編譯 | 二丫

多年來(lái)，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、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(zhuān)業(yè)知識，可以精準施策，以完美適配所有作業(yè)需求，從而能夠自信地規劃和落實(shí)更重要的資產(chǎn)優(yōu)化與作業(yè)提效方案。

許多維護策略都已完備地記錄在案，用于更好地管理資產(chǎn)。常規方案通常是計劃例行維護，也就是按照設備制造商建議的時(shí)間間隔進(jìn)行維護。如果管理得當，會(huì )按照時(shí)間或某些性能參數規劃預防性維護，若沒(méi)有成功實(shí)施，則可能會(huì )演變?yōu)楸粍?dòng)故障與修復方案，進(jìn)而導致作業(yè)中斷。

盡管機會(huì )很多，但制造業(yè)與能源行業(yè)的許多公司仍在基礎資產(chǎn)上使用反應性、預防性維護制度。盡管各種研究表明，預防性維護僅適用于18%的工廠(chǎng)設備，但這些公司仍將資金投入到基于時(shí)間的維護上。對其余82%的設備進(jìn)行預防性維護，實(shí)際上可能反而會(huì )導致故障。

實(shí)際上，在維護方面并沒(méi)有所謂的萬(wàn)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(jì)效管理進(jìn)程中的位置，然后根據每個(gè)工廠(chǎng)的作業(yè)場(chǎng)景、設備每個(gè)部分的作用（潛在失效方式、對整個(gè)流程性能或設備利用率的重要性），為這些資產(chǎn)或設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，就可將適合的系統部署到位。從軟件和技術(shù)、人員和流程等方面的系統角度來(lái)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測性維護。

因此，一旦完成了“可靠性基礎”，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，那應該從何處開(kāi)始部署預測性維護策略呢？

第一步是要了解流程與設備的現狀?！澳銦o(wú)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)的現狀。這可能需要獲取工廠(chǎng)層面的已有數據，并將這些數據可視化，以用于制定有效決策。

公司可以將這些數據與IT、維護管理系統層面的數據結合起來(lái)，以更好地了解維護記錄與工廠(chǎng)狀況。在這種情況下，關(guān)鍵是獲取以前丟失的數據，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，并根據這些數據做出決策。

挪威油氣公司OKEA的數字化轉型之旅的首個(gè)基石是在Draugen石油平臺上使用的ABB Ability EdgeInsight系統。該解決方案以不到1秒的延遲，提供了從控制系統到云端的實(shí)時(shí)數據流。OKEA公司能夠利用云端的儀表板，結合實(shí)時(shí)生產(chǎn)數據與KPI數據，監控他們的生產(chǎn)情況。這種邊緣解決方案使實(shí)時(shí)數據易于獲取，有助于作業(yè)者隨時(shí)隨地訪(fǎng)問(wèn)這些數據。它還大幅縮短了不同用戶(hù)諸多案例的價(jià)值體現時(shí)間，包括預測性維護。

ABB Ability EdgeInsight系統能夠獲取現場(chǎng)設備、網(wǎng)關(guān)以及作業(yè)系統的可編程控制器的數據。然后，它將各種現場(chǎng)協(xié)議轉換為統一的標準通信協(xié)議，并將標準化結果提供給IT基礎設施，同時(shí)確保不訪(fǎng)問(wèn)現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )，保障關(guān)鍵作業(yè)系統的安全。

一旦實(shí)現數據可見(jiàn)，下一步就是彌補工廠(chǎng)關(guān)鍵資產(chǎn)中可能會(huì )缺少信息的任何缺口。在這里可以添加額外的數據點(diǎn)，以更深入了解資產(chǎn)狀況?？蓪⒋罅總鞲衅靼惭b在電氣設備、旋轉設備以及其他工廠(chǎng)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相連的形式，也可以是完全獨立的系統，可根據資產(chǎn)的狀況做出明智決策。

許多傳感器可以彌補數據缺口。ABB Ability傳感器將傳統的電機、泵與軸承轉化為無(wú)線(xiàn)連接的智能設備。它從設備表面測量關(guān)鍵參數，可用于獲取機器狀況與性能的相關(guān)有效信息，使用戶(hù)能夠識別系統內的低效率，減少作業(yè)與維護的相關(guān)風(fēng)險。

