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、強大的計算能力（包括云計算與邊緣計算）、機器學(xué)習(xí)、高級分析技術(shù)的推動下，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)劃和落實更重要的資產(chǎn)優(yōu)化與作業(yè)提效方案。

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

盡管機會很多，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)防性維護制度。盡管各種研究表明，預(yù)防性維護僅適用于18%的工廠設(shè)備，但這些公司仍將資金投入到基于時間的維護上。對其余82%的設(shè)備進行預(yù)防性維護，實際上可能反而會導(dǎo)致故障。

實際上，在維護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)績效管理進程中的位置，然后根據(jù)每個工廠的作業(yè)場景、設(shè)備每個部分的作用（潛在失效方式、對整個流程性能或設(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。

因此，一旦完成了“可靠性基礎(chǔ)”，即知曉關(guān)鍵性、故障機制、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)到云端的實時數(shù)據(jù)流。OKEA公司能夠利用云端的儀表板，結(jié)合實時生產(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時數(shù)據(jù)易于獲取，有助于作業(yè)者隨時隨地訪問這些數(shù)據(jù)。它還大幅縮短了不同用戶諸多案例的價值體現(xiàn)時間，包括預(yù)測性維護。

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。

一旦實現(xiàn)數(shù)據(jù)可見，下一步就是彌補工廠關(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，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數(shù)據(jù)缺口。ABB Ability傳感器將傳統(tǒng)的電機、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)與維護的相關(guān)風(fēng)險。

狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可對非關(guān)鍵電機與旋轉(zhuǎn)設(shè)備進行自動、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)的機器振動和異常溫度。用戶可以遠程訪問該系統(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、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)控維護的典型案例。它是挪威巴倫支海地區(qū)的一個海上油田，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。

其中一項先進技術(shù)是應(yīng)用于Goliat的旋轉(zhuǎn)機械裝置組（從渦輪機到壓縮機和柴油發(fā)電機）的無線監(jiān)控系統(tǒng)。該狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也擴展至整個電氣系統(tǒng)，包括變壓器、配電盤、驅(qū)動器、HVAC、電纜以及海底系統(tǒng)等。同時，密切監(jiān)測了對安全、可靠運行至關(guān)重要的整個船舶系統(tǒng)，如卸貨站、船體結(jié)構(gòu)與起重機系統(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)者建議維護的區(qū)域。 

當(dāng)涉及從傳統(tǒng)設(shè)備獲取信息時，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)中收集實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將其展現(xiàn)在單個儀表板中，因此用戶就可同時獲得設(shè)備健康數(shù)據(jù)與作業(yè)情況，從而節(jié)約行動時間。

這是過渡到預(yù)測性維護策略的有效方法。它使控制室內(nèi)外的用戶都能即時、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)鍵的低壓電機與泵，在日常維護中都是依靠人工檢查。然而，手動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)機械裝置的機組管理已被BASF公司確定為一項協(xié)同創(chuàng)新舉措，這將有助于進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)機械裝置的機組管理。該方案運行復(fù)雜的機組診斷算法，以改善整個機組的運作。借助這個系統(tǒng)，BASF公司通過ABB Ability系統(tǒng)上運行的分析算法，可輕松評價工廠中每個組件的狀態(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)化維護作業(yè)，從而為推進預(yù)測性維護提供了替代方案。

許多預(yù)測性維護方法都采用純數(shù)據(jù)科學(xué)方法進行預(yù)測性分析。使用機器學(xué)習(xí)與基于模型分析相結(jié)合的方法或更加有效。這樣做可以將實際性能與預(yù)期性能進行比較。通過對比各工廠的機組，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）來補充機器學(xué)習(xí)算法，以實現(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。

這套在線系統(tǒng)不斷檢查工廠的現(xiàn)狀。這些實時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)測以及其他自動化系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)與脫機訓(xùn)練中獲得的特征模型進行比較，然后以每個信號的關(guān)鍵診斷指標(biāo)（KDI）、每個故障模式的關(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)計指標(biāo)、未來指標(biāo)預(yù)測等。由于機器學(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)測性維護解決方案，降低了維護成本，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)，將三分之一的機組從基于時間的維護改進為基于狀態(tài)的預(yù)測性維護。

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)開展了試點項目，共同開發(fā)、測試了先進的預(yù)測性維護方案，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19萬個信號，部署大約800個數(shù)字資產(chǎn)模型，旨在通過預(yù)測性維護改善工廠的生產(chǎn)業(yè)績，減少意外故障，實現(xiàn)更有效的計劃性維護作業(yè)。該整合預(yù)計將節(jié)約機組維護成本，提高工廠生產(chǎn)力，可靠性的增加預(yù)計將對作業(yè)支出產(chǎn)生重大影響，整個機組的維護成本將節(jié)省10%，發(fā)電量將增加2%。

在維護過程達到這一階段后，下一步就是利用關(guān)鍵的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來規(guī)劃與擴展整個機組或企業(yè)，以實現(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，維護策略的目標(biāo)將是發(fā)展為規(guī)范的維護制度。在這種情況下，就像預(yù)測性維護一樣，其基礎(chǔ)是先進的分析技術(shù)，它將指導(dǎo)維護作業(yè)，但附加的好處是，它可以根據(jù)信息采取行動，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）實施了資產(chǎn)績效管理方案，獲得多項新能力，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)與維護關(guān)鍵設(shè)備相關(guān)的業(yè)務(wù)流程。該項目的實施將把計劃維護停機頻次從每年減少一次降至每三年一次。

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

為達到可靠性要求的最高標(biāo)準(zhǔn)，無論應(yīng)用多么先進的技術(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，讓每個人都認(rèn)識到他們的個人責(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踐中。

各崗位、各層級員工都致力于改進他們所依賴的流程、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)、建立改進團隊、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。組織機構(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)測性維護之路呢？