（机械制造及其自动化专业论文）石化企业设备维护多视角管理研究与开发.pdf

摘要 长期以来，石化设备的维护管理工作主要停留在人工管理上，效率低，成本 高，企业各部门的设备台帐资料、技术资料以及设备故障资料基本上还停留在日 常处理阶段，大量资料以纸质文档的方式保存，管理混乱，在需要的时候无法及 时查阅，从而导致设备维护管理效率低下，远远不能满足信息化的需要。在这种 情况下，对这些资料运用数据库技术进行收集、加工、整理、分析，这不但可以 极大的提高设备管理效率，而且可以从这些数据中发现规律，掌握设备的故障规 律，从而指导维护管理工作的顺利进行。 本文从湖北某石化公司日常设备维护的具体情况出发，对湖北某石化设备日 常维护管理工作流程进行了分析，针对该石化公司设备维护管理的具体需求，以 设备及其数据资料管理为中心，以多视角的设备信息显示方式为基础，提出了使 用面向对象接口技术设计和实现基于三层c s 结构模型的石化设备维护管理信 息系统的策略，主要完成了以下几个方面的工作： ( 1 ) 对湖北某石化公司设备日常维护业务管理工作进行了调研，针对该石 化公司具体日常维护管理情况，建立了需求模型，进行了需求分析。 ( 2 ) 在对石化设备维护流程进行分析和研究的基础上，运用面向对象技术、 u m l 统一建模语言等先进技术，对维护流程管理建立系统模型，进行系统设计。 ( 3 ) 按照“车间一规格型号一设备 的隶属关系分专业( 动设备、静设备) 进行设备入档和分类维护管理，并记录设备的履历、台帐、维护记录、故障记录、 检修记录等信息。 ( 4 ) 建立石化设备维护管理信息系统的数据模型及信息平台，从多视角的 角度实现湖北某石化公司设备维护数据资料的共享和集成。应用v i s u a lc + + 和 s q l s e w e r2 0 0 0 开发了石化设备维护管理信息系统。 关键词：三层c s 结构，石化设备维护管理信息系统，多视角 a b s t r a c t f o ral o n gt i m e ，t h em a i n t e n a n c em a n a g e m e n to fp e t r o c h e m i c a le q u i p m e n t r e m a i n st ob em a n u a l ，w h i c hl e a d st ol o we f f i c i e n c ya n dh i g hc o s t l a r g ea m o u n t so f t h er e c o r d s s u c h 觞t h ee q u i p m e n tt e c h n i c a lr e c o r d s ，f a i l u r er e c o r d sa r ei np a p e rf o r m t h ep a p e rr e c o r d sc a n tb ee a s i l yl o c a t e da n dc o n s u l t e di nat i m e l ym a n o rw h e n n e e d e d ，r e s u l t i n gi ni n e f f i c i e n tm a n a g e m e n to fe q u i p m e n tm a i n t e n a n c e i ti sf a rf r o m b e i n gm e e t i n gt h en e e d so fm o d e me n t e r p r i s e s t h e i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y i n c l u d i n gd a t a b a s et e c h n o l o g yo f f e r sab e a e r s o l u t i o nt oc o l l e c t ，p r o c e s s ，c o l l a t i o na n d a n a l y z et h e s ed a t a , w h i c hw i l ln o to n l yg r e a t l yi m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fe q u i p m e n t m a n a g e m e n t ，b u ta l s oh e l pt od i s c o v e rp a r e r n si ne q u i p m e n tf a i l u r e ，t h u st oe n s u r e t h a tt h em a i n t e n a n c em a n a g e m e n tt a s k sa r ec a r r i e do u ts m o o t h l y t h i sa r t i c l es t a r t sw i 戗1t h es p e c i f i cs i t u a t i o no fah u b e ip e t r o c h e m i c a lc o r p o