編譯 | 二丫

多年來，企業(yè)管理資產(chǎn)的策略不斷改變，但變化速度從未如此迅速與深刻。在更多低成本的精準(zhǔn)傳感器、更高速的通信、強(qiáng)大的計(jì)算能力（包括云計(jì)算與邊緣計(jì)算）、機(jī)器學(xué)習(xí)、高級分析技術(shù)的推動(dòng)下，作業(yè)公司擁有了極具吸引力的資產(chǎn)選擇。借助豐富的專業(yè)知識，可以精準(zhǔn)施策，以完美適配所有作業(yè)需求，從而能夠自信地規(guī)劃和落實(shí)更重要的資產(chǎn)優(yōu)化與作業(yè)提效方案。

許多維護(hù)策略都已完備地記錄在案，用于更好地管理資產(chǎn)。常規(guī)方案通常是計(jì)劃例行維護(hù)，也就是按照設(shè)備制造商建議的時(shí)間間隔進(jìn)行維護(hù)。如果管理得當(dāng)，會按照時(shí)間或某些性能參數(shù)規(guī)劃預(yù)防性維護(hù)，若沒有成功實(shí)施，則可能會演變?yōu)楸粍?dòng)故障與修復(fù)方案，進(jìn)而導(dǎo)致作業(yè)中斷。

盡管機(jī)會很多，但制造業(yè)與能源行業(yè)的許多公司仍在基礎(chǔ)資產(chǎn)上使用反應(yīng)性、預(yù)防性維護(hù)制度。盡管各種研究表明，預(yù)防性維護(hù)僅適用于18%的工廠設(shè)備，但這些公司仍將資金投入到基于時(shí)間的維護(hù)上。對其余82%的設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，實(shí)際上可能反而會導(dǎo)致故障。

實(shí)際上，在維護(hù)方面并沒有所謂的萬能方法。對公司而言，最佳的發(fā)展方向是評估其在資產(chǎn)績效管理進(jìn)程中的位置，然后根據(jù)每個(gè)工廠的作業(yè)場景、設(shè)備每個(gè)部分的作用（潛在失效方式、對整個(gè)流程性能或設(shè)備利用率的重要性），為這些資產(chǎn)或設(shè)備選擇正確的維護(hù)策略，

掌握了這些信息，再考慮維修與故障成本，就可將適合的系統(tǒng)部署到位。從軟件和技術(shù)、人員和流程等方面的系統(tǒng)角度來看，該策略將是最具成本效益、最高效的資產(chǎn)管理方式。關(guān)鍵是在有意義的地方部署預(yù)測性維護(hù)。

因此，一旦完成了“可靠性基礎(chǔ)”，即知曉關(guān)鍵性、故障機(jī)制、可用性以及成本因素的基本步驟，那應(yīng)該從何處開始部署預(yù)測性維護(hù)策略呢？

第一步是要了解流程與設(shè)備的現(xiàn)狀?！澳銦o法衡量你不知道的東西”，通常情況下，某家公司需要了解其資產(chǎn)的現(xiàn)狀。這可能需要獲取工廠層面的已有數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)可視化，以用于制定有效決策。

公司可以將這些數(shù)據(jù)與IT、維護(hù)管理系統(tǒng)層面的數(shù)據(jù)結(jié)合起來，以更好地了解維護(hù)記錄與工廠狀況。在這種情況下，關(guān)鍵是獲取以前丟失的數(shù)據(jù)，并將其安全可靠地整合到IT領(lǐng)域，然后對其進(jìn)行操作、分析，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)做出決策。

挪威油氣公司OKEA的數(shù)字化轉(zhuǎn)型之旅的首個(gè)基石是在Draugen石油平臺上使用的ABB Ability EdgeInsight系統(tǒng)。該解決方案以不到1秒的延遲，提供了從控制系統(tǒng)到云端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流。OKEA公司能夠利用云端的儀表板，結(jié)合實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)與KPI數(shù)據(jù)，監(jiān)控他們的生產(chǎn)情況。這種邊緣解決方案使實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)易于獲取，有助于作業(yè)者隨時(shí)隨地訪問這些數(shù)據(jù)。它還大幅縮短了不同用戶諸多案例的價(jià)值體現(xiàn)時(shí)間，包括預(yù)測性維護(hù)。

ABB Ability EdgeInsight系統(tǒng)能夠獲取現(xiàn)場設(shè)備、網(wǎng)關(guān)以及作業(yè)系統(tǒng)的可編程控制器的數(shù)據(jù)。然后，它將各種現(xiàn)場協(xié)議轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，并將標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果提供給IT基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)確保不訪問現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，保障關(guān)鍵作業(yè)系統(tǒng)的安全。

