《工业MES实施与应用》-项目6 MES设备检验管理

目录content“”1任务1设备信息管理2任务2设备维护管理学习要求理解设备信息、设备分类以及设备台账等基本概念理解设备维护管理活动、维护类型和主要的维护方法理解设备运行统计分析的方法能够利用MES管理车间的生产设备能够利用MES管理车间设备的备件能够利用MES管理车间的设备维护活动能够利用MES对车间设备运行进行统计分析培养学生信息收集、筛选、整理的能力培养学生判断分析能力和敏锐的观察力培养学生系统思考和独立思考的能力培养学生养成科学严谨、耐心专注和求真务实的工程素养培养学生利用科学的思维方式认识事物、解决问题的意识培养学生理解现代化生产设备的重要作用，将大国重器的理念根植在心中培养学生树立设备管理意识和预防性维护的理念知识目标能力目标素质目标学习目标项目背景工欲善其事，必先利其器;君若利其器，首当顺其治。设备是企业的骨骼、肌肉和脉管。——马克思设备是不会说话的婴儿，但会动，会哭，会拉尿，它们用振动、噪音、泄露来抗议人们总是希望：又要马儿跑、身体好，又要马儿少吃草！01设备信息管理任务描述通过学习相关的知识，了解车间生产设备信息的构成，掌握利用MES管理生产设备信息的基本方法。结合缸体智能车间MES系统案例，完成MES收集车间设备相关信息的过程，体验设备维护和设备档案管理的管理过程，为后期实施设备维护管理做好准备。相关知识

设备管理是企业生产运行和提高生产效率的物质基础。

保证设备高效率、长周期、安全、经济运行

提高企业生产技术水平和产品质量、降低消耗、保护环境、保证安全生产、提高经济效益。离散设备：离散行业生产设备的布置不是按产品而是按照工艺进行布置的。可以进行同一种加工工艺的机床一般有多台，一般单台设备的故障不会对整个产品的工艺流程生产产生严重的影响，重点是需要管理好关键、瓶颈设备。流程设备：在流程生产行业的流水线生产中，生产线上的设备维护特别重要，每台设备都是关键设备，不能发生故障，一台设备的故障会导致整个工艺流程的停滞。相关知识设备管理系统是MES的一个重要组成部分。MES中的设备管理，一般包括设备基础信息管理、备件管理、设备运行管理、设备故障管理、设备维修管理和统计分析等功能模块，内容包括：设备基础信息管理：设备类别、设备台账、设备档案、设备状态等管理；备件管理：备件仓库管理：设备运行管理：设备运行日志管理、设备巡检管理、设备点检管理、设备保养管理；设备故障管理：故障字典管理、设备故障维修管理等；设备维修管理：设备维修计划制定、维修任务分派、工单管理等；统计分析：设备停机损失、设备完好率、设备利用率、设备维护情况等的统计。相关知识MES中控设备管理的目的：合理使用设备，保证设备处于良好的技术状态，展现其最大效能；降低生命周期费用，提高经济效益；促进企业技术进步和产品结构升级设备管理的内容一般包括：设备规划、申报选购/定制/自行设计、设备安装调试、合理使用与日常管理、设备检修与维护、设备的更新与改造。设备信息基本信息设备基础信息为设备日常管理、设备维护等设备业务管理提供基础信息。设备基础信息管理包括信息的增加、修改、删除、查询的操作，例如，设备台帐的建立、设备运行维护信息的登记、查询、统计分析运行信息设备运行信息是设备在使用过程中生产的活动信息，例如设备运行监控记录、设备故障维修记录、设备点检和巡检记录等。设备分类

设备分类是为了方便企业对生产设备的统计和查询，同时，为MES对设备的生产调度提供数据支持。MES在生产排程时，将同一类别的设备视为一个独立的生产单元和维护单元。当业务管理部门发出生产指令后，MES根据工艺对设备的要求，如生产设备类型、数量和时间需求等，自动从满足条件要求的这类设备中调取并分配给生产线使用。设备台账

台账原来是指摆放在台上供人翻阅的账簿，其实也就是流水账。不再用手工做账，而是用计算机做账，一般称做“电子台账”。

设备台账包含两类信息，一类是设备自身所固有的信息，如：设备编号、设备型号、设备名称、出厂日期等；另一类是随着设备运行而产生的数据，如：设备运行时间、设备维护时间、设备维修时间、设备点检记录等。设备台账的作用：能够根据设备编号检索到该设备历史运行维护情况，进行设备文档的存储与调取，如：设备图纸、安装说明书、设备图片等，进而建立设备电子档案。设备台账呈现形式：设备台账以表格的形式呈现，每年都需要更新和盘点。例：设备台账包括的一些内容：设备编号、设备名称、设备类别、规格、型号、使用部门、设备状态、启用时间、设备责任人、厂家、出厂编号、出厂日期、分类、原值、折旧年限设备台账建设备台账的目的和建帐方式