r a t i o n s d a y - t o d a ye q u i p m e n tm a i n t e n a n c e , a n a l y z e dt h e i rw o r k f l o wa n ds p e c i f i c n e e d s b a s e do nam u l t i - p e r s p e c t i v et e c h n i q u e ，t h ea u t h o rd e s i g n e dat h r e e - t i e rc l i e n t s e r v e r a r c h i t e c t u r ef o rap e t r o c h e m i c a le q u i p m e n tm a i n t e n a n c ed a t am a n a g e m e n ts y s t e m u s i n go b j e c t o r i e n t e dm e t h o d o l o g y , t h er e s e a r c hw o r km a i n l yi n c l u d et h ef o l l o w i n g s e v e r a la s p e c t ： ( 1 ) i n v e s t i g a t e t h em a n a g e m e n to fah u b e ip e t r o c h e m i c a lc o r p o r a t i o n s d a y - t o d a ye q u i p m e n tm a i n t e n a n c e ，a i ma tt h es p e c i f i cs i t u a t i o no f t h i sp e t r o c h e m i c a l c o r p o r a t i o n ，e s t a b l i s ht h ed e m a n dm o d e l ，c a r r yo u tn e e d i n ga n a l y s i s ( 2 ) b a s e do nt h ep e t r o c h e m i c a le q u i p m e r i tm a i n t e n a n c ep r o c e s sa n a l y s i sa n d r e s e a r c h ，u s eo b je c t - o r i e n t e dt e c h n o l o g y 、u m lu n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g ea n do t h e r a d v a n c e dt e c h n o l o g y , e s t a b l i s ht h es y s t e mm o d e l t om a i n t e n a n c e p r o c e s s i n g m a n a g e m e n t ，c a r r yo ns y s t e md e s i g n i n g ( 3 ) a c c o r d i n gt o “w o r k s h o p s p e c i f i c a t i o n sm o d e l e q u i p m e n t r e l e v a n t r e l a t i o n s ，a s s i g n i n gs p e c i a l i z e ds u b j e c t ( m o v i n ge q u i p m e n t ，s t a t i ce q u i p m e n t ) e x e c u t i n ge q u i p m e n t i n t o t h ef i l ea n dc l a s s i f i c a t i o no fm a i n t e n a n c e m a n a g e m e n t ，r e c o r d i n ge q u i p m e n t ，a c c o u n t i n g ，m a i n t e n a n c er e c o r d s ，f a u l tr e c o r d s ， m a i n t e n a n c er e c o r d sa n do t h e ri n f o r m a t i o na b o u te q u i p m e n t ( 4 ) e s t a b l i s hd a t am o d e la n di n f o r m a t i o np l a t f o r mf o rp e t r o c h e m i c a le q u i p m e n t m a i n t e n a n c ei n f o r m a t i o ns y s t e m ，i m p l e m e n tp e t r o c h e m i c a le q u i p m e n tm