信息化在煤矿机电设备的应用

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摘要：本文围绕煤矿机电设备现场运行及维护保养，通过对设备点巡检、保养、检修、检测检验、运行监测、缺陷故障管理等业务的信息化管理以及与ERP的无缝融合，实现机电设备相关业务协同管理、规范设备运行维护；通过维保经验在知识库中的积累和分享，减少因人员变动造成的经验流失，实现数据驱动下的设备运行维护闭环管理，提高设备利用率、减少故障，确保设备安全、受控运行。

关键词：机电设备;运行维护;数据驱动;业务协同;闭环管理

1引言

对于煤矿等重资产企业，设备是企业生产经营的物质基础，“工欲善其事，必先利其器”，对设备的点巡检、保养、检测检验、检修、缺陷故障的处理和运行情况的跟踪等工作是煤矿设备运行与维护管理工作的主要内容，是企业安全高效生产的重要保障。煤矿机电设备种类繁多，靠经验管理已不能满足设备维护管理的需要，对设备管理进行信息化管控成为保障煤矿企业安全高效生产的迫切需要。本文深入分析了目前集团煤炭板块各子分公司在设备运行与维护工作中存在的主要问题，提出了信息化的解决方案，通过信息化手段来提高设备管理水平，在深化机电设备运行与维护管理信息化的同时，积累了大量基础数据和业务经验，为将来数据挖掘、数据分析、人工智能的实施和知识体系传承打下坚实的基础。2设备运行与维护管理的现状煤矿机电设备种类繁多、运行环境条件比较恶劣，设备运行与维护工作繁杂，如果工作不到位，容易引发设备问题，造成非计划停机，影响生产。在实际设备运行与维护管理方面，主要存在以下几个方面的问题：（1）设备全面状态信息的缺失。各单位设备种类较多，设备的静态信息、运行信息、试验信息、检修记录、保养记录散落在运行人员、检修人员、设备管理人员手中，设备管理部门对设备的状况无法进行统一管理，设备状态信息缺失，设备全面状态信息的管理处于失控状态。（2）手工编制计划，工作量大容易出现错误和偏差。（3）设备技术资料多以纸质形式存在，未能共享。（4）设备运行信息不能共享，个别单位有管理系统，但存在信息孤岛且不完善。（5）各单位相同业务，流程不一致，同类设备巡检标准、保养标准不一致；无法保证点巡检、维保人员按照计划和维保要求进行，缺少有效地监督手段。（6）特种设备检测检验存在不及时的情况。

2运行监测管理解决方案

（1）系统自动采集和手工采集的设备运行数据做为报表和ERP设备档案的数据源，同时支持维修计划、保养计划的自动滚动并到期提醒用户执行计划。（2）从庞大复杂的报警信息中提取确认关键信息，需要处理的推送到缺陷故障流程进行处理。（3）将用户关心的实时监测数据通过可视化的曲线进行展示和对比分析，辅助设备管理人员和技术人员对设备的状态进行判断，及时发现设备劣化趋势，尽早采取措施，对设备状态进行有效控制，避免故障发生，减少异常停机几率。

