃描二維碼、RFID或手工選擇設備來完成，提高了響應速度和現場處理問題、解決問題的效率，如圖6所示。故障管理解決方案在現場發現缺陷故障時，通過移動端及時以文字描述、現場照片、現場視頻、語音等多種方式采集現場異常信息，上傳系統，以便設備管理人員和維修人員得到第一手資料，作為診斷故障和維修時有價值的參考依據，確認是缺陷還是故障、是否停機、是否立即處理、判斷故障發生的部位、預判故障原因等，在確認時關聯故障體系；如不需立即處理，可推送到周檢修計劃中進行維修處理；如需立即處理，則生成故障通知單，需要領料則生成工單領取維修需要的物料，不需要領料則直接維修，維修完成后由故障信息完善人員完善故障信息，記錄故障完成時間、故障損壞情況、故障處理過程、故障原因分析等信息，提交后關閉缺陷故障，完成的缺陷故障記錄形成故障知識庫，讓好的經驗與做法得到傳承，把經驗融合到系統中，為后續遇到類似故障時提供參考，從而提高故障處理的效率，通過分析、采取措施減少類似故障的發生、保證設備的安全高效運行。3.2.6維修計劃管理。維修計劃管理包括：設備、大型部件的維修計劃提報、匯總、審核；計劃周期類型包括：年、季、月、周維劉樹彩等：信息化在煤礦機電設備運行與維護管理中的應用修計劃。維修計劃類型包含：預防性檢修、周期性檢修、小修等計劃性檢修和臨時性檢修、零小檢修、故障修等狀態檢修，具體的檢修計劃類型可根據各單位的實際業務進行靈活配置，如圖7所示。計劃關閉計劃編制計劃匯總下達維修工單執行現場維修驗收子分公司下屬單位職能部門/區隊車間cMES機電模塊ERP系統計劃審核/下達計劃信息工單完工信息子分公司職能部門子分公司下屬物資公司創建維修工單工單關閉物料發貨圖7維修計劃管理解決方案對于周期性的檢修，可以做成模板，內容主要包括檢修的設備、檢修項目、檢修內容、上次檢修時間、檢修周期、檢修周期類型、檢修負責人等；系統根據檢修計劃配置自動滾動計劃，到期生成計劃并提醒用戶執行計劃，用戶根據實際情況添加跟執行相關的內容，本次計劃執行后，系統自動回寫實際檢修時間，開啟下一次檢修計劃的自動生成。子分公司下屬單位各區隊車間根據業務實際編制月度檢修計劃，內部審核通過后系統根據各單位設定的生成規則，自動生成周檢修計劃（執行計劃），典型情況有兩種：①無需上報子分公司審核的計劃項目推送到周檢修計劃（即：檢修計劃執行）生成檢修任務，創建維修工單，完成領料出庫直至維修作業完成，從而實現檢修任務的用料管理、人員管理、費用管理。②需要子分公司審核的計劃項目由公司職能部門審核并下達檢修時間，創建維修工單，完成領料出庫直至維修作業完成，從而實現檢修任務的用料管理、人員管理、費用管理。

4信息化在設備運行維護中的應用效果

設備運行與維護管理信息化使企業實現設備運行的線上管理，實現設備運行與維護管理的標準化、自動化、可視化、透明化。（1）實現保養、檢驗、點巡檢任務、維修計劃的自動生成、自動推送、定期提醒、循環執行，有效減少了漏檢、漏保養、過期檢修、過期檢測的情況，提高了工作效率。（2）規范了設備運行維護管理，促進了設備利用率、減少設備突發故障，確保了設備安全、受控運行。（3）實現設備相關業務協同管理；通過與ERPPM的緊密集成，獲取設備基本信息、故障體系、工單信息，設備檢修計劃信息、保養計劃信息、缺陷故障信息、設備運行信息上傳到ERPPM設備管理系統，形成雙向數據的自動傳輸，保證了數據一致性、提高工作效率，實現了機電業務的協同，同時為ERP設備管理系統提供可靠的設備運行數據支撐。（4）通過對設備運行、維護過程的控制，提升設備管理各環節的透明度，填補了生產現場到管理層間的“信息鴻溝”，為設備使用和維護策略的優化和再調整提供了可以信賴的決策依據。（5）缺陷故障記錄在系統中形成故障知識庫，設備管理人員和維修人員隨時查閱以前的故障處理及維修信息，讓好的經驗與做法得到傳承，把經驗融合到系統中，為后續遇到類似故障時提供參考，從而提高故障處理的效率；通過不同維度的統計分析，分析出哪臺設備容易發生故障，同一類型的設備哪個部位容易發生故障，哪個原因最容易導致故障等找出故障的發生規律，以便突出重點采取對策、減少類似故障的發生，以降低設備的故障率，保證設備的安全高效運行。通過不斷完善設備故障知識庫、運行知識庫，提高現場處理和解決問題的能力和效率，有效指導設備保養、維修工作。（6）通過消息提醒、短信提醒、郵件提醒、語音提醒等多種提醒方式，提醒用戶及時辦理業務，有效杜絕了工作遺漏和過期的問題。

5結束語

設備運行維護管理以cMES機電管理系統為載體，已先后在國家能源集團的神東煤炭集團、準能集團、寧夏煤業、神寶能源等煤礦單位進行了推廣實施，規范了設備運行維護管理，實現了設備相關業務的協同管理，提高了工作效率，促進了設備利用率、減少設備突發故障，確保了設備安全、受控運行，提高了煤礦企業的經濟效益。目前，該運行維護管理模式正在向集團其他煤炭子分公司推廣應用。

作者:劉樹彩 周愛平 邵春英  單位:1.神華和利時信息技術有限公司 2.國家能源集團煤炭與運輸產業管理部