a i n t e n a n c e i n f o r m a t i o ns y s t e mf r o mt h ep e r s p e c t i v eo fm u l t i a n g l e v i s u a lc + + 6 0a n ds q l s e v e r2 0 0 0h a v eb e e nu s e dd u r i n gs y s t e r nd e v e l o p m e n t k e y w o r d ：t h r e e t i e rc ss t r u c t u r e ，p e t r o c h e m i c a le q u i p m e n tm a i n t e n a n c e i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ，m u l t i - p e r s p e c t i v e i l 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：虚生日期：签名：么堡壁 日期： 关于论文使用授权的说明 乙彦 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权 保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 武汉理工大学硕十学位论文 1 1 研究背景 第1 章绪论 随着我国企业信息化建设的大力推进，石化企业对石化设备管理工作提出了 更高的要求。石化设备作为石化企业的固定资产主要组成部分之一，是其进行生 产的主要物质技术基础，它们的运行状态、维护、保养等环节直接影响到企业生 产的顺利进行和劳动生产率的提高【3 1 。 近几年来，我国石化企业规模不断扩大，装置设备同趋大型化、复杂化，设 备管理工作更加繁重。生产设备的购置、保养、维护的投入也越来越多，在生产 成本中所占比例也越来越大。而目前石化设备管理仍停留在传统管理阶段，对于 信息的掌握不及时、不全面，工作效率不高，计划准确性和科学性有待于进一步 提高，决策水平受到制约，某些工作流程己不适应新形势的发展。与此同时，出 现的问题是先进的石化设备与欠缺的维护能力的矛盾日益严重地困扰着石化企 业，成为企业前进的障碍【6 】。在这种情况下，设备的维护管理工作已不再是企 业生产的辅助环节，而是成为生产及其管理过程中的重要组成部分。加之现代化 设备具有更强的系统特性，对设备维护管理中的技术性要求越来越高，设备维护 管理工作中的信息也越来越多，于是随着信息技术的迅速发展，企业迫切需要建 立起适合自身发展需要的、先进的设备维护管理信息系统。 一方面，为了促进企业的管理工作，实现设备管理的科学化、系统化、信息 化，开发设备维护管理系统已经成为现代企业发展的一个必然要求。尤其是在目 前市场经济、机构改革的条件下，这对提高企业的工作质量和效率，提高决策的 科学性和正确性，提高综合管理水平和竞争能力都有着十分重要的意义。 另一方面，以微电子、i n t e r n e t 为重要标志的信息时代，不断研制出集液压、 微电子及信息技术于一体的智能系统，并广泛应用于设备的设备设计之中，这为 设备维护管理信息系统的建立提供了良好的条件。随着信息技术的迅速发展及其 在制造业中的推动作用，生产设备同趋数字化、网络化，对其信息综合管理的要 求也愈来愈高，必须对其进行科学的管理，因此，设备管理人员希望在工作中引 入设备管理信息系统，通过它来掌握和控制设备的整个运行状态，优化工作流程， 辅助管理者作出正确的决策和预n t 7 】。 因此本文从湖北某石化公司日常设备维护的实际情况出发，针对该石化公司 设备管理具体需求，参考现代企业设备维护管理的先进理念，以多视角的设备信 息显示方式为基础，设计与开发了与之相适应的石化设备维护管理信息系统。为 武汉理t 大学硕十学位论文 同类型企业的设备维护管理提供了一种解决办法。 1 2 本课题开发意义 本课题来源于湖北某石化公司设备维护管理系统设计与丌发。随着现代大生 产的发展和科技的进步，现代设备的结构越来越复杂，自动化程度越来越高。但 设备的计划、设计、使用、维护、修理等所需的设备管理体系与技术水平却不适 应，仍停留在传统的维修管理阶段，较少考虑设备的维护、维修管理。设备管理 存在着许多问题，主要体现在如下几个方面： ( 1 ) 信息处理效率低，过程繁杂，收集整理速度慢，周期长，各部门资料手 工管理状态下资料散置，事后汇集情况普遍。造成运行、检修、技术、调度及有 关部门的主要业务骨干埋头于资料的收集和整理。信息质量管理水平差。表现为 许多数据、文本信息概念定义不明，运用意义不一致，关键事务中许多信息与业 务人员的技术经验、评判尺度等主观因素有关，而资料统计工作对其中的模糊因 素不进行任何综合处理。 ， ( 2 ) 手工作业使计算程序复杂、计算量大的工作进行困难，计算参数储备不 完善，突出表现在设备投资、改造效益等方面。备品、配件管理工作量大，靠人 工进行很不方便。 ( 3 ) 设备档案、台帐管理分散，部门各自为政。且设备档案存储方式落后， 新技术运用缓慢，大多数仍以纸张为主，成册装订存放，不便于综合查询，无法 随机检索。 ( 4 ) 管理层次多，管理手段落后，设备管理信息传递不畅。部门之间联系薄 弱，管理与执行机构，部门与决策层之间主要以印刷文件、报表进行信息沟通， 这种方式实现不了关键信息的实时交流。备件二级库存管理造成有些备件储备过 量，库存信息不能及时传递到决策部门【3 1 。 ( 5 ) 在设备检修管理方面，一是检修组织不能适应市场经济要求，与专业化 修理组织结构相比，人员多，占用设备多，劳动生产力低；二是状态监测技术、 故障诊断技术应用少，检修计划准确率低，造成维修过剩或不足。对设备在使用 中出现的故障、事故、设备技术状况等，分析处理不快捷；有关维修费用统计、 事故、信息反馈分析方面，手段不先进，工作还有欠缺【3 】。 从以上分析可知，企业的设备台帐资料，备件消耗资料以及设备故障资料基 本上还停留在日常处理阶段，数据重复处理，数据来源不一致，数据分散，形成 多流型数据交互模式，远远不能满足信息化的需要。 在这种情况下，对这些资料运用数据库技术进行收集、加工、整理、分析， 这不但可以极大的提高管理效率，而且可以从这些数据中发现规律，掌握设备的 2 武汉理1 ：人学硕十学位论文 故障规律，备件的消耗规律，从而指导维修工作的顺利进行，提高企业的市场竞 争力。因此本文以某石化设备同常维护管理出发，设计与开发石化设备维护管理 信息系统。以设备及其数据资料管理为中心，以多视角的设备信息显示方式为基 础，通过计算机将设备管理的组织体系、运行与维护、维护人员的权限纳入一个 优化的管理体系中，使设备管理的日常事务处理工作全部采用计算机代替手工操 作方式。 采用石化设备维护管理信息系统对设备日常维护、维修进行管理，其优势主 要体现在以下几个方面： ( 1 ) 采用软件的方式对设备以及各类数据资料进行归集处理，把设备档案 电子化，归类化、实现信息共享，便于维护人员进行查询，也使制定设备维护、 维修决策时有据可查。从而提高设备维护管理效率。 ( 2 ) 石化设备维护管理信息系统以用户为中心，根据用户的实际维护、维 修管理模式而定制，从多视角的角度显示设备的各种数据资料信息，通过友好的 界面进行，双向查询功能强大，方便用户的查询，交流。充分体现了用户的实际 需求。 ( 3 ) 目前石化行业设备种类繁多，但国内成功应用管理信息系统开发方法 实现设备维护管理思想的企业不多。因此，设备维护管理信息系统的设计与开发 使湖北某石化公司的设备维护、维修管理工作迈上了一个新的台阶。 总之，以软件系统为工具对石化设备及其数据资料进行维护管理，可以节约 大量时间、人力、物力，提高设备管理效率。 1 3 设备维护管理系统国内外研究现状 国内的设备维护管理相关软件，开始只是作为整个企业管理信息系统的一小 部分，或者作为“生产管理系统的一个部分出现的。在企业内，大多数企业都 建有“管理信息系统 ，其典型特点是“大而全 ，即不但包括生产管理、人事管 理，还包括行政管理、办公自动化等功能，而其中的设备维护管理只是管理很少 的设备基础信息。这种大而全的系统仅实现了全厂数据的及时保存、共享及查询， 能够在一定程度上满足公司设备管理的要求。但是，这种系统对于真正需要帮助 的设备维护管理人员来说，它的功能还远远不足。这种软件体现的是一种粗放式 的管理模式，看似功能强大，实际落实至各个具体的功能上，功能十分有限。当 前，中国的制造企业正在进行着深刻的变革【5 l 。企业管理从粗放型到精细型的转 变是一个必然的趋势，相应地也要求企业的管理软件向专业化、精细化方向转变。 因此，一些专业化的设备维修管理软件在我国也陆续开始被使用，并在不断完善、 更新和发展，出现了高效率、多功能、高级化的设备管理信息系统，包含有设备 3 武汉理t 大学硕+ 学位论文 固定资产管理系统，修理和维修费用管理系统，人员管理系统，设备投资规划管 理系统等。例如：武汉科技大学汪勇所丌发的基于b p 神经网络的设备预知维修 决策支持系统可适用设备的预知维修管理。整个维修流程是利用设备状念监测等 数据，充分考虑专家知识，选择b p 神经网络模型，选取大量的维修样本对系统 进行训练，使其掌握从已知设备状态参数来确定维修策略的知识，据此对未来设 备状态进行预测和维修分类，直到管理者满意为止f 1 3 】。 武汉理工大学杨勇虎等开发的备件管理与决策支持系统，软件能实现备件计 算机管理的功能，为机务管理提供基础；同时可在公司范围内实现网上查询、统 计或为统计提供数据等功能，并且可以进行相应设备的劣化趋势以及超储预警。 吴洪波的设备管理决策支持系统设计从分析设备管理决策中存在的问题入 手，提出了支持设备管理决策的数学模型体系，在此基础上进行了设备管理决策 支持系统的结构设计，并进一步介绍了系统实施中的一些具体问题。该系统为辅 助设备管理人员进行科学决策提供了一些切实可行的工具：设备更新决策问题的 数学模型，设备最佳库存量的数学模型【1 3 】。 陶基斌开发的系统能够根据设备的各状态因素，判断出设备应属的维修等 级，制定相应维修策略。范世东开发的基于w e b 的设备维修方式决策系统实现 了w 曲环境下的维修方式决策。开发的系统是一个关于时间延迟建模的软件原 型，该系统主要是利用时间延迟概念和时间延迟模型，确定出装罐生产设备的最 佳预防维修间隔期【l 3 1 。 