機械設(shè)備全生命周期管理探討

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摘要：現(xiàn)代工程項目建設(shè)中，機械設(shè)備的使用十分常見，其在縮短工期、滿足高難度作業(yè)需求等方面發(fā)揮著不可替代的作用。為有效提高機械設(shè)備使用效率、安全性，防止出現(xiàn)不必要的資金浪費等情況，對機械設(shè)備管理工作提出了更高的要求，全生命周期管理理念逐漸開始進(jìn)入機械設(shè)備管理領(lǐng)域。本文首先針對全生命周期理論進(jìn)行簡要分析，其后分別從基礎(chǔ)管理、各階段管理、信息化管理工作的角度出發(fā)，探討了機械設(shè)備全生命周期管理方案，最后以斗輪機為例構(gòu)建了機械設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)，以供實踐進(jìn)行參考。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)備；全生命周期；管理方案；信息化管理

0引言

現(xiàn)代工程建設(shè)行業(yè)中，機械化作業(yè)模式十分常見，大量的、大型的機械設(shè)備使用，可有效加快作業(yè)速度，并使得大規(guī)模、復(fù)雜性的建（構(gòu)）筑物施工成為可能。然而，機械設(shè)備的廣泛使用也對其管理工作提出了更高的要求，結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗分析可得，機械設(shè)備管理不當(dāng)，不僅會影響工程質(zhì)量、工期，甚至?xí)＜笆褂萌藛T的生命安全。為進(jìn)一步提高機械設(shè)備管理水平與使用效益，全生命周期管理的理念逐漸被運用在此領(lǐng)域，其涵蓋了設(shè)備從設(shè)計生產(chǎn)到回收利用的全過程，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的覆蓋管理，顯著減少機械設(shè)備不可逆的破壞情況發(fā)生，可監(jiān)控機械設(shè)備的安全、高效使用，保障機械設(shè)備的使用壽命，這對我國工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展也有著深遠(yuǎn)的影響。

1全生命周期理論

全生命周期這一概念，從其來源來看屬于生物學(xué)，但是所涉及的管理領(lǐng)域十分廣泛。全生命周期管理主要所指的便是管理產(chǎn)品從需求、規(guī)劃、設(shè)計、生產(chǎn)、營銷、運行、使用、維護(hù)保養(yǎng)以及回收再利用等全生命周期范圍之內(nèi)的信息與過程，其涵蓋了設(shè)備從設(shè)計生產(chǎn)到回收利用的全過程，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的覆蓋管理。機械設(shè)備全生命周期管理主要包含三個時間階段：設(shè)備的前期管理、設(shè)備的中期管理、設(shè)備的后期管理，最終達(dá)成設(shè)備管理物美價廉、精度高、故障少、高效率的目標(biāo)。生命周期從設(shè)備設(shè)計規(guī)劃、制造、采買、裝調(diào)階段開始，歷經(jīng)運維管理、備件管理等階段，再經(jīng)過技術(shù)升級改造，最終達(dá)到報廢條件，具體如圖1所示。現(xiàn)如今，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，為機械設(shè)備全生命周期管理創(chuàng)造了更為有利的環(huán)境。這些新技術(shù)的支撐，可以進(jìn)一步增大機械設(shè)備管理的專業(yè)程度，對機械設(shè)備的使用壽命進(jìn)行定量研究，從而歸納和總結(jié)出設(shè)備的生命周期規(guī)律。有些學(xué)者將數(shù)學(xué)模型引入進(jìn)來，利用平均故障時間和平均維修時間來對設(shè)備的使用壽命進(jìn)行評估。同時該學(xué)者還認(rèn)為，平均故障時間和平均維修時間能夠服從指數(shù)分布、威布爾分布和伽馬分布時的設(shè)備人工成本評估模型。有的學(xué)者深入研究了設(shè)備全壽命周期的影響參數(shù)，從而對設(shè)備的生命周期實施了模糊預(yù)測。利用壽命減少理論，將設(shè)備維修和壽命周期成本最小化設(shè)定為目的，構(gòu)建維修方式優(yōu)化決策模式，借助于模糊規(guī)劃理論來計算該模型，從而有利于設(shè)備維修方法的確立和設(shè)備壽命周期的有效管理。