3信息化在设备运行维护中的应用

为解决煤矿设备运行与维护管理中存在的上述问题，设计开发了cMES（数字矿山生产执行系统）机电模块，系统以设备健康管理为基础、以提升设备价值为出发点，通过点巡检、保养、检验、检修、缺陷故障管理等关键业务采集设备运行参数、运行时间、现场照片、现场视频等动态信息以及设备点巡检、保养结果、缺陷故障过程数据，与设备静态基础信息相结合，形成设备运行知识库和缺陷故障知识库，有效指导维修预判，指导设备运行和预防性检修，提高现场处理和解决问题的能力和效率，实现设备管理从被动维护到主动维护，提高机电设备管理精益水平。3.1系统业务架构。系统由电脑端和移动端两部分组成，以标准管理为基础、以设备运行状态监控为核心，以缺陷故障闭环管理为主线，通过与ERP设备模块集成，实现运行数据传输、工单创建、修改及查看、通知单创建与关闭、设备台账、设备功能位置与设备分类传输、故障体系传输、供应商信息传输等功能接口；将缺陷故障、保养、设备检维修、设备点巡检、检测检验等与ERP有机地融合在一起，实现设备协同管理；同时通过与ERP工单的无缝集成，实现设备维修协同；借助缺陷故障库、运行数据库指导设备使用及维修，促进设备完好率和利用率，保障煤矿安全、高效生产，如图1所示。3.2系统解决方案。系统涵盖了煤矿机电设备运行与维护管理的主要业务，主要包括：运行监测管理、点巡检管理、保养维护管理、检测检验管理、缺陷/故障管理、维修计划管理。3.2.1运行监测管理。运行监测主要实现对主要设备运行数据的维护、实时状态的监测及统计分析。在设备维护的过程中，力求达到的一个目标是实现对设备状态进行有效控制，而实现对设备的有效控制是困扰设备维护人员的一个难题。通过对现场设备故障分析，发现绝大多数的设备出现异常不会是一个瞬间过程，如果能在设备劣化过程中对异常进行控制，那么就能对设备的状态进行有效控制，减少异常停机几率。在系统中采集到的设备的温度、压力、电流、电压等数据，通过对一段时间的数据做对比分析，对设备的状态进行科学的判断，可以发现设备的劣化趋势，尽早采取措施，避免故障发生。运行监测管理通过设备台账个性化参数的配置，实现实施单位根据实际情况对设备的产量、里程、运行小时数等设备运行数据及设备实时状态（需与实施单位设备数据统一服务接口集成）的数据获取、监测及统计分析，如图2所示。3.2.2点巡检管理。设备点巡检是设备管理的基础工作，利用人的感官或简单的仪表工具，按照标准定点、定期对设备进行检查，如图3所示。本着规范标准，量化管理，科学评价，方便易用，快速实施的原则，对设备点巡检信息化做了有针对性的设计；机电管理部门制定点巡检标准模板，各车间段队根据业务实际维护需要点巡检的设备，维护设备时关联点巡检标准模板，根据需要制定点巡检路线、维护点巡检例外时间；系统根据点巡检标准、点巡检设备、点巡检线路、例外时间等规则自动生成点巡检任务，技术员或班组长根据业务需要可手工生成点巡检任务；点巡检人员依据系统中生成的点巡检任务及要求，辅以移动端利用感官或简单的仪表工具进行点巡检工作，找出设备的异状，发现问题后及时以文字描述、现场照片、现场视频、语音等多种方式采集现场异常信息，上传系统，给设备管理人员和维修人员提供第一手资料，以便在诊断故障和维修时予以参考，快速查明故障原因提出消除缺陷故障的措施，保持设备性能稳定，提高设备效率。同时通过一段时间内点检实绩的趋势分析，判断设备的劣化趋势，为维护准备和安排检修计划提供支持，通过对设备的及时维护，降低缺陷故障的发生率。通过手机与（RFID、二维码）等识别技术相结合，巡检人员可实时查看巡检设备位置，系统自动记录巡检人员的巡检位置，解决了传统巡检方式受气候条件、环境因素、责任心等多方面因素的制约，巡检质量和到位率无法保证，设备隐患不能及时发现，容易引发设备故障的问题，为企业带来切实的效益。3.2.3保养维护管理。生产企业能够连续、稳定的生产，靠的是设备的正常运转，通过加强保养维护管理，保持设备处于良好的技术状态，才能保证设备的安全稳定高效运行，如图4所示。系统可针对不同设备分类、规格型号制定和维护本单位的保养维护标准，保养标准主要包括保养编号、保养对象、保养内容、保养类型、保养工种、保养级别，保养级别类型，其中保养级别类型包括：运行时间、运行里程、产量、日历时间等，即可以依据设备的运行小时数、运行里程、产量，也可以依据日历时间去进行不同级别的保养。各设备使用部门根据业务实际，维护需要定期保养的设备，关联保养模板中制定的标准、各车间段队可根据设备的工况修改保养级别和增补标准，可以根据业务需要灵活定义是否对设备的保养结果进行审核确认；指定设备保养的执行单位和执行部门、保养人员以及各工种、保养级别上次保养时间等内容。各设备使用部门在月底编制下个月的月保养计划，系统根据保养设备、保养级别、保养工种、设备运行数据（运行时间、运行里程）等自动生成月保养明细建议计划，在计划保养时间到达前（提前天数可根据业务实际进行定义）自动生成到日保养计划；如需提前保养可从已编制的月保养计划中选择，也可以手工生成临时保养任务，系统支持移动终端APP执行保养任务，支持扫描二维码或RFID标签进行保养，移动端支持离线保养，在有网时下载任务，离线执行，数据保存在移动端，有网时再把数据上传服务器。