虽然我国在设备维护管理系统上也紧跟世界潮流，开发了一些具有中国特色 的设备管理系统，这些设备在国内企业设备管理中发挥了积极的作用，但是与国 外设备相比，国内设备的规模性较小，可持续发展性较差，没有形成系列化的设 备，这就影响了国产软件在国内企业的推广，同时拉大了国产软件与世界领先软 件的差距。 国外企业非常注重成本，实现利润最大化，是企业的终极目标。专业化的设 备维修管理软件正好能满足这一要求。因而国外设备维修管理软件起步较早，到 目前己经比较成熟。国外辅助企业进行设备维修管理的典型软件系统有：英国 e n g i c a 公司的生产管理系统、美国m a x i m o 公司的m a x i m o 设备维护管理系 统、d a t a s t r e a m 公司的m p z 设备维护管理系统和加拿大的s e n e r g y 系统。 英国e n g i e a 公司的q 4 生产管理系统诞生于1 9 7 8 年，早期为d o s 版本，经 过2 0 多年的不断完善与发展，日趋成熟，现该系统以m i e r o s o t t w i n d o w s 操作系 统为平台，具有较高的兼容性。该软件包括“策划维修管理与“物资管理二 大子系统，将备件管理与生产管理有效地结合起来【6 1 。 m a x i m o 是m r o 软件公司拳头设备，m a x i m o 是美国m r o 公司开发的 4 武汉理1 ：人学硕十学位论文 世界著名的设备维护专用软件，被世界5 0 0 强中的大多数公司采用，其代表思想 是“预防性维护。m a x i m o 设备维护管理系统包括：设备管理、工单管理、预 防性维护管理、资源管理、作业计划管理、安全管理、库存管理、采购管理、系 统管理、应用设置、屏幕编辑等基本模块，以及工作流管理、决策分析等可选模 块。m a x i m o 以工单的创建、审批、执行、关闭为主线，合理、优化地安排相 关的人、财、物资源，将传统的被动检修转变为积极动的预防性维修，与实时数 据采集系统集成，可以实现预测性维修。通过跟踪记录企业过程的维护历史活动， 将维修人员的个人知识转化为企业范围的智力资本。集成的工作与业务流程配置 功能，使得用户可以方便地进行系统的授权管理和应用的客户化改造工作。 美国的d a t a s t r e a m 系统有限公司是丌发为企业提高管理效率的计算机化的 维修管理系统( e m m s ) 和企业资产管理系统的世界领袖，其开发的m p z 设备维 修管理系统提供了号称“世界领先的检修解决方案 ，其特点为：报告和程序可 以使用临时表存储数据；能够制定新的数据表和字段，然后应用：在表格格式下， 可以对记录进行拷贝、粘贴操作；在局域网上安装后多客户使用。系统模块包扩 资产管理子系统、员工管理子系统、设备维修管理子系统、库存管理子系统、采 购管理系统、预算管理子系统、计划管理子系统、任务管理子系统、工单管理子 系统、缺陷管理子系统等，可有效地帮助用户进行库存备品备件的控制、检修任 务的计划，并最终减少设备的停机时间和缩短采购周期【l9 1 。 其他的系统中比较有代表性的是j e n k i n s 开发的设备维修和更新的决策支持 系统。该系统共有四个模块：一个收集同常信息的数据采集模块，三个维修模型 模块( 更新模块预防维修模块和检查模块) 。 虽然国外软件在功能上比国内软件成熟，但是国外软件的价格昂贵，而且其 软件功能在设计上会有许多与我国制造企业所需的软件功能不一致或者用不到 的功能，因此要引用国外软件首先就要更改设备维护管理制度及其相关工作制 度。此外，还要考虑引进的国外软件是否能够满足我国企业当前工作的要求；是 否能够帮助国内制造企业完成工作。显然还不能得到肯定的答案，这还是因为当 前国内与国外的设备管理机制还存在很多差异，所以引用国外软件工作还有待考 虑。 1 4 本文的研究内容 近年来随着计算机网络技术的不断深入发展，石化企业对信息技术的依赖性 越来越强，在对国内外设备维护综合信息系统与国内石化企业维修信息化现状的 分析上，本文提出以计算机为核心，将网络、数据库以及软件工程、通信工程、 微电子等先进技术及管理方式相结合，构建一新的石化设备维护管理信息系统， 武汉理工人学硕十学位论文 实现设备维护，维修保障的集成化、数字化、自动化和智能化，从而降低维护、 维修保障费用，提高石化设备完好率和维修效率。 在对湖北某石化公司设备维护管理的现状和存在的问题进行分析、研究的基 础上，结合对全面规范化生产维护和设备管理信息系统管理模式的研究，从多视 角数据信息显示的角度，提出并设计一种较适合湖北某石化公司特点的设备维护 管理信息系统。研究工作主要包括以下几个方面： ( 1 ) 对某石化公司日常维护业务管理工作进行调研，针对某石化公司具体只 常维护管理情况，建立需求模型，进行需求分析。 ( 2 ) 在对石化设备维修流程进行分析和研究的基础上，运用面向对象、u m l 统一建模语言等先进技术，对维修流程管理建立系统模型，进行系统分析，保证 系统模型与用户需求的一致性。 ( 3 ) 按照“车间一规格型号一设备”的隶属关系分专业( 动设备、静设备) 进行设备入档和分类维护管理，并记录设备的履历、台帐、维护记录、故障记录、 检修记录等信息。 ( 4 ) 建立石化设备维护系统的数据模型及信息平台，从多视角的角度实现湖 北某石化公司设备维护信息的共享和集成。