设备台账是掌握企业设备资产状况，反映企业各种类型设备的拥有量、设备分布及其变动情况的主要依据。两种编排形式建立设备台账：设备分类编号台账，它是以《设备统一分类及编号目录》为依据，按类组代号分页，按资产编号顺序排列，便于新增设备的资产编号和分类分型号统计；按照车间、班组顺序使用单位的设备台账，这种形式便于生产维修计划管理及年终设备资产清点。以上两种设备台账汇总，构成企业设备总台账。故障字典设备的生产厂家和维护者将故障诊断经验，做出条理化的总结以表格形式反映出来，即为通常所说的故障字典。故障字典可以由设备设计制造厂家提供或由设备使用者自行建立。设备故障字典表例任务实施定义设备类型。管理设备信息管理设备故障字典定义设备类型设备信息管理设备管理主界面添加设备界面故障字典管理设备故障字典界面添加新设备故障字典02设备维护管理任务描述生产设备是企业带来绩效的最重要资产，为了达到对这些资产有效益和经济利用的目的，就必须要保证这些设备的效率、利用率和完好性。为了做到这点，必须提供关于设备全面的和可再现的工况信息。同时，设备的工况信息能为工作人员指明易发生故障的区域，并能够提供必要的处理意见，挖掘隐藏的设备生产能力，并更有效的加以利用。本任务结合缸体智能车间MES系统案例，使用MES的设备维护管理功能，监测设备运行状态、处置故障维修工单、制订维护保养计划、实施定期预防性维护并管理设备备件的业务流程进行操作，理解和掌握MES的设备维护工作。相关知识设备维护管理可以定义为一组协调、指导和跟踪设备、工具及相关资产的维护功能的活动。该功能保证了设备、工具及相关资产的制造可用性，并且保证反应性的、周期性的、预防性的或者先发性的维护调度得以顺利执行。设备维护管理活动设备维护管理活动维护定义管理维护资源管理详细维护排程维护调度维护执行管理维护数据采集维护跟踪维护分析设备维护管理活动维护管理支持以下四个主要的维护类别：（1）提供设备故障响应的维护；（在某些行业以矫正维护或者反应性维护响应为主）（2）基于时间或周期的循环维护的调度和实施；（在某些行业以预防性维护为主）（3）提供基于设备状态的维护，源于从设备或从设备推断获得的信息；（在某些行业以基于状态的维护为主，也包括基于未来故障预期的预先维护）（4）资源运行绩效和效率的优化；（在某些行业也被认为是生产和过程分析的一部分。包括生产和支持设备的轻微改变，这些轻微改变常常会消耗维护资源的一个重要组成部分。）设备故障管理设备故障管理是对设备故障发生后进行的管理操作，是用来动态维持设备正常运行并达到一定生产水平的一系列活动，包括故障处理请求、派发故障处理任务、执行故障处理以及记录故障处理情况等，属于基于设备故障响应的维护。发出设备故障处理请求调度可用资源，派发故障处理任务工单维护人员接到故障处理任务工单，到现场排除设备故障维护人员记录故障维修情况，提交故障维修记录管理人员根据设备故障处理情况，决定是否关闭故障维修任务。设备故障维修管理流程设备运行监控设备完好率：表示设备技术状态的完好程度，是检查企业进行设备维修工作水平的指标。设备故障率：反映设备技术状态的一项指标，是故障停机时间与设备运转时间之比。设备的役龄：指设备在生产中的使用年限。一个企业所有设备的平均役龄高低，反映了该企业设备的总平均新旧程度或更新程度。设备的新度：指设备中已提折旧后的净值占原值的比重，设备役龄越长，提的折旧越多，净值越少，设备新度越小。设备运行状态设备运行监控状态正常：表明该设备运行状态良好，无明显故障发生，各项运行指标数据监测正常。虽然运行正常的设备无需花费过多人力和物力在设备维护上，但也应该做好对该设备的日常监测和状态参数统计工作。状态一般：表明该设备有潜在的故障发生的可能，各项运行状态指标参数达不到或略低于正常状态标准，虽然此类设备仍能正常工作，但必须做好对其运行状态的监测工作，对不正常数据进行详细记录和分析，同时做好设备故障的预防工作。状态较差：表明设备虽能勉强维持运行，但已经属于“生病”状态，该设备的多项状态检测指标均出现异常现象，设备需要经常维修才能维持工作状态。此时应立即查找状态异常原因，分析异常状态指标，制定设备的维护策略状态极差：表明设备已基本不能正常工作，各项状态监测指标均已经达到劣化水平，如不及时采取措施有可能会导致设备停工或者机械故障，甚至会造成人员的意外伤害。应立即维修或者更换此设备。设备状态评价决策流程设备运行监控数据采集主要方式：通过采集设备、传感器进行数据采集。利用物联网技术（RFI读写器、RFID标签、视频监控等）“感知”采集设备信息和状态，实现对MES所需要的实时数据的监控与管理；利用车间自动化设备，如PLC、DNC、以及传感器自动获取温度、湿度、化学成分、压力、声音、位移、振动等数据。来自外部。可来自数据库或XML等数据文件，可通过第三方系统提供的数据接口、物联网中间件、数据采集与监控系统获取，也可直接来自采集设备、传感器等。通过人工参与手段，采用PDA、条码、触摸屏看板等人机交互设施，将设备数据信息和状态录入系统。物料配送出口的