一旦實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可見，下一步就是彌補(bǔ)工廠關(guān)鍵資產(chǎn)中可能會缺少信息的任何缺口。在這里可以添加額外的數(shù)據(jù)點(diǎn)，以更深入了解資產(chǎn)狀況?？蓪⒋罅總鞲衅靼惭b在電氣設(shè)備、旋轉(zhuǎn)設(shè)備以及其他工廠資產(chǎn)上，然后成為基于狀態(tài)的維護(hù)制度的一部分。這可以是與控制系統(tǒng)相連的形式，也可以是完全獨(dú)立的系統(tǒng)，可根據(jù)資產(chǎn)的狀況做出明智決策。

許多傳感器可以彌補(bǔ)數(shù)據(jù)缺口。ABB Ability傳感器將傳統(tǒng)的電機(jī)、泵與軸承轉(zhuǎn)化為無線連接的智能設(shè)備。它從設(shè)備表面測量關(guān)鍵參數(shù)，可用于獲取機(jī)器狀況與性能的相關(guān)有效信息，使用戶能夠識別系統(tǒng)內(nèi)的低效率，減少作業(yè)與維護(hù)的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。

狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可對非關(guān)鍵電機(jī)與旋轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)、無線監(jiān)測。它有助于檢測可能導(dǎo)致設(shè)備故障與停產(chǎn)的機(jī)器振動(dòng)和異常溫度。用戶可以遠(yuǎn)程訪問該系統(tǒng)提供的信息。借助無線功能，該系統(tǒng)可輕松安裝在現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施上，不會造成任何額外停工。此外，設(shè)計(jì)、規(guī)劃、材料與安裝成本都低于傳統(tǒng)的有線解決方案。

Goliat油田是油氣行業(yè)受益于無線監(jiān)控維護(hù)的典型案例。它是挪威巴倫支海地區(qū)的一個(gè)海上油田，位于哈默菲斯特西北85公里處。該油田使用了全球最大、最復(fù)雜的圓筒形FPSO，并采用了最先進(jìn)的建造技術(shù)，以應(yīng)對在北極環(huán)境中作業(yè)的技術(shù)挑戰(zhàn)。Goliat的容量為100萬桶石油，由于采用了陸地供電與零排放的作業(yè)理念，再加之利用了基于狀態(tài)的最新監(jiān)測技術(shù)，它將對環(huán)境產(chǎn)生最小的影響。

其中一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)是應(yīng)用于Goliat的旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置組（從渦輪機(jī)到壓縮機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)）的無線監(jiān)控系統(tǒng)。該狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也擴(kuò)展至整個(gè)電氣系統(tǒng)，包括變壓器、配電盤、驅(qū)動(dòng)器、HVAC、電纜以及海底系統(tǒng)等。同時(shí)，密切監(jiān)測了對安全、可靠運(yùn)行至關(guān)重要的整個(gè)船舶系統(tǒng)，如卸貨站、船體結(jié)構(gòu)與起重機(jī)系統(tǒng)，設(shè)備模型監(jiān)測當(dāng)前性能與當(dāng)前參數(shù)預(yù)期性能，并指出潛在或?qū)嶋H偏差。發(fā)送設(shè)備故障、事件與警告至狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，并通知作業(yè)者建議維護(hù)的區(qū)域。 

當(dāng)涉及從傳統(tǒng)設(shè)備獲取信息時(shí)，邊緣設(shè)備再次發(fā)揮了關(guān)鍵作用。ABB Ability Genix APM Predict擁有整體數(shù)據(jù)集，是一種用于收集、分析這些數(shù)據(jù)的軟件解決方案。Genix APM Predict從不同系統(tǒng)中收集實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將其展現(xiàn)在單個(gè)儀表板中，因此用戶就可同時(shí)獲得設(shè)備健康數(shù)據(jù)與作業(yè)情況，從而節(jié)約行動(dòng)時(shí)間。

這是過渡到預(yù)測性維護(hù)策略的有效方法。它使控制室內(nèi)外的用戶都能即時(shí)、安全地獲取他們所需的設(shè)備數(shù)據(jù)，以做出有助于優(yōu)化作業(yè)、降低維護(hù)與作業(yè)成本的決策。