设计并开发以设备维护数据信息化为 主的石化设备维护管理信息系统。 6 武汉理_ t 大学硕十学位论文 第2 章石化设备维护业务分析 2 1 石化设备维护管理的重要性 企业的设备管理是指企业根据经营方针和目标，从设备的调查研究入手，对 有关设备的规划、设计、制造、选购、安装、调试、使用、维护、大修改造、直 至报废的全过程，相应地进行一系列技术、经济组织管理活动的总称【l 引。 石化设备不仅是石化企业固定资产的重要组成部分，也是石化企业技术装备 水平的主要标志，更是企业赖以正常生产经营和与市场竞争的物质技术基础。企 业要在激烈的市场竞争中求得生存与发展，必须具有良好的综合素质和科学管理 水平，以获得设备最佳综合利用率。随着现代化企业制度的改革的深入，企业信 息化管理水平在逐步提高。建立新型的适合企业现状的设备信息化管理方式就成 了企业领导者必须面对的课题。而对新的企业设备管理理念，新的信息技术手段 的需求在这些大型企业罩也显得更为迫切。在此前提下，企业设备管理的信息化 逐渐成为企业发展的必然选择。 石化企业设备管理工作主要由设备的筹置、设备维修和更新改造三大部分组 成。其中设备的维护管理工作是最基础也是工作量最大的企业日常维护管理工 作，并且也是对企业经济效益影响最深的一个环节，因此提高设备维护、维修效 率，提高设备利用率和企业经济效益是企业的当务之急。要想达到以上效果，就 必须实现设备维护管理的信息化。其主要内容是研究消除设备故障和缩短维修时 间的各种对策，根据不同故障模型，确定维修方式，选择最佳的维修时机。 2 2 设备维护、维修管理的发展过程 2 2 1 设备维修管理发展的几个阶段 维修伴随着生产工具和设备的出现而产生，并在生产力发展与工业化进程、 以及科学技术的进步中得以发展。以四次产业革命为参照，可以认为维修经历了 四个发展阶段【8 】。 ( 1 ) 事后检修( b m ，b r e a k d o w nm a i n t e n a n c e ) 阶段。 这一阶段从蒸汽机的发明引发的工业革命一直延续到第二次世界大战之前。 特点是设备结构简单，功能单一，某一台设备的停机对整个生产过程不会造成多 少影响。它是在发电设备发生故障后的一种恢复性检修，采用修理、部分更换或 全部更换的手段，以恢复设备安全运行为目的。 ( 2 ) 预防性检修( p m ，p r e v e n t i v em a i n t e n a n c e ) 阶段。 7 武汉理工大学硕士学位论文 这一阶段产生于2 0 世纪4 0 年代第二次产业革命阶段，延续到五六十年代， 以电力能源的生产应用为特征。特点是生产系统的规模越来越大，设备的种类和 型号规格越来越多，生产过程对设备的依赖性明显增加，生产线上的设备故障对 生产的影响急剧增加。它是通过采用一系列的预防性维修的措施、制度和方法来 减少故障停机事件的发生，避免造成重大的经济损失。 ( 3 ) 可靠性检修( r c m ，r e l i a b i l i t y - c e n t e r e dm a i n t e n a n c e ) 阶段。 这一阶段跨越2 0 世纪5 0 年代到8 0 年代，期间设备的技术性、复杂性、应 用功能和系统规模等都增长幅度更大，正好处于以原子能、空间技术、电子技术、 计算机技术的发展应用为代表的第三次产业革命时期。特点是人们对设备的运行 成本、维修成本和管理成本更加关注，引入设备的寿命周期成本的概念，从管理 的层面提出了大量的维修管理模型和策略，对维修的经济性提出了较高的要求。 ( 4 ) 状态检修( c b m ，c o n d i t i o n - b a s e dm a i n t e n a n c e ) 阶段。 计算机技术和通信技术的发展，带动了信息技术( i t ) 产业的突飞猛进，形 成第四次产业革命。由于状态检测和故障诊断技术的同趋成熟，使实时获取设备 的运行数据成为可能。通过实时获取的设备运行信息，经过分析处理，判断设备 的健康和性能劣化状况及其发展趋势，并在设备故障发生前及性能降低到不允许 极限前有计划的安排检修。状态检修是一种预知检修。 2 2 2 几种代表性的设备维修管理模式 总结上述设备维修领域的发展过程，企业在设备维修管理方面，最具代表性 的要属预防性计划维修体制和全员生产维修体制。 ( 1 ) 预防性计划维修体制。 预防性计划维修( p p m ，p r e v e n t i v ep l a n n i n gm a i n t e n a n c e ) 简称计划预修， 是前苏联长期以来推行的设备统一管理制度，也是多年来我国工业企业普遍采用 的设备维修管理模式。预防性计划维修作为预防性维修中最具代表性的一种管理 模式，它起源于3 0 年代，至5 0 年代逐渐成熟进入实用阶段，成为符合当时生产 力和技术发展水平的主流维修体制之一，在世界范围颇具影响。一方面，p p m 在预防性维修概念的基础上，强调维修管理的计划性，维修活动是在以时间作为 参照系的预先计划好的确定时间段进行，即沿用了定期维修的概念；另一方面， 在维修管理的计划制定中，注重故障预防性，采取可能的手段防止设备故障停机 或由于故障隐患未能及时得到排除产生更为严重的损失。 