RFID读写器装配线边的RFID

领料装置预防性维护数据量大，数据源分散广，大量设备同一时间产生的数据量大，并且随着产线的扩充和设备的增加，数据量会以几何形式递增。设备种类多，数据类型复杂，不同的设备具有不同的特征状态。设备以毫秒级别不断产生数据，采集到的数据需要马上转化为有效的控制指令，具有一定的时效性并呈现高通量特征。数据质量低，需要通过专业的分析才能从海量的数据中提炼出其价值。设备状态数据特点预防性维护预防性维护是指定期、例行的维修，以帮助设备保持正常运转，防止任何计划外的停机和设备意外故障造成的昂贵费用。它要求在实际问题出现之前仔细规划和安排设备维修，并准确记录过去的检查和维修报告。预防性维护包括大修、小修和保养等基于时间或周期的循环性维护。设备大修与小修：设备维修按修理内容、技术要求和工作量大小，可以分为大修和小修。大修工作量最大，修理时间较长，其目的是将设备大部分解体、修复基础件、更换或修复机械零件、电器零件，调整修理电器系统，整机装配和调试，以到达全面清除大修前存在的设计缺陷，修复设备规定精度。小修也可以叫日常维护，其目的主要是根据设备日常检修其它自检设备检测所发现的设备缺陷或劣化征兆，在故障发生之前及时进行排除性的修理，属于预防性维修工作内容，相对于大修而言，工作不大。设备运行监控计划保修制：计划保修制是我国于20世纪60年代在总结计划预修制的经验和教训的基础上建立的一种专群结合、以防为主、防修结合的设备维修制度，明确了进行设备三级保养和大修理的体制和方法。三级保养分为日常维护保养、一级保养和二级保养。日常维护保养：就是操作工人每天必须进行的例行保养。主要内容包括；班前班后检查、擦拭设备各个部位和注油保养，使设备经常保持润滑清洁；班中认真观察、听诊设备运转情况，及时排除小故障，改善运转条件，并认真做好交接班记录。一级保养：以操作工人为主，维修工人辅导，对设备进行局部解体和检查，清洗所规定的部位，疏通油路，更换油线油毡，调整设备各部位配合，紧固设备各个部位。二级保养：以维修工人为主，操作工人参加，对设备进行部分解体检查修理，即更换或修复磨损件，局部恢复精度，对润滑系统清洗、换油，对电气系统检查、修理。预防性维护设备巡检员是专职人员，主要负责某个生产工艺段的设备巡检。他不同于维护人员、检修人员，也不同于维护技术人员，是经过特殊训练的专门人员。通过巡检，设备巡检员掌握设备故障的初期信息，为点检人员提供要检查设备故障点、部位、项目和内容，使点检人员有目的、有方向的进行设备点检。设备定期点检主要是指设备维修人员，主要负责设备故障的修复，保证生产设备的正常运行，根据设备巡检人员提供的信息，对有故障的设备进行详细地检查和修复。设备日常巡检和设备日常点检其实可以是一个岗位，主要负责巡查设备是否正常运行，检查设备有无异常现象，为维修提供更好的依据，缩短维修时间，尽快恢复设备正常运行。巡检和点检预防性维护制订设备保养、巡检、点检和大修小修等维护计划。分派维修任务，包括工单准备、工单签发等。执行工单，包括维修人员通过人工或者现场终端执行设备巡检、点检工作，登记设备维修和检查情况，对设备异工单完成后反馈设备的检修数据。维护管理人员监督维修工单执行和完成情况。任务实施申请设备故障维修。设备故障维修响应。故障维修记录。设备故障维修故障维修登记申请故障维修响应故障维修记录设备保养计划保养内容管理新增保养内容保养计划管理保养计划管理新增保养计划设备保养计划保养任务管理新增保养任务设备保养计划响应和记录保养活动任务列表设备保养计划响应和记录新增保养活动事项设备保养计划响应和记录保养活动任务流程设备运行统计车间整体设备组运行状态预览设备运行统计设备历史详细信息界面设备运行统计设备OEE统计分析设备产量统计分析知识拓展MES设备统计分析提供设备模块相关统计分析报表。统计分析一般包括以下内容：设备停机损失，对设备因故障造成停机的损失情况进行统计.设备故障统计：对事故情况进行统计，如按事故等级、事故性质进行分类统计；设备维护情况统计：对设备维护情况进行统计，对维护次数、维护时间、维护费用等信息进行统计；设备利用率统计：根据设备使用情况登记每天的停开机时间、计算设备的利用率；设备完好率统计：根据设备使用情况登记每天的运行状态情况、计算设备的完好率；设备故障维修费用统计：提供对设备维修费用的统计，设备指定时间内的维修费用或所有设备发生的维修费用统计情况；设备可利用率MTBF即平均故障间隔（时间/次），表示某设备故障发生期间的时间平均值。计算公式为：MTBF（时间/次）=总运行时间/总故障次数MTBF例1：某设备的使用情形如下，MTBF是多少？100小时运行-3小时修理-120小时运行-2小时修理-140小时运行-4小时修理MTBF=（100+120+140）/3=120（时间/次）同样，套用MTBF公式，用“产量/修理次数”，表示修一次设备可做多少个产品，该计算结果越大则表示设备的状态越好。反映设备状态的指标可以为我们的维护工作提供依据，每周就可以挑出MTBF小于一定标准的设备进行检修，使总体MTBF保持一个较高的水平设备可利用率MTTR（小时/次）即平均修理时间。计算公式为：MTTR（时间/次）=总修复时间/故障次数MTTR例2：某设备的使用经过如下，MTTR是多少？100小时运行-3小时修理-120小时运行-2小时修理-140小时运行-4小时修理。MTTR=（3+2+4）/3=3（小时/次）公式稍微变换一下，用MTTR=维修时间/产量。简单理解就是MTTR表示每做一个产品的平均修理时间。MTTR越小机器的状态就越好。根据设备在数据信息采集周期内的MTTR数值，可以筛选出修复难度大的设备种类和设备台数。MTTR数值越大的某类或某台设备，说明其易修复性越差，说明其修复难度大、修复耗时长，是需要进行预防保全的重点设备。通过MTBF、MTTR数值分析筛选，可以形成需要进行预防保全的重点设备清单。设备可利用率MTTR（小时/次）即平均等待时间。计算公式为：MTTR（时间/次）=总修复时间/故障次数MWT例3，某设备出现过3次故障，各个故障在等待维修时分别花费的时间为24h、12h和24h，MWT是多少？MWT=(24+12+24)/3=20（小时/次）MWT的值越小，表示故障等待的修理时间就越短，设备修理的效率就越高。根据设备在数据采集周期内计算得到的MTBF、MTTR和MWT，进行分析筛选。找出那些MTBF小、MTTR大和MWT大的设备，这些设备就是需要进行预防保全的重点设备。设备综合使用效率设备综合效率（OverallEquipmentEffectiveness，简称OEE）。每一个生产设备都有自己的理论产能，要实现这一理论产能必须保证没有任何干扰和质量损耗。OEE就是用来表现实际的生产能力相对于理论产能的比率，它是一个独立的测量工具。OEE是由时间可用率、性能表现性以及质量指数三个关键要素组成.OEE=时间可用率x性能表现指数x质量指数