狀態(tài)監測系統可對非關(guān)鍵電機與旋轉設備進(jìn)行自動(dòng)、無(wú)線(xiàn)監測。它有助于檢測可能導致設備故障與停產(chǎn)的機器振動(dòng)和異常溫度。用戶(hù)可以遠程訪(fǎng)問(wèn)該系統提供的信息。借助無(wú)線(xiàn)功能，該系統可輕松安裝在現有基礎設施上，不會(huì )造成任何額外停工。此外，設計、規劃、材料與安裝成本都低于傳統的有線(xiàn)解決方案。

Goliat油田是油氣行業(yè)受益于無(wú)線(xiàn)監控維護的典型案例。它是挪威巴倫支海地區的一個(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、最復雜的圓筒形FPSO，并采用了最先進(jìn)的建造技術(shù)，以應對在北極環(huán)境中作業(yè)的技術(shù)挑戰。Goliat的容量為100萬(wàn)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)的最新監測技術(shù)，它將對環(huán)境產(chǎn)生最小的影響。

其中一項先進(jìn)技術(shù)是應用于Goliat的旋轉機械裝置組（從渦輪機到壓縮機和柴油發(fā)電機）的無(wú)線(xiàn)監控系統。該狀態(tài)監測系統的應用范圍也擴展至整個(gè)電氣系統，包括變壓器、配電盤(pán)、驅動(dòng)器、HVAC、電纜以及海底系統等。同時(shí)，密切監測了對安全、可靠運行至關(guān)重要的整個(gè)船舶系統，如卸貨站、船體結構與起重機系統，設備模型監測當前性能與當前參數預期性能，并指出潛在或實(shí)際偏差。發(fā)送設備故障、事件與警告至狀態(tài)監測系統，并通知作業(yè)者建議維護的區域。 

當涉及從傳統設備獲取信息時(shí)，邊緣設備再次發(fā)揮了關(guān)鍵作用。ABB Ability Genix APM Predict擁有整體數據集，是一種用于收集、分析這些數據的軟件解決方案。Genix APM Predict從不同系統中收集實(shí)時(shí)狀態(tài)數據，并將其展現在單個(gè)儀表板中，因此用戶(hù)就可同時(shí)獲得設備健康數據與作業(yè)情況，從而節約行動(dòng)時(shí)間。

這是過(guò)渡到預測性維護策略的有效方法。它使控制室內外的用戶(hù)都能即時(shí)、安全地獲取他們所需的設備數據，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)監測在德國化學(xué)公司BASF改善其維護作業(yè)的過(guò)程中起著(zhù)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(dòng)收集的信息并不能提供足夠多的當前狀態(tài)退化或潛在故障相關(guān)的在線(xiàn)信息。旋轉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(jìn)一步提高工廠(chǎng)的整體可用性、可靠性與作業(yè)效率。

為了克服這個(gè)問(wèn)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，適用于旋轉機械裝置的機組管理。該方案運行復雜的機組診斷算法，以改善整個(gè)機組的運作。借助這個(gè)系統，BASF公司通過(guò)ABB Ability系統上運行的分析算法，可輕松評價(jià)工廠(chǎng)中每個(gè)組件的狀態(tài)。這反過(guò)來(lái)又為BASF公司提供了足夠信息來(lái)監控設備，并識別機器中即將出現的問(wèn)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(jìn)預測性維護提供了替代方案。

許多預測性維護方法都采用純數據科學(xué)方法進(jìn)行預測性分析。使用機器學(xué)習與基于模型分析相結合的方法或更加有效。這樣做可以將實(shí)際性能與預期性能進(jìn)行比較。通過(guò)對比各工廠(chǎng)的機組，不僅可以預測故障的發(fā)生概率，還可以預測故障的發(fā)生時(shí)間。協(xié)助分析以確定根本原因，并制定適當的措施方案，以恢復正常狀態(tài)。

ABB Ability Genix APM采用了這種方法。該軟件的核心是專(zhuān)家開(kāi)發(fā)的久經(jīng)驗證的模型，通過(guò)預測分析提供診斷，以便及早發(fā)現設備問(wèn)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(chǎng)健康狀態(tài)的數據，來(lái)配置設備的統計模型。設備涵蓋物理模型中定義的組件、裝置與系統。然后使用啟發(fā)式信息（如果有的話(huà)）來(lái)補充機器學(xué)習算法，以實(shí)現“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(lái)表達。