2機械設(shè)備全生命周期管理方案

機械設(shè)備全生命周期管理的最為重要目標(biāo)便是通過設(shè)備的使用前、使用中以及使用后等三個連續(xù)實物管理過程形成相對應(yīng)的資產(chǎn)管理手段，有效避免出現(xiàn)水平引進(jìn)以及重復(fù)投資所產(chǎn)生的資金浪費問題。除此之外，通過全生命周期管理也能夠切實保障設(shè)備在投入使用期間的可靠性與安全性，有效降低設(shè)備發(fā)生故障的概率，確保設(shè)備在本職崗位之上能夠正常運行，且在設(shè)備投入使用的后期將設(shè)備當(dāng)做閑置設(shè)備進(jìn)行報廢或者是資產(chǎn)轉(zhuǎn)化，從而實現(xiàn)產(chǎn)出最大化，達(dá)到提高經(jīng)濟效益的目標(biāo)。下文分別從基礎(chǔ)管理、各階段管理以及信息化管理工作三個角度展開具體分析。

2.1基礎(chǔ)管理工作

①完善管理制度：機械設(shè)備全生命周期管理工作的開展過程中，需要逐步完善機械設(shè)備的使用管理制度，以此促使機械設(shè)備的價值得到充分開發(fā)。在實際管理工作中，需要充分秉承以維護(hù)保養(yǎng)為主、以設(shè)備維修為輔的重要原則，加強相關(guān)工作人員在使用與操作設(shè)備階段的點檢與日常維護(hù)，同時充分明確設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)責(zé)任，將責(zé)任落實到各個工作人員頭上，并且配合一定程度的獎懲與激勵措施，從而以規(guī)范且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹贫葋肀Ｕ显O(shè)備的高效率運行，提高設(shè)備的使用效率，使之能夠在投入使用過程中為企業(yè)創(chuàng)造出更為豐富的價值與效益。

②做好建檔管理：通過建檔管理可以保障機械設(shè)備管理工作的規(guī)范性與科學(xué)性，同時也是落實全生命周期管理理念的關(guān)鍵一環(huán)。在實際工作中，機械設(shè)備的技術(shù)檔案是設(shè)備在采購、使用、維修以及改造期間所形成的重要檔案材料，包含了廠家所提供的說明書以及圖紙等原始資料，同時也囊括了設(shè)備在投入使用階段的各項技術(shù)資料。通過機械設(shè)備技術(shù)檔案的逐步完善，可根據(jù)檔案情況展開階段性的定期維修，實現(xiàn)機械設(shè)備的合理使用，通過維修與保養(yǎng)措施延長機械設(shè)備使用壽命，使機械設(shè)備在投入使用期間發(fā)揮出應(yīng)有作用。

③加強人才培訓(xùn)：機械設(shè)備管理與維修實踐中的人才數(shù)量不足與質(zhì)量不高，是導(dǎo)致機械設(shè)備管理與維修人力資源配置效率相對低下的主要原因。因此，建議結(jié)合全生命周期理論積極推進(jìn)全面的機械設(shè)備與維修知識培訓(xùn)，確保在健全其知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展相關(guān)業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)，并運用其培訓(xùn)后的專業(yè)技能，為機械設(shè)備管理與維修提供標(biāo)準(zhǔn)化管理，保障整個工程機械設(shè)備與人員的安全等。此外，可通過培訓(xùn)過程的檔案管理實施能力評估，再按照能力將人才配置到具體的項目與崗位之中，推進(jìn)“材盡其用”等。

