面向設(shè)備生產(chǎn)廠商的MRO系統(tǒng)研究

臺(tái)毅卓，喬鋼柱，張建華

(太原科技大學(xué)工業(yè)與系統(tǒng)工程研究所，太原 030024)

面向設(shè)備生產(chǎn)廠商的MRO系統(tǒng)研究

臺(tái)毅卓，喬鋼柱，張建華

(太原科技大學(xué)工業(yè)與系統(tǒng)工程研究所，太原 030024)

為了提高設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的制造服務(wù)能力與維修效率，通過(guò)分析維護(hù)、維修和大修(MRO)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，針對(duì)現(xiàn)有維護(hù)、維修和大修系統(tǒng)中維修模型單一、不能實(shí)時(shí)決策等問(wèn)題本文提出了一個(gè)系統(tǒng)框架予以解決。在此框架基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了功能模塊設(shè)計(jì)，最后通過(guò)對(duì)維護(hù)、維修和大修的業(yè)務(wù)流程的分析確定了模塊間業(yè)務(wù)聯(lián)系及系統(tǒng)的業(yè)務(wù)模型。

維護(hù)、維修和大修;業(yè)務(wù)需求;系統(tǒng)框架;功能模塊設(shè)計(jì);業(yè)務(wù)流程

隨著世界經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，制造業(yè)的發(fā)展也越來(lái)越成熟。由于銷售競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，制造服務(wù)逐漸成為設(shè)備生產(chǎn)廠商新的競(jìng)爭(zhēng)手段與盈利方式［1］。優(yōu)秀的售后服務(wù)不僅可以給企業(yè)帶來(lái)豐厚的利潤(rùn)，幫助企業(yè)爭(zhēng)取客戶、占領(lǐng)市場(chǎng)，還能為企業(yè)生產(chǎn)提供有效的市場(chǎng)反饋。設(shè)備維修作為售后服務(wù)的重要組成部分，成為生產(chǎn)廠商必須重視的業(yè)務(wù)。我國(guó)目前設(shè)備維修主要還是由使用企業(yè)承擔(dān)，投入大，效率低［2］，因此完整的售后服務(wù)也是設(shè)備購(gòu)買者選擇產(chǎn)品的重要因素。

MRO(Maintenance，Repair and Overhaul/Operations)是產(chǎn)品在使用階段所進(jìn)行的各種維護(hù)、維修、大修等制造服務(wù)活動(dòng)的總稱［3］。MRO系統(tǒng)可以管理維修所需要的物料，還可以有效的幫助企業(yè)管理設(shè)備的維護(hù)、維修與大修相關(guān)的業(yè)務(wù)［4］。MRO軟件的發(fā)展經(jīng)過(guò)了手工電子文檔管理，零散的維修數(shù)據(jù)管理，衍生的MRO管理系統(tǒng)，面向全生命周期的MRO支持系統(tǒng)四個(gè)階段。我國(guó)仍然有很多企業(yè)采用手工電子文檔的管理方式。而面對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，功能越來(lái)越完善的情況，MRO系統(tǒng)的業(yè)務(wù)也趨向于多元化與復(fù)雜化。

十七大報(bào)告中將工業(yè)化與信息化融合，即“兩化融合”，確立為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的目標(biāo)，因此研發(fā)以提高裝備制造企業(yè)服務(wù)能力為目的的MRO支持系統(tǒng)是非常有必要的。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有比較成熟的MRO支持系統(tǒng)，這些產(chǎn)品雖然具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但仍有一些局限性，例如存在維修模型單一，很少考慮設(shè)備狀態(tài)，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)決策等缺點(diǎn)［5］。所以，在設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上建立適合服務(wù)型生產(chǎn)企業(yè)的MRO支持系統(tǒng)，可以幫助設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)更好的為設(shè)備使用者服務(wù)。

本文分析了面向設(shè)備生產(chǎn)廠商的MRO系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，提出一種MRO系統(tǒng)框架，并將系統(tǒng)進(jìn)行了功能模塊的設(shè)計(jì)，最后用業(yè)務(wù)流程展示了系統(tǒng)的功能模塊是如何聯(lián)系在一起工作的。

1 業(yè)務(wù)需求

MRO系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)是對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)與維修。目前主要的維修方式有以下三種:事后維修，是指在設(shè)備出現(xiàn)故障以后進(jìn)行的維修;定期維修，維修人員按照制定的計(jì)劃或者條件對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修;狀態(tài)維修，根據(jù)實(shí)時(shí)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對(duì)設(shè)備的狀態(tài)做出判斷與預(yù)測(cè)，然后制定維修計(jì)劃。事后維修是被動(dòng)的維修方式，定期維修是一種主動(dòng)地維修方式，但是不能對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行預(yù)防，而狀態(tài)維修是一種有效地主動(dòng)維修手段［6］。