预防性计划维修制度中计划制定过程首先要求建立的是以运行时间作为参 照的各种设备维修的周期结构，根据设备的技术特性和故障规律，以及设备的维 修工作量等相关因素，确定预防性维修的间隔周期和具体实施的维修类型。 武汉理：l ：大学硕十学位论文 在预防性计划维修制度实行过程中，如果能够保证维修计划的时l 、日j 接近于生 产设备实际需要修理的时间，那么这样的管理才是有效的。然而实际中，即使是 完全相同的生产设备，在不同的使用条件下，实际需要进行维修的时间和维修内 容与制定的维修计划常常可能产生很大的差别，使得它的适用范围受到限制。 预防性计划维修管理带有十分明显的计划经济体制的特征，突出之处在于它 很少考虑资金投入机器成本效益问题。随着计划经济向市场经济的转变，p p m 在原有的体系下，逐渐关注维修工程的相关经济问题，考虑怎样花费最少的资金 维持生产设备处于良好的运行状念，怎样对故障或缺陷设备实施全面优化的维修 方案。可以认为，维修体制取决于企业的管理模式，不仅受到技术发展状况的制 约，还受到社会经济环境的影响。在社会生产力发展到一定程度之后，维修的专 业化，维修的社会化等问题必然会对维修体制的变革产生作用。 ( 2 ) 全员生产维修。 全员生产维修( t p m ，t o t a lp r o d u c t i v em a i n t e n a n c e ) 的概念最初由同本工业 企业提出，是在美国为代表的西方国家通常采用的生产性维修体制的基础上建立 起来的，2 0 世纪7 0 年代又引进了行为科学、系统工程、后勤学的思想，随后又将 设备状念监测和诊断技术融入其中。 它将企业生产设备维修的观念作了大幅度的推广，是目前较为成功的维修管 理模式。从时间顺序上看，维修涉及到从设备的设计、制造，到安装、调试、运 行，直至报废或淘汰，设备使用功能属性的终结的整个生命周期；从维修活动影 响的广度上看，维修关系到企业中多个与设备相关的职能部门，甚至关系到生产 企业与专业维修公司之间协作形式，也是要求从企业的管理人员到生产一线的工 作人员共同参与的重要企业活动。也可以认为，t p m 是追求企业设备资产的寿 命周期成本最优的设备管理模式，要求以合理的费用取得较高的设备综合效益。 它把设备的因素和企业人员的因素结合起来，从企业全局的角度看待设备维修问 题，消除设备方面的损失和浪费，提高设备的使用率，从而降低成本，增加效益。 2 3 我国石化设备维护管理方面存在的主要问题 目前，我国机械工业仍然在沿用前苏联的机械设备管理与维修体制，即统一 计划预防维修制度。这种按设备磨损规律形成的维修制度，致使几乎每个企业均 有自己的设备管理及维修部门，配备了许多专业维修人员和大量的维修设备、工 具和仪器。但随着技术的进步，这种维修体制已不能完全适应现代化设备管理和 维修的要求，主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 为适应现代化企业管理的需要，中小企业的设备管理及维修部门普遍精 简机构，造成维修专业技术人员减少，加之人们对设备管理、维修的重视不够， 9 武汉理j r 人学硕十学位论文 致使整个高级、熟练的维修群体弱化。 ( 2 ) 随着设备的更新换代，其技术含量越来越高，维修工作需要有机、电、 液和微机监控等多种技术人才，但中小企业很难留住这些人才，因此，许多情况 下高、精、尖机械设备往往会因一个很小的故障而闲置或报废，造成资源浪费。 即使企业为部分设备专门培养了人才，也会因修理的台次有限，难以发挥其应有 的作用；同时，因受条件限制，所掌握的技术信息难以得到及时补充和更新，容 易导致技术老化【1 3 】。 ( 3 ) 信息处理效率低，过程繁杂，收集整理速度慢，周期长，各部门资料手 工管理状态下重要信扁、散置，事后汇集情况普遍。造成运行、检修、技术、调 度及有关部门的主要业务骨干埋头于资料的收集和整理。随着使用时间的不断增 加，设备的维修资料也同渐增加，设备的不断更新也使得维修资料不断更新，维 护管理人员也随之增加，但相互之间的工作协调并不容易。现在以人力为主的设 备资料管理工作已经非常困难了。 ( 4 ) 设备档案、台帐管理分散，部门各自为政。且设备档案存储方式落后， 新技术运用缓慢，大多数仍以纸张为主，成册装订存放，不便于综合查询。 从以上的论述和分析中可以看出，企业的设备台帐资料，备件消耗资料以及 设备故障资料基本上还停留在日常处理阶段，远远不能满足信息化的需要，在这 种情况下，对这些资料运用数据库技术进行收集、加工、整理、分析，这不但可 以极大的提高管理效率，而且可以从这些数据中发现规律，掌握设备的故障规律， 备件的消耗规律，从而指导维修工作的i l i o n 进行，提高企业的市场竞争力。因此 如果能够成功地建设企业自己的设备维护管理系统，就能在竞争中把握主动，争 得先机。 2 4 石化设备维护数据特点 2 4 1 石化设备的分类及特性 石化生产设备无论就其用途、结构或生产能力来看，它们的规格、型号都是 极其复杂的。通常将石化生产设备分为以下十二类：( 1 ) 炉窑类，( 2 ) 塔釜类，( 3 ) 冷热交换器类，( 4 ) 容器类，( 5 ) 槽罐类，( 6 ) 机泵类，( 7 ) 电气设备类，( 8 ) 计量仪表 类，( 9 ) 起重、输送设备类，( 1 0 ) 选矿设备类，( 11 ) 机械制造设备类，( 1 2 ) 基础及 建、构筑物类。 