2.2各階段管理工作

機械設(shè)備全生命周期管理工作的開展過程中，需貫徹集約化的統(tǒng)一管理理念，加強設(shè)備的綜合利用，融入相關(guān)精細(xì)化管理措施，確保管理過程逐步覆蓋到設(shè)備的各個全生命周期環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮出其作用，助力生產(chǎn)水平的逐步提升，同時實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。各階段的機械設(shè)備管理工作要點如下：

①前期管理。1）規(guī)范落實可行性研究、設(shè)備選型工作，其決定了設(shè)備質(zhì)量與生產(chǎn)效率，需綜合考慮各項因素，保證投入的機械設(shè)備產(chǎn)生的經(jīng)濟效益超過采購、維修等成本。2）完成可行性研究與設(shè)備選型后，需要在專業(yè)工作人員的組織之下展開設(shè)備采購計劃，以滿足生產(chǎn)發(fā)展為核心，科學(xué)展開設(shè)備采購過程。此時須建立集約化、統(tǒng)一化的管理程序，全面規(guī)范各個設(shè)備管理流程，實現(xiàn)對于設(shè)備采購以及安裝過程的流程化與動態(tài)化管理。3）采購?fù)戤吅螅茖W(xué)展開機械設(shè)備的驗收工作，機械設(shè)備驗收流程符合標(biāo)準(zhǔn)，并由專門的人員簽字，保證后續(xù)產(chǎn)生問題有據(jù)可查。

②中期管理。機械設(shè)備投入使用過程中，維修保養(yǎng)是最為重要的工作內(nèi)容，通過維修保養(yǎng)可以有效延長設(shè)備的使用期限，切實保障機械設(shè)備的綜合性能。對此，需在集約化統(tǒng)一管理模式的指導(dǎo)之下制定規(guī)范性維修保養(yǎng)流程，使整個維修保養(yǎng)過程能夠規(guī)范化與科學(xué)化發(fā)展，然后制定切實符合實際情況的維修保養(yǎng)計劃，使各個崗位的工作人員能夠周期性展開對于設(shè)備的保養(yǎng)與維護(hù)。中期管理主要內(nèi)容包括：1）設(shè)備運行工況檢測：主要是機械設(shè)備巡視、調(diào)試、信息錄入以及操作設(shè)備；2）設(shè)備維修：主要是依據(jù)機械設(shè)備工況檢測情況，開展診斷性試驗工作，對故障位置、原因進(jìn)行判斷，從而采取更換零部件或是其他維修措施；3）狀態(tài)評估：主要是檢測、分析機械設(shè)備性能，判斷設(shè)備當(dāng)前性能與未來發(fā)展趨勢；4）更新設(shè)備：主要是根據(jù)設(shè)備性能，判斷設(shè)備使用時間，從而更新或是更換設(shè)備，以免對正常生產(chǎn)活動產(chǎn)生不利影響。

③后期管理。設(shè)備的折舊、退役以及報廢是全生命周期管中的重要組成部分，同時也是強化管理工作質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)。在實際當(dāng)中，資產(chǎn)報廢的認(rèn)定以及處理需要嚴(yán)格遵循集約性統(tǒng)一的規(guī)范操作，尤其是在啟用設(shè)備報廢處理程序過程中，需要嚴(yán)格按照企業(yè)所預(yù)先設(shè)定的報廢操作條例展開設(shè)備的報廢處理工作，在此階段需要投入足夠的專業(yè)工作人員，合理計算機械設(shè)備維修成本，判斷是否超過換購成本，并對可利用零部件進(jìn)行再利用，降低機械設(shè)備采購效益。

2.3信息化管理工作

基于現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，為機械設(shè)備全壽命周期管理提供了重要支撐，通過無線傳感網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析以及云計算等技術(shù)的運用打造管理系統(tǒng)，可集成全生命周期的所有數(shù)據(jù)，并通過一系列的處理分析，實現(xiàn)數(shù)據(jù)—信息—知識的轉(zhuǎn)化。如圖2所示為機械設(shè)備全壽命周期管理體系架構(gòu)。