保养人员依据系统中生成的任务及要求，对设备进行保养，一旦发现问题可通过移动端拍照、录像、录音等一种或多种方式采集现场异常信息，并且必须对异常情况进行文字描述，以便设备管理人员和维修人员在消缺处理时得到第一手资料，在诊断故障和维修时参考。通过系统的使用，可提高保养业务质量，为设备安全稳定运行打下坚实基础，整体提升保养人员标准化工作意识，并且根据设备工况和现场实际情况，对保养标准进行优化调整，实现保养标准的PDCA过程。3.2.4检测检验管理。检测检验指通过对设备或系统的测定，将测定结果与质量标准进行比对，作出合格与否的判定，如图5所示。为保证设备或系统的安全运行，定期按照检验标准要求，对系统性能、特种设备、车辆、油脂、仪器仪表、绝缘工器具、煤矿主要机电设备性能检测、电气设备春防试验、防雷装置检测等进行检测检验，对发现的设备异常问题，进行及时消缺处理，可以有效避免发生事故、减少经济损失。由于检测检验的特殊性，在信息化时做了针对性的设计，系统主要包括检测检验项目的维护、检测检验任务申请、审核、执行、结果管理、定期提醒等，并与缺陷故障管理业务进行集成，实现了检测检验业务的闭环管理；在完成特种设备检测检验业务的基础上形成特种设备台账。通过检验项目管理功能建立检验台账，把具有固定周期的且需要持续按照周期开展检验工作的设备、系统或项目在检验项目中进行维护，形成检验台账。比如特种设备的检测、设备或系统的性能测定等。通过检验项目管理，系统根据检验项目中维护的上次检测时间、检测周期、提前提醒时间在到期前自动生成检验任务，并提醒检测负责人及时进行检测检验，可有效避免检测不及时的情况；同时形成特种设备台账，对于特种设备比如锅炉、电梯、压力容器等等这些设备，可以根据本公司的业务需要灵活配置相关参数，录入的数据形成特种设备台账，并自动形成特种设备台账报表。3.2.5缺陷故障管理。缺陷是指设备出现了性能、零部件及消耗指标偏离了原设计标准或规定要求，设备仍可运行，安全评估风险低；故障是指设备失去或降低了其规定功能，设备无法正常运行，安全评估风险中级及以上，需停机维修。缺陷/故障管理实现了对点巡检、保养、检验、监测报警和日常检查过程中发现的设备或功能位置的缺陷故障从提报、审核、确认、处理、信息完善到关闭的闭环管理；实现了故障体系的统一管理及应用；缺陷故障的全过程管理都可以通过移动端扫描二维码、RFID或手工选择设备来完成，提高了响应速度和现场处理问题、解决问题的效率，如图6所示。故障管理解决方案在现场发现缺陷故障时，通过移动端及时以文字描述、现场照片、现场视频、语音等多种方式采集现场异常信息，上传系统，以便设备管理人员和维修人员得到第一手资料，作为诊断故障和维修时有价值的参考依据，确认是缺陷还是故障、是否停机、是否立即处理、判断故障发生的部位、预判故障原因等，在确认时关联故障体系；如不需立即处理，可推送到周检修计划中进行维修处理；如需立即处理，则生成故障通知单，需要领料则生成工单领取维修需要的物料，不需要领料则直接维修，维修完成后由故障信息完善人员完善故障信息，记录故障完成时间、故障损坏情况、故障处理过程、故障原因分析等信息，提交后关闭缺陷故障，完成的缺陷故障记录形成故障知识库，让好的经验与做法得到传承，把经验融合到系统中，为后续遇到类似故障时提供参考，从而提高故障处理的效率，通过分析、采取措施减少类似故障的发生、保证设备的安全高效运行。3.2.6维修计划管理。维修计划管理包括：设备、大型部件的维修计划提报、汇总、审核；计划周期类型包括：年、季、月、周维刘树彩等：信息化在煤矿机电设备运行与维护管理中的应用修计划。维修计划类型包含：预防性检修、周期性检修、小修等计划性检修和临时性检修、零小检修、故障修等状态检修，具体的检修计划类型可根据各单位的实际业务进行灵活配置，如图7所示。计划关闭计划编制计划汇总下达维修工单执行现场维修验收子分公司下属单位职能部门/区队车间cMES机电模块ERP系统计划审核/下达计划信息工单完工信息子分公司职能部门子分公司下属物资公司创建维修工单工单关闭物料发货图7维修计划管理解决方案对于周期性的检修，可以做成模板，内容主要包括检修的设备、检修项目、检修内容、上次检修时间、检修周期、检修周期类型、检修负责人等；系统根据检修计划配置自动滚动计划，到期生成计划并提醒用户执行计划，用户根据实际情况添加跟执行相关的内容，本次计划执行后，系统自动回写实际检修时间，开启下一次检修计划的自动生成。子分公司下属单位各区队车间根据业务实际编制月度检修计划，内部审核通过后系统根据各单位设定的生成规则，自动生成周检修计划（执行计划），典型情况有两种：①无需上报子分公司审核的计划项目推送到周检修计划（即：检修计划执行）生成检修任务，创建维修工单，完成领料出库直至维修作业完成，从而实现检修任务的用料管理、人员管理、费用管理。②需要子分公司审核的计划项目由公司职能部门审核并下达检修时间，创建维修工单，完成领料出库直至维修作业完成，从而实现检修任务的用料管理、人员管理、费用管理。