在狀態(tài)維修的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析MRO系統(tǒng)的整體業(yè)務(wù)可以得出以下需求:

(1)狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷。傳統(tǒng)的MRO系統(tǒng)有著缺乏預(yù)警的缺點(diǎn)，為了避免維修費(fèi)用高的關(guān)鍵部件出現(xiàn)故障，引入狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷，通過(guò)分析關(guān)鍵部件的狀態(tài)參數(shù)可以實(shí)時(shí)觀察部件的運(yùn)行狀態(tài)，以便在部件損壞前進(jìn)行維護(hù)。

(2)維修策略配置。被監(jiān)控設(shè)備在使用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同的故障，不同的故障有對(duì)應(yīng)的維修方案，因此需要通過(guò)維修策略配置來(lái)為不同的故障狀況選擇合適的維修方案。

(3)維修資源管理。需要對(duì)維修所需的人力、物料與維修工具等資源進(jìn)行管理，才能保證出現(xiàn)多個(gè)維修需求時(shí)，通過(guò)維修計(jì)劃的調(diào)度使維修資源合理分配，防止資源短缺，達(dá)到順利維修的目的。

(4)維修計(jì)劃與維修執(zhí)行的優(yōu)化。合理的維修計(jì)劃與規(guī)范化的維修執(zhí)行對(duì)降低企業(yè)維修成本，提高維修質(zhì)量有很大的幫助。

(5)維修文檔與知識(shí)管理。在運(yùn)行、維修中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷是對(duì)設(shè)備生產(chǎn)廠商的重要信息反饋，是產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)升級(jí)與性能改善的重要依據(jù)［7］。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)框架

由于MRO系統(tǒng)的業(yè)務(wù)復(fù)雜，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)會(huì)涉及到不同的領(lǐng)域，因此需要將整個(gè)系統(tǒng)劃分為多個(gè)子系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)，然后通過(guò)系統(tǒng)框架將子系統(tǒng)進(jìn)行整合。系統(tǒng)框架不僅為系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者提供整體的視角來(lái)分析模塊，而且展示了各個(gè)子系統(tǒng)的作用以及它們之間的關(guān)系，為子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供幫助［8］。

根據(jù)前文對(duì)MRO系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求的分析，本節(jié)提出了MRO系統(tǒng)的整體框架。如圖1所示。

2.2 模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)上文描述的系統(tǒng)框架，將MRO系統(tǒng)分為以下功能模塊以方便系統(tǒng)的使用者進(jìn)行業(yè)務(wù)管理。

(1)設(shè)備運(yùn)行管理模塊

設(shè)備運(yùn)行管理是對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行管理。分析設(shè)備的健康狀態(tài)，對(duì)設(shè)備的健康趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)，為設(shè)備的維修提供故障依據(jù)。

設(shè)備運(yùn)行管理分為遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷兩部分:遠(yuǎn)程監(jiān)控是在設(shè)備的合適位置安裝傳感器，采集被監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，傳輸?shù)椒?wù)器端進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。故障診斷是將采集到的信號(hào)根據(jù)自身不同的數(shù)據(jù)類型做出對(duì)應(yīng)的處理，判斷被監(jiān)控設(shè)備是否故障及故障類型，并對(duì)設(shè)備的運(yùn)行趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)。

(2)維修維護(hù)管理模塊

維修維護(hù)管理是發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障后對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修維護(hù)的管理。分為維修方案管理、維修過(guò)程管理。

維修方案管理是根據(jù)設(shè)備健康狀態(tài)用適當(dāng)?shù)木S修方案進(jìn)行維修。一個(gè)維修方案中的數(shù)據(jù)包括:人力資源中本次維修所涉及的人員，部件管理中本次維修所涉及的部件，本次維修所需要的時(shí)間以及設(shè)備的故障形式，常見(jiàn)的故障形式有變形失效，斷裂失效，腐蝕失效，磨損等。

維修過(guò)程管理包括三部分:維修計(jì)劃管理，根據(jù)設(shè)備的故障狀況制定的維修計(jì)劃。維修執(zhí)行管理，根據(jù)維修計(jì)劃與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際狀況對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修。維修報(bào)告管理，對(duì)本次維修的情況書(shū)寫(xiě)文字報(bào)告。

