1、河南科技Henan Science and Technology计算机科学与人工智能总第802期第8期2023年4月工业设备维护管理系统研究与设计汪海（中国电子科技集团公司第九研究所，四川绵阳621000）摘要：【目的目的】为了满足当今工业生产领域日益增长的设备维保需求，对行业现有主流设备管理系统管理效率低下、资源浪费大、数据利用率低等问题提供建议。【方法方法】基于现有技术案例和行业发展趋势，分析目前工业生产领域对设备管理系统的要求，依托现有网络技术和信息技术，总结目前设备维护管理系统实现方法的通用逻辑，结合行业痛点和技术发展趋势对系统未来发展方向进行展望。【结果结果】本研究从系统实现方式的技
2、术角度出发，发现目前设备管理系统的技术方案已基本成熟，针对不同环境中的不同设备管理需求，可采用不同的技术方案来实现，但各种方案之间的底层逻辑体系不会轻易发生改变。【结论结论】通过行业节点解析、设备健康诊断及预测性维护、平台化设备保全模式将是设备管理领域的重点发展方向，对行业的发展发挥着越来越重要的作用。关键词：设备管理；信息化；智能化；健康管理中图分类号：TP399文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）08-0022-05DOI：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.08.005Research and Design of Industrial Equ
3、ipment MaintenanceManagement SystemWANG Hai(The Ninth Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Mianyang 621000,China)Abstract:Purposes In order to meet the growing equipment maintenance demand in todays industrialproduction field,it provides suggestions for the shortcomin
4、gs of low management efficiency,large resource waste and low data utilization of the existing main stream equipment management system in the industry.Methods Based on the existing technical cases and industry development trends,the requirements of the current industrial production field for the equi
5、pment management system are analyzed,thegeneral logic of the current equipment maintenance management system implementation methods is summarized based on the existing network technology and information technology,and the development direction of the future system is prospected in combination with t
6、he industry pain points and technologytrends.Findings From the technical point of view of the system implementation mode,the technicalscheme of the equipment management system is basically mature at present.Different technical schemescan be adopted for different equipment management requirements in
7、different environments,but the underlying logical system between various schemes will not be easily changed.Conclusions Industrynode analysis,equipment health diagnosis and predictive maintenance,and platform-based equipmentpreservation mode will be the key development directions in the field of equ
8、ipment management,and willplay an increasingly important role in the development of the industry.Keywords:equipment management;informationization;intelligence;PHM收稿日期：2022-11-10作者简介：汪海（1967），男，工程师，研究方向：设备维修保养及管理。第8期230引言随着生产规模不断扩大和生产设备不断增加，维保服务资源供需不匹配的矛盾也日益突出，设备维护与管理在企业和工厂管理中的重要性日渐凸显，成为影响企业高效高质量发展的重