這套在線(xiàn)系統不斷檢查工廠(chǎng)的現狀。這些實(shí)時(shí)信號可以來(lái)自任何來(lái)源，通常來(lái)自分布式控制系統（DCS）、狀態(tài)監測以及其他自動(dòng)化系統。這些數據與脫機訓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（KDI）、每個(gè)故障模式的關(guān)鍵故障指標（KFI）以及設備效率相關(guān)的關(guān)鍵性能指標（KPI）的形式向用戶(hù)提供總結信息。除了這些指標外，基于網(wǎng)頁(yè)端的用戶(hù)界面還提供了詳盡的分析工具，例如圖表、匯總統計指標、未來(lái)指標預測等。由于機器學(xué)習模型和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(mén)以及許多應用。

ABB與意大利Enel Green Power水電站的合作提供了創(chuàng )新型預測性維護解決方案，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，將三分之一的機組從基于時(shí)間的維護改進(jìn)為基于狀態(tài)的預測性維護。

自2018年初以來(lái)，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(chǎng)內開(kāi)展了試點(diǎn)項目，共同開(kāi)發(fā)、測試了先進(jìn)的預測性維護方案，其中包括那不勒斯附近的千兆瓦電廠(chǎng)Presenzano。該方案擁有數字軟件技術(shù)與服務(wù)，將分析超過(guò)19萬(wàn)個(gè)信號，部署大約800個(gè)數字資產(chǎn)模型，旨在通過(guò)預測性維護改善工廠(chǎng)的生產(chǎn)業(yè)績(jì)，減少意外故障，實(shí)現更有效的計劃性維護作業(yè)。該整合預計將節約機組維護成本，提高工廠(chǎng)生產(chǎn)力，可靠性的增加預計將對作業(yè)支出產(chǎn)生重大影響，整個(gè)機組的維護成本將節省10%，發(fā)電量將增加2%。

在維護過(guò)程達到這一階段后，下一步就是利用關(guān)鍵的統計數據來(lái)規劃與擴展整個(gè)機組或企業(yè)，以實(shí)現真正的節約和優(yōu)化。預測性分析和資產(chǎn)性能映射方案能夠監測、分析、規劃與執行優(yōu)化的管理策略。

它們可以鏈接至其他系統，如人力管理或企業(yè)整體管理方案。針對客戶(hù)面臨的特定資產(chǎn)或問(wèn)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)管理體系標準。

始于此，維護策略的目標將是發(fā)展為規范的維護制度。在這種情況下，就像預測性維護一樣，其基礎是先進(jìn)的分析技術(shù)，它將指導維護作業(yè)，但附加的好處是，它可以根據信息采取行動(dòng)，而不僅僅是提出建議。它可以監測傳感器的讀數，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(chǎng)（奇姆肯特煉油廠(chǎng)）實(shí)施了資產(chǎn)績(jì)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）系統互聯(lián)的更強大的可靠性管理。數字化工廠(chǎng)平臺，加上專(zhuān)業(yè)的咨詢(xún)服務(wù)，將改善作業(yè)與維護關(guān)鍵設備相關(guān)的業(yè)務(wù)流程。該項目的實(shí)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(chǎng)作業(yè)、流程與資產(chǎn)知識。ABB公司在幫助客戶(hù)進(jìn)行維護方面已擁有數十年的經(jīng)驗，雖然解決這些問(wèn)題的個(gè)別方案已經(jīng)改變，但可靠性工程的核心基礎并沒(méi)有改變。

為達到可靠性要求的最高標準，無(wú)論應用多么先進(jìn)的技術(shù)，公司都不能忽視人的重要作用。工廠(chǎng)需要形成一種以可靠性為中心的文化氛圍，讓每個(gè)人都認識到他們的個(gè)人責任，就像廣泛認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參與到識別、理解、應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(lài)的流程、系統與工作關(guān)系。高水平的設備可靠性有望提高安全、環(huán)保與生產(chǎn)效益。從了解（評估）當前狀態(tài)、建立改進(jìn)團隊、增加-檢查-調整優(yōu)化流程到能力開(kāi)發(fā)，這一整套過(guò)程將確保形成可靠性?xún)?yōu)化制度，并獲得收益。

卓越的可靠性是過(guò)程，而不是終點(diǎn)。組織機構若采用這套方法，將能夠更好地持續優(yōu)化作業(yè)，延長(cháng)正常作業(yè)時(shí)間。業(yè)務(wù)與技術(shù)正在不斷變化。您將如何規劃未來(lái)的預測性維護之路呢？