圖1 系統(tǒng)框架Fig.1 System Framework

(3)備件管理模塊

備件管理分為備件信息管理與備件訂單管理兩部分。備件信息管理，記錄備件的名稱、型號(hào)、數(shù)量、入庫(kù)出庫(kù)等信息。備件訂單管理，記錄備件訂單的目標(biāo)設(shè)備、時(shí)間、訂單的完成情況等信息。

(4)維修BOM管理模塊

BOM(Bill of Material)，物料清單是描述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一種方式，用來(lái)表示產(chǎn)品及其部件之間關(guān)系，通常采用樹(shù)形結(jié)構(gòu)表示。根據(jù)不同的用途，有設(shè)計(jì)BOM、生產(chǎn)BOM、維修BOM等類型。

維修BOM用來(lái)管理每個(gè)設(shè)備的部件組成與部件間的關(guān)系，以及設(shè)備的維修信息［9］。維修BOM與設(shè)計(jì)BOM、生產(chǎn)BOM的不同:同型號(hào)的設(shè)計(jì)BOM、生產(chǎn)BOM只需要一個(gè)BOM表示;由于同型號(hào)的各個(gè)設(shè)備在使用過(guò)程中，相同位置部件的狀態(tài)也會(huì)產(chǎn)生差異，不能在同一個(gè)BOM上進(jìn)行管理，需要對(duì)每個(gè)設(shè)備及其部件分別管理，因此需要為每一個(gè)設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)維修BOM［10］.

(5)人力資源管理模塊

人力資源是對(duì)公司的員工進(jìn)行管理［11］。由于員工有著不同的專業(yè)技能，同類員工能力也有等級(jí)區(qū)分，因此需要將員工的信息進(jìn)行分類管理，方便維修中的人員調(diào)度。

(6)CRM管理模塊

客戶關(guān)系管理，CRM(Customer Relationship Management)是指企業(yè)利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)企業(yè)與客戶在銷售和服務(wù)上的交流，根據(jù)客戶的具體情況向客戶提供個(gè)性化的服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)增加客戶的目的。CRM管理包括兩部分內(nèi)容:客戶資料管理，記錄客戶的姓名、地址、聯(lián)系方式等基本信息?？蛻艟S修與反饋管理，記錄客戶所購(gòu)買設(shè)備、每臺(tái)設(shè)備的維修維護(hù)信息以及客戶在設(shè)備使用過(guò)程中進(jìn)行的反饋信息。

(7)維修知識(shí)庫(kù)模塊

用來(lái)記錄每次維修的具體過(guò)程中遇到的困難以及如何解決問(wèn)題，為以后的維修提供參考，也為將來(lái)的設(shè)備生產(chǎn)提供技術(shù)反饋。

3 業(yè)務(wù)流程

通過(guò)描述MRO系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程來(lái)展示系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)是如何相互聯(lián)系完成維修服務(wù)的，如圖2所示。

圖2 業(yè)務(wù)流程Fig.2 Business Process

信號(hào)采集:在被監(jiān)控設(shè)備上安裝傳感器，采集設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)并傳入MRO系統(tǒng)。信號(hào)采集為整個(gè)MRO系統(tǒng)提供被監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)的原始數(shù)據(jù)。

信號(hào)接收:將采集到的信號(hào)接收到MRO系統(tǒng)中，并將系統(tǒng)接受的數(shù)據(jù)信號(hào)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

信號(hào)處理:將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)化為設(shè)備的狀態(tài)信息，判斷設(shè)備是否異常，并且對(duì)設(shè)備的健康趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)。如果被監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)出現(xiàn)異常則需要下一步的維修處理。不同的信號(hào)類型有著不同的處理方式，常見(jiàn)的信號(hào)類型有溫度、壓力、震動(dòng)等。

維修策略配置:根據(jù)被監(jiān)控設(shè)備的故障狀態(tài)，從維修方案中查找合適的方案。根據(jù)維修策略選中的維修方案，從維修方案庫(kù)中調(diào)用生成維修需求。

維修計(jì)劃:根據(jù)維修需求制定維修計(jì)劃。需要與其他子系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)行客戶確認(rèn)，維修時(shí)間協(xié)商，維修人員調(diào)度，維修備件調(diào)度等操作。

維修執(zhí)行:根據(jù)制定好的維修計(jì)劃，派遣相應(yīng)員工，攜帶所需備件與維修工具去現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修。

維修知識(shí)積累:根據(jù)實(shí)際維修遇到的情況進(jìn)行記錄，方便以后的維修。通常包括維修員工、設(shè)備故障狀況、維修方式、維修結(jié)果等信息。