其中：时间可用率=实际操作时间/计划工作时间

它是用来评价停工所带来的损失，包括引起计划生产发生停工的任何事件，例如设备故障，原材料短缺以及生产方法的改变等。设备综合使用效率设备综合效率（OverallEquipmentEffectiveness，简称OEE）。每一个生产设备都有自己的理论产能，要实现这一理论产能必须保证没有任何干扰和质量损耗。OEE就是用来表现实际的生产能力相对于理论产能的比率，它是一个独立的测量工具。OEE是由时间可用率、性能表现性以及质量指数三个关键要素组成.OEE=时间可用率x性能表现指数x质量指数

其中：性能表现指数=理想周期时间/（操作时间/总产量）=（总产量/操作时间）/生产速率表现性是用来评价生产速度上的损失。包括任何导致生产不能以最大速度运行的因素，例如设备的磨损，材料的不合格以及操作人员的失误等。设备综合使用效率设备综合效率（OverallEquipmentEffectiveness，简称OEE）。每一个生产设备都有自己的理论产能，要实现这一理论产能必须保证没有任何干扰和质量损耗。OEE就是用来表现实际的生产能力相对于理论产能的比率，它是一个独立的测量工具。OEE是由时间可用率、性能表现性以及质量指数三个关键要素组成.OEE=时间可用率x性能表现指数x质量指数

其中：质量指数=良品/总产量质量指数是用来评价质量的损失，它用来反映没有满足质量要求的产品（包括返工的产品）。设备综合使用效率例3.设某设备某天工作时间为8h,班前计划停机15min,故障停机