①核心數(shù)據(jù)庫：全生命周期管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)為核心數(shù)據(jù)庫，而數(shù)據(jù)是實現(xiàn)全生命周期管理的重要媒介。

②采集層：此部分主要通過在線或是離線的方式獲取機械設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)；獲取的數(shù)據(jù)需進(jìn)行必要的預(yù)處理，如：濾波、A/D轉(zhuǎn)換、特征提取，同時提供數(shù)據(jù)暫存功能，防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中出現(xiàn)突發(fā)情況，造成數(shù)據(jù)丟失。常用的數(shù)據(jù)采集方式有PLC采集、RFID采集、DNC網(wǎng)卡采集、宏指令采集等。

③通信層：此部分實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集端和數(shù)據(jù)中心的連接，其通信協(xié)議可以是常用的TCP/IP、NETBEUI、IPX/SPX網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，也可以按需設(shè)計，關(guān)鍵是擺正傳輸穩(wěn)定、可靠，數(shù)據(jù)包錯誤或是連接斷開后可重傳、補傳。針對遠(yuǎn)程用戶和采集端的連接，可采用VPN建立專用連接。

④透析層：此部分主要提供數(shù)據(jù)分析功能，根據(jù)實際情況構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，經(jīng)由一系列算法挖掘數(shù)據(jù)背后的規(guī)律、聯(lián)系。

⑤應(yīng)用層：此部分是利用經(jīng)過挖掘分析的數(shù)據(jù)實現(xiàn)系統(tǒng)各項功能，并向用戶提供系統(tǒng)集，包括：辦公自動化系統(tǒng)、生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)、施工過程監(jiān)控系統(tǒng)、庫存管理系統(tǒng)等，支持不同權(quán)限等級。

3案例分析

下文以斗輪機為例展開分析。為實現(xiàn)大型機械設(shè)備的服務(wù)增值，基于全生產(chǎn)周期管理理論開發(fā)了大型設(shè)備全生命周期集成管理系統(tǒng)，并提出了現(xiàn)場檢測、數(shù)據(jù)集成、故障診斷、維護(hù)決策等技術(shù)方法，經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)使用多目標(biāo)的維護(hù)決策優(yōu)化技術(shù)、基于設(shè)備狀態(tài)的維護(hù)，達(dá)到大型機械設(shè)備高效、環(huán)保、安全、節(jié)能使用的目標(biāo)。斗輪機全生命周期集成管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示，提供數(shù)據(jù)管理、實時監(jiān)測、歷史查詢以及質(zhì)量追溯等功能，可準(zhǔn)確獲取、快速跟蹤機械設(shè)備設(shè)計、制造、運維等階段動態(tài)信息，同時也可提供統(tǒng)計分析、預(yù)測評估等擴展功能。此系統(tǒng)采用的是B/S模式，可實現(xiàn)跨平臺管理，且可統(tǒng)一維護(hù)更新，使用十分便利。

4結(jié)語

綜上所述，隨著機械化作業(yè)方式的推廣與應(yīng)用，給機械設(shè)備管理帶來了更多的挑戰(zhàn)，為保證工程質(zhì)量、安全與效益，越加重視機械設(shè)備安全、高效與可靠使用。基于全生命周期管理理念下，實現(xiàn)了機械設(shè)備全程性、全方位性、全要素性的機械設(shè)備管理，具體而言在不同階段需制定了相應(yīng)的機械設(shè)備管理與維修方案，主要考慮對機械設(shè)備故障與問題的預(yù)防，將預(yù)防管理和管理維修結(jié)合起來，既可以降低機械設(shè)備與維修時的運維管理成本，也可以真正提高機械設(shè)備使用效率與效益；加上信息化管理技術(shù)的應(yīng)用，打造科學(xué)的管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)實時監(jiān)測、高效管理、實時維修等功能，全面提高機械設(shè)備全壽命周期管理效率與水平，達(dá)到延長設(shè)備使用壽命、提高項目綜合效益的目標(biāo)。

作者：何志強 單位：中國水利水電第八工程局有限公司