此外，石化生产设备按构件运动情况分为动设备和静设备。 ( 1 ) 动设备。石化动设备是指在石油化工生产装置中具有转动机构的工艺 设备。如容积泵、离心泵、往复式压缩机、离心式压缩机、风机、电机以及成型 1 0 武汉理一l 人学硕十学位论文 机、包装机、搅拌机等。动设备易损件多，出问题的机率大。 ( 2 ) 静设备。石化静设备是指构件不产生运动或相对运动的设备。如化学 反应器、塔器、换热设备、分离设备、储存设备塔器、换热器等。静设备相对固 定，主要起支撑作用，相对来说不易损坏。但静设备体积大、笨重、维修困难。 随着石油生产的不断发展，与之相应，石油企业的设备不仅数量越来约多， 而且设备本身的结构越来越复杂，技术要求越来越高、所用材质也日趋复杂。这 样对石油企业设备维护的要求也越来越高。 与一般制造企业的设备相比，具有以下几个特性： ( 1 ) 多样性。石化企业设备机型多，涉及面广，涉及专业多。各种设备不仅 数量多，而且种类繁杂，涉及机械、电工、电子、金属材料等多个专业。 ( 2 ) 危险性。石化企业设备与石油天然气有直接关系，因此其所处的环境危 险性大，石化企业设备维修作业通常必须在危险性场所进行，而且，维修条件差， 施工困难。 ( 3 ) 专业性。由于石化企业设备种类多，涉及面广，为了保证设备维修作业 的高率，需要维护技术人员拥有较强的技术能力。因为一旦设备检修中出疏忽， 轻则给以后的操作使用带来不便，重则可能引起设备损坏，影响石油企业的生产 作业，影响作业人员的身体健康，甚至引起火灾爆炸人身中毒伤亡事故。石油企 业由于其设备、作业环境的特殊性，其设备出现故障的频率高，因而需要经常性 的维修检查【2 引。 基于石化设备各种特性，设计出一套符合石化企业实际情况的设备维护管理 信息系统，辅助设备维护管理决策，正成为石化企业设备维护管理关注的重点。 2 4 2 石化设备及其数据特性分析 本课题来源于湖北某石化企业设备维护管理系统设计与开发。该石化公司下 辖三个主要生产车间，即蒸馏车间、催化一车间、催化二车间，共有8 7 0 余台设 备，每台设备包括车间，功能位置，设备号，设备名称，工艺编号，规格型号， 制造商，出厂编号，出厂日期，投用日期，介质，温度，压力等设备台帐参数。 其中确定设备的主要参数为车间，设备号，规格型号，功能位置，设备名称，工 艺编号。这些设备按照不同的功能位置编号分布在车间不同位置。下图2 1 为湖 北某石化设备台帐简图。 从台帐表中可以得知每台设备除了有唯一的设备号外，与其他的设备有可能 有相同的其他参数。相同设备在同一车间可能有多台，同一功能位置可能有不同 的设备。 武汉理t 大学硕十学位论文 ! 车间 一。功自疆羞 设备号设备名称工艺编号规格型号常糙商出厂编号 蒸t 留车闫j i i - 0 0 1 一c 月o i - 0 6 - b m o ii i 9 1 6 0 1 0 0 0 的空冷风机3 ，l 风机i a f 3 6 腿i哈空调厂 9 9 0 3 1 蒸t 窖车间j l l l - 0 0 1 - c j y 0 1 0 6 - b 帅i - i 9 1 6 0 1 0 0 0 9 0空冷风机3 ，2 风机卜灯3 6 坩强哈空调厂0 如 催化二车间册- 0 0 3 一l 【f c e 卜0 8 一b m 0 3 巴9 1 6 0 3 0 0 1 0 1鼓风机电机 i ( - 31 b 2 8 0 s - 4 催化二车间j 1 | i - 0 0 3 一髓c c i - 0 6 - p 0 0 1 9 1 6 0 3 0 0 0 0 1给水泵电机f 1y k l 3 2 - 2 催化二车间j 册_ 0 0 3 - r f c c 卜0 8 一f o o l 巴9 1 e 0 3 0 0 0 0 2绐水泵电机 p 21 i 1 3 2 - 2 催化二车间j 瑚- 0 0 3 一盯c c 卜0 8 一i 0 0 3 - 1 9 1 6 0 3 0 0 0 水热媒循环泵p 5y l | 1 1 6 0 b 催化二车间i i p 0 0 3 - f 3 c c i - 0 8 一f 0 0 3 i 9 1 6 0 3 0 0 0 0 水热媒循环泵 i 6y r i i s o b 哈空调厂 o i e 重庆水泵厂 重庆水泵厂 重庆水泵厂 石家庄水泵厂 石家庄水泵厂 石家庄水泵厂 南阳防爆电机公司 南阳防爆电机公司 南阳防爆电机公司 沈阳特殊泵分厂 沈阳特殊泵分厂 南阳防爆电机厂 南阳防爆电机厂 尢阳水泵厂 沈阳水泵厂 沈阳水泵厂 沈阳水泵厂 南阳防爆电机厂 南阳防爆电机厂 南阳防爆电机厂 南阳舫爆电机厂 南阳防爆电机厂 沈阳防爆电机厂 沈阳防爆电机厂 温州嘉利特泵业 温州嘉利特泵业 9 e 2 0 3 6 一l 9 e 2 0 3 6 - 2 9 e 2 0 3 6 - 3 研1 1 6 7 c 1 8 - 4 5 _ d 5 - 4 5 加s - s 5 1 8 7 - 4 5 1 8 7 5 g i j l 0 0 5 1 - 7 复o o l o e l 锄l 咖 图2 1 湖北某石化公司设备台帐 每台设备都有自己的文档数据资料。这些数据资料主