從上文可以看到，設(shè)備運(yùn)行管理模塊對(duì)設(shè)備信號(hào)的處理得到設(shè)備實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài);維修維護(hù)管理模塊根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)生成維修需求，與人力資源、備件管理、CRM管理相配合制定維修計(jì)劃，進(jìn)而根據(jù)計(jì)劃進(jìn)行設(shè)備維修，最后在維修知識(shí)庫(kù)中完成維修知識(shí)積累。通過(guò)這一系列過(guò)程，MRO系統(tǒng)就可以在各個(gè)子系統(tǒng)的相互聯(lián)系下工作了。

在系統(tǒng)框架與模塊的基礎(chǔ)上，通過(guò)展示系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，對(duì)該系統(tǒng)有一個(gè)更加全面的理解，這對(duì)我們未來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)有著重要的作用。

4 結(jié)論

隨著制造服務(wù)逐漸成為制造企業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，服務(wù)效率與服務(wù)質(zhì)量成為制造企業(yè)重視的業(yè)務(wù)，因此服務(wù)項(xiàng)目更加精細(xì)與復(fù)雜。本文的框架不僅滿足了現(xiàn)有的MRO需求，還能完成不同業(yè)務(wù)的整合問(wèn)題，提高模塊之間的互操作性，方便集成各個(gè)子系統(tǒng)。由于不同的子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要不同的知識(shí)背景，例如數(shù)據(jù)采集需要傳感器、計(jì)算機(jī)硬件等專業(yè)知識(shí)，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要計(jì)算機(jī)軟件的知識(shí)，信號(hào)處理與維修計(jì)劃調(diào)度需要進(jìn)行多種算法研究與整合等，因此系統(tǒng)框架還為不同研究背景的人提供了橋梁，在此框架設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，不同專業(yè)的開(kāi)發(fā)者可以更好的合作，共同開(kāi)發(fā)出一個(gè)完整的MRO系統(tǒng)。

［1］程曜安，張力，劉英博，等.大型復(fù)雜設(shè)備MRO系統(tǒng)解決方案［J］.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2010，16(10):2026-2037.

［2］王建民.面向全生命周期的MRO支持技術(shù)［J］.國(guó)防制造技術(shù)，2010(3):14-20.

［3］莫欣農(nóng).MRO2推動(dòng)制造業(yè)向生產(chǎn)性服務(wù)轉(zhuǎn)變［J］.中國(guó)制造業(yè)信息化，2012，51(18):16-20.

［4］王建民，任艮全.MRO——中國(guó)設(shè)備管理發(fā)展的新趨勢(shì)［J］.中國(guó)設(shè)備工程，2010(8):9-10.

［5］李浩，紀(jì)楊建，祁國(guó)寧，等.面向全生命周期的復(fù)雜裝備MRO集成模型［J］.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2010，16(10):2064-2072.

［6］夏良華，賈希勝，徐英，等.設(shè)備維修策略的合理選擇與決策流程［J］.火炮發(fā)射與控制學(xué)報(bào)，2006(4):63-68.

［7］王和根.正確構(gòu)建制造業(yè)信息化平臺(tái)提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力［J］.新技術(shù)新工藝，2006(4):7-10.

［8］KUNCHE S，CHEN C，PECHT M.A review of PHM system's architectural frameworks［C］∥The 54th Meeting of the Society for Machinery Failure Prevention Technology，Ohio，USA.2012.

［9］任艮全，張力，呂吉峰，等.煤礦設(shè)備MRO支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.中國(guó)設(shè)備工程，2011(1):21-24.

［10］任艮全，張君.面向信息資源管理的維修BOM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析［J］.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2010，16(7):1545-1551.

［11］趙曉英，劉中.面向中小制造企業(yè)ERP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)［J］.太原科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，32(1):14-18.

Research on MRO System for Equipment Manufacturers

TAI Yi-zhuo，QIAO Gang-zhu，ZHANG Jian-hua
(Institute of Industrial and System Engineering，Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan 030024，China)

In order to improve the capacity of services and efficiency of repair，a Maintenance，Repair and Overhaul/Operations(MRO)system framework is proposed through the analysis of MRO system business needs.The framework is used to solve the problem that the single maintenance model can not make real-time decision in existing MRO systems，and so on.The function modules have been designed based on the framework.Finally，the business connection between function modules and systems business model is determined by describing the MRO business processes.

maintenance repair and overhaul/operations，business needs，system framework，function module design，business processes

TP399

A

10.3969/j.issn.1673-2057.2015.02.006

1673-2057(2015)02-0108-05

2014-11-25

臺(tái)毅卓(1989-)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)槠髽I(yè)信息化;通訊作者:喬鋼柱，教授，E-mail:Qiaogangzhu@sohu.com