4信息化在设备运行维护中的应用效果

设备运行与维护管理信息化使企业实现设备运行的线上管理，实现设备运行与维护管理的标准化、自动化、可视化、透明化。（1）实现保养、检验、点巡检任务、维修计划的自动生成、自动推送、定期提醒、循环执行，有效减少了漏检、漏保养、过期检修、过期检测的情况，提高了工作效率。（2）规范了设备运行维护管理，促进了设备利用率、减少设备突发故障，确保了设备安全、受控运行。（3）实现设备相关业务协同管理；通过与ERPPM的紧密集成，获取设备基本信息、故障体系、工单信息，设备检修计划信息、保养计划信息、缺陷故障信息、设备运行信息上传到ERPPM设备管理系统，形成双向数据的自动传输，保证了数据一致性、提高工作效率，实现了机电业务的协同，同时为ERP设备管理系统提供可靠的设备运行数据支撑。（4）通过对设备运行、维护过程的控制，提升设备管理各环节的透明度，填补了生产现场到管理层间的“信息鸿沟”，为设备使用和维护策略的优化和再调整提供了可以信赖的决策依据。（5）缺陷故障记录在系统中形成故障知识库，设备管理人员和维修人员随时查阅以前的故障处理及维修信息，让好的经验与做法得到传承，把经验融合到系统中，为后续遇到类似故障时提供参考，从而提高故障处理的效率；通过不同维度的统计分析，分析出哪台设备容易发生故障，同一类型的设备哪个部位容易发生故障，哪个原因最容易导致故障等找出故障的发生规律，以便突出重点采取对策、减少类似故障的发生，以降低设备的故障率，保证设备的安全高效运行。通过不断完善设备故障知识库、运行知识库，提高现场处理和解决问题的能力和效率，有效指导设备保养、维修工作。（6）通过消息提醒、短信提醒、邮件提醒、语音提醒等多种提醒方式，提醒用户及时办理业务，有效杜绝了工作遗漏和过期的问题。

5结束语

设备运行维护管理以cMES机电管理系统为载体，已先后在国家能源集团的神东煤炭集团、准能集团、宁夏煤业、神宝能源等煤矿单位进行了推广实施，规范了设备运行维护管理，实现了设备相关业务的协同管理，提高了工作效率，促进了设备利用率、减少设备突发故障，确保了设备安全、受控运行，提高了煤矿企业的经济效益。目前，该运行维护管理模式正在向集团其他煤炭子分公司推广应用。

作者:刘树彩 周爱平 邵春英  单位:1.神华和利时信息技术有限公司 2.国家能源集团煤炭与运输产业管理部