狀態(tài)監(jiān)測在德國化學(xué)公司BASF改善其維護(hù)作業(yè)的過程中起著重要作用。它有許多非關(guān)鍵的低壓電機(jī)與泵，在日常維護(hù)中都是依靠人工檢查。然而，手動(dòng)收集的信息并不能提供足夠多的當(dāng)前狀態(tài)退化或潛在故障相關(guān)的在線信息。旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置的機(jī)組管理已被BASF公司確定為一項(xiàng)協(xié)同創(chuàng)新舉措，這將有助于進(jìn)一步提高工廠的整體可用性、可靠性與作業(yè)效率。

為了克服這個(gè)問題，ABB公司提供了一套從傳感器到高級分析與企業(yè)儀表板的端對端解決方案，適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置的機(jī)組管理。該方案運(yùn)行復(fù)雜的機(jī)組診斷算法，以改善整個(gè)機(jī)組的運(yùn)作。借助這個(gè)系統(tǒng)，BASF公司通過ABB Ability系統(tǒng)上運(yùn)行的分析算法，可輕松評價(jià)工廠中每個(gè)組件的狀態(tài)。這反過來又為BASF公司提供了足夠信息來監(jiān)控設(shè)備，并識別機(jī)器中即將出現(xiàn)的問題。BASF公司利用該方案能夠提前檢測出故障，優(yōu)化維護(hù)作業(yè)，從而為推進(jìn)預(yù)測性維護(hù)提供了替代方案。

許多預(yù)測性維護(hù)方法都采用純數(shù)據(jù)科學(xué)方法進(jìn)行預(yù)測性分析。使用機(jī)器學(xué)習(xí)與基于模型分析相結(jié)合的方法或更加有效。這樣做可以將實(shí)際性能與預(yù)期性能進(jìn)行比較。通過對比各工廠的機(jī)組，不僅可以預(yù)測故障的發(fā)生概率，還可以預(yù)測故障的發(fā)生時(shí)間。協(xié)助分析以確定根本原因，并制定適當(dāng)?shù)拇胧┓桨?，以恢?fù)正常狀態(tài)。

ABB Ability Genix APM采用了這種方法。該軟件的核心是專家開發(fā)的久經(jīng)驗(yàn)證的模型，通過預(yù)測分析提供診斷，以便及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題。這使作業(yè)者能夠在故障或失效發(fā)生很久之前就采取措施。

利用能夠表征工廠健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)，來配置設(shè)備的統(tǒng)計(jì)模型。設(shè)備涵蓋物理模型中定義的組件、裝置與系統(tǒng)。然后使用啟發(fā)式信息（如果有的話）來補(bǔ)充機(jī)器學(xué)習(xí)算法，以實(shí)現(xiàn)“兩全其美”。這種信息主要以所有可靠性工程師都熟悉的故障模式與影響分析（FMEA）的格式來表達(dá)。

這套在線系統(tǒng)不斷檢查工廠的現(xiàn)狀。這些實(shí)時(shí)信號可以來自任何來源，通常來自分布式控制系統(tǒng)（DCS）、狀態(tài)監(jiān)測以及其他自動(dòng)化系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)與脫機(jī)訓(xùn)練中獲得的特征模型進(jìn)行比較，然后以每個(gè)信號的關(guān)鍵診斷指標(biāo)（KDI）、每個(gè)故障模式的關(guān)鍵故障指標(biāo)（KFI）以及設(shè)備效率相關(guān)的關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPI）的形式向用戶提供總結(jié)信息。除了這些指標(biāo)外，基于網(wǎng)頁端的用戶界面還提供了詳盡的分析工具，例如圖表、匯總統(tǒng)計(jì)指標(biāo)、未來指標(biāo)預(yù)測等。由于機(jī)器學(xué)習(xí)模型和FMEA啟發(fā)式方法的通用性，資產(chǎn)健康狀況可適用于所有部門以及許多應(yīng)用。

ABB與意大利Enel Green Power水電站的合作提供了創(chuàng)新型預(yù)測性維護(hù)解決方案，降低了維護(hù)成本，提高了性能、可靠性與能源效率。該方案利用ABB Ability Genix APM系統(tǒng)，將三分之一的機(jī)組從基于時(shí)間的維護(hù)改進(jìn)為基于狀態(tài)的預(yù)測性維護(hù)。