9、要环节。纵观设备管理发展历程，可分为事后维修、预防性维修、设备管理系统和综合性维修管理四个阶段，设备管理水平也逐渐由低水平的人工管理逐渐向标准化、系统化方向发展。近年来，随着工业互联网发展，设备管理更是在平台化方向发展出一条更加高效的道路。尽管设备管理的理论发展水平已达到较高层次，但目前国内大多数企业仍采用传统管理方式，虽具备一定的信息化能力，但管理水平仍较低。传统管理模式的审批流程冗长烦琐，记录粗略，不仅不利于开展生产和扩大规模，更不利于管理工作可持续发展。信息系统虽提高管理效率，但对目前生产活动中产生的大量数据只进行记录，无法对其进行处理和分析，久而久之，冗余数据对系统运行不仅没有任何帮助
10、，反而会影响系统的性能，增加系统开销。因此，为了提高设备维保效率，实现企业降本增效的目标，一套行之有效的信息化、智能化设备维护管理系统对制造企业发展有着重要意义。设备维保的各阶段如图1所示。1设备管理系统现状分析从20世纪70年代开始，发达国家就对设备信息化维护管理系统进行研究，而国内相关研究是从20世纪80年代开始的。时至今日，市场上已出现多种设备维护管理软件。头部企业（如 Predix、MindSphere）偏重对物联网系统基础框架进行研究，提供云平台解决方案，寻找用户的业务共性，但忽略用户业务的特性，定制化、私有化部署成本高。中部企业大多是基于自身所处行业，偏重发展单一行业或单一研究方向
11、，存在较大的局限性。如徐工Xrea、树根物联等，主要研究基于制造业的设备维护管理服务、故障预测；时代龙城专注对设备振动和平衡分析的研究。这些软件都不具备泛用性，且缺少互联网基因。尾部企业往往缺少真实的应用场景，其交付给用户的软件的可行性无法得到保障。综上所述，目前对设备管理系统的需求仍显著存在，市场上尚不存在一个产品能很好地满足大多数企业的设备管理需求。从以上的场景特性和目前产品存在的优缺点出发，可总结出目前生产行业对设备维护管理系统有以下五个方面的要求。应用场景广泛。针对不同类型新老设备上的各种采集设备均能做到兼容适配，并能给出相对可靠的结果。智能化程度高。能以历史维修记录和设备运转状况为依
12、据，提供寿命预测、故障预判等信息，维护团队能及时检修维护设备，保证设备运转状态，缩短设备故障时停机检修时间，提高生产效率。部署简单，成本可控。与基于IT技术搭建的管理平台相比，其生产成本低廉，对中小型企业更加友好。流程简单高效。对传统设备维护管理的复杂流程进行优化，摒弃流程中过于复杂和冗余环节和项目，提升设备维护管理效率。保密效果好。考虑到部分企业的军工或其他保密性质，该系统必须要适应强保密性和稳定性的环境要求，以免泄露机密，从而产生负面影响。2设备维护管理系统技术方案本研究所设计的设备维护管理系统采用分层式架构，可分为采集层、服务层和应用层三层架构，不同层在系统中发挥不同职能。该设备管理系统
13、的总体技术架构如图2所示。采集层作为物联网技术的核心，主要用于自动识别设备和信息采集，依靠布置在设备周围或内部的传感器，现场维护专业人员通过通信设备将采集到的现场信息进行录入归档，对设备进行关联。其中，数据传输环节至关重要，该环节传输信号的准确率会对系统分析和预测的准确度产生直接影响，图1设备维保不同阶段历史阶段事后维修预防性维护设备管理系统综合性维修管理当前主流阶段部分实现未来方向流程烦琐记录粗略效率略提高分析能力弱标准化系统化效率大幅提升智能化服务平台化资源汪海.工业设备维护管理系统研究与设计24第8期同时信号传输速度越快，数据时效性就越好，有利于对系统进行预测性分析。在选择数据采集和传输
14、方式时，除了要考虑设备接口的通用性和布线成本等因素外，还要考虑传输稳定性和传输速度等因素。服务层作为连接采集层和应用层的架构，主要由数据库软件和编程语言来开发配套程序，将从采集层获取到的数据通过相关网络协议进行传输，经筛选、处理和分析，得到足以明确说明设备运行状况的数据。在架构开发时，除了要满足现有要求外，还应考虑维护系统的难度，同时为日后增加的需求留出足够空间。传统的单体式结构会随着后期的开发和维护而日渐复杂，启动时间也会随之增加，不利于后期的开发和使用，可用微服务来实现不同功能，将其分为多个可独立运行的子模块进行并行开发，由每个子模块来完成单一的功能。这样不仅能减少不同功能互相影响，还能增
15、强系统的拓展能力，为后续开发与维护预留充足空间。应用层作为最顶层，通过调用服务层分析后的数据，得到有利于企业经营者安排管理生产活动的信息，对生产活动进行调控，从而提高生产效率。目前，常见的应用层是基于web前端或手机APP等形式来实现的，而新兴的微信小程序等受众庞大，高度的跨平台灵活性和完善的接口配置同样可作为实现应用层功能的可选项之一。在系统实现过程中，根据应用场景的不同，设计方案也有所不同，如针对局域网场景的C/S架构和针对广域网场景的B/S架构。不论使用哪种架构，其基本形式均是以SQL等数据库软件为服务层核心，利用C、Java等语言进行软件开发，辅之以脚本对数据库中的数据进行管理。刘志华
16、1将工业设备信息和数据管理系统应用于现实生产活动中，研究结果表明，该方案在实际应用中能显著提高生产效率，具有极高的应用价值。刘静2利用Java Spring Boot框架来搭建管理系统，实现数据采集和存储、设备管理、设备状态实时监控、远程维护等功能，展现出较高的自动化与智能化。分布式系统是由多个处理机通过通信线路互联而成的松散耦合系统，系统中的每台处理机都将相应的资源存储在本地，各个节点都包含处理机和内存，在将一个大型任务划分为不同子任务后，子任务可在不同节点上独立运行，互不影响。相比于现行的系统模式，分布式系统中单一节点出现故障后不会影响整个系统的运行。因此，分布式系统比一般系统具有更高的安全性和稳定性，更适合部署在对系统安全性和稳定性要求较高的企业或工厂内。同时，应用机器学习等方法也能显著提高系统管理效率，减少人工维护的工作量。禹鑫燚等3将数据库中的数据以设定的阈值数据量为触发条件，对采集到的数据集进行预处理，选择合适的机器学习算法对处理后的数据集进行训练，将训练结果作为在线诊断的依据，在减少用户等待模型训练时间的同时，提高数据诊断的实时性，验证了机器学习在设备管理与设备维护方面的