自2018年初以來，ABB公司與Enel公司密切合作，在意大利和西班牙的5座Enel工廠內(nèi)開展了試點(diǎn)項(xiàng)目，共同開發(fā)、測試了先進(jìn)的預(yù)測性維護(hù)方案，其中包括那不勒斯附近的千兆瓦電廠Presenzano。該方案擁有數(shù)字軟件技術(shù)與服務(wù)，將分析超過19萬個(gè)信號，部署大約800個(gè)數(shù)字資產(chǎn)模型，旨在通過預(yù)測性維護(hù)改善工廠的生產(chǎn)業(yè)績，減少意外故障，實(shí)現(xiàn)更有效的計(jì)劃性維護(hù)作業(yè)。該整合預(yù)計(jì)將節(jié)約機(jī)組維護(hù)成本，提高工廠生產(chǎn)力，可靠性的增加預(yù)計(jì)將對作業(yè)支出產(chǎn)生重大影響，整個(gè)機(jī)組的維護(hù)成本將節(jié)省10%，發(fā)電量將增加2%。

在維護(hù)過程達(dá)到這一階段后，下一步就是利用關(guān)鍵的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來規(guī)劃與擴(kuò)展整個(gè)機(jī)組或企業(yè)，以實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)約和優(yōu)化。預(yù)測性分析和資產(chǎn)性能映射方案能夠監(jiān)測、分析、規(guī)劃與執(zhí)行優(yōu)化的管理策略。

它們可以鏈接至其他系統(tǒng)，如人力管理或企業(yè)整體管理方案。針對客戶面臨的特定資產(chǎn)或問題組合，都能夠提供正確的解決方案。ISO 55000是跨行業(yè)通用的國際資產(chǎn)管理體系標(biāo)準(zhǔn)。

始于此，維護(hù)策略的目標(biāo)將是發(fā)展為規(guī)范的維護(hù)制度。在這種情況下，就像預(yù)測性維護(hù)一樣，其基礎(chǔ)是先進(jìn)的分析技術(shù)，它將指導(dǎo)維護(hù)作業(yè)，但附加的好處是，它可以根據(jù)信息采取行動(dòng)，而不僅僅是提出建議。它可以監(jiān)測傳感器的讀數(shù)，判斷資產(chǎn)是否達(dá)到最佳性能，而且可以給技術(shù)人員發(fā)出工作指令，并訂購作業(yè)所需的任何部件。

哈薩克斯坦PKOP煉油廠（奇姆肯特?zé)捰蛷S）實(shí)施了資產(chǎn)績效管理方案，獲得多項(xiàng)新能力，包括關(guān)鍵性分析、變更管理，以及與企業(yè)資產(chǎn)管理（EAM）系統(tǒng)互聯(lián)的更強(qiáng)大的可靠性管理。數(shù)字化工廠平臺，加上專業(yè)的咨詢服務(wù)，將改善作業(yè)與維護(hù)關(guān)鍵設(shè)備相關(guān)的業(yè)務(wù)流程。該項(xiàng)目的實(shí)施將把計(jì)劃維護(hù)停機(jī)頻次從每年減少一次降至每三年一次。

預(yù)測性維護(hù)策略能否成功的關(guān)鍵因素是需要擁有豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)以及工廠作業(yè)、流程與資產(chǎn)知識。ABB公司在幫助客戶進(jìn)行維護(hù)方面已擁有數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)，雖然解決這些問題的個(gè)別方案已經(jīng)改變，但可靠性工程的核心基礎(chǔ)并沒有改變。

為達(dá)到可靠性要求的最高標(biāo)準(zhǔn)，無論應(yīng)用多么先進(jìn)的技術(shù)，公司都不能忽視人的重要作用。工廠需要形成一種以可靠性為中心的文化氛圍，讓每個(gè)人都認(rèn)識到他們的個(gè)人責(zé)任，就像廣泛認(rèn)識到安全的重要性一樣。

“可靠性文化”可以被定義為這樣一種文化：在資產(chǎn)的整個(gè)生命周期中，所有層級的員工都持續(xù)參與到識別、理解、應(yīng)用正確的可靠性行為與實(shí)踐中。

各崗位、各層級員工都致力于改進(jìn)他們所依賴的流程、系統(tǒng)與工作關(guān)系。高水平的設(shè)備可靠性有望提高安全、環(huán)保與生產(chǎn)效益。從了解（評估）當(dāng)前狀態(tài)、建立改進(jìn)團(tuán)隊(duì)、增加-檢查-調(diào)整優(yōu)化流程到能力開發(fā)，這一整套過程將確保形成可靠性優(yōu)化制度，并獲得收益。

卓越的可靠性是過程，而不是終點(diǎn)。組織機(jī)構(gòu)若采用這套方法，將能夠更好地持續(xù)優(yōu)化作業(yè)，延長正常作業(yè)時(shí)間。業(yè)務(wù)與技術(shù)正在不斷變化。您將如何規(guī)劃未來的預(yù)測性維護(hù)之路呢？