冶金企業(yè)管理現(xiàn)代化創(chuàng)新成果 | 包鋼東大：依托數(shù)字化實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理智能化的探究與實(shí)踐

一、成果提出的背景

包鋼集團(tuán)以《包鋼（集團(tuán)）公司數(shù)字化，智能化三年執(zhí)行規(guī)劃》為綱，規(guī)劃了以效能提升為導(dǎo)向，數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，新型能力為主線，綜合集成為突破口，流程化為切入點(diǎn)，服務(wù)化為方向的落地思路，全面融入“中國制造2025”創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略。

從制造業(yè)來看，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的基本方向。黨的二十大報(bào)告明確指出要“推動(dòng)制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展”。從鋼鐵行業(yè)來看，數(shù)字化轉(zhuǎn)型對(duì)鋼鐵企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展影響重大，是緊抓時(shí)代機(jī)遇的必然要求。

包鋼集團(tuán)不斷推陳出新，加快數(shù)智賦能融入新格局，巴潤分公司作為包鋼（集團(tuán)）公司的原料生產(chǎn)基地，基于礦山數(shù)據(jù)整合基礎(chǔ)，從“智慧礦山”出發(fā)，尋求新的落腳點(diǎn)，探索以設(shè)備智能化管理出發(fā)為落腳點(diǎn)，從數(shù)字化入手，突破設(shè)備管理智能化的瓶頸。

一是采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研究開發(fā)一套功能強(qiáng)大的設(shè)備管理系統(tǒng)。研究軟件的開發(fā)及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備或設(shè)備組群的監(jiān)控，告警信息自動(dòng)推送，準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)；數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，提供決策依據(jù)。二是制作設(shè)備“名片”，利用二維碼技術(shù)搭建設(shè)備身份信息平臺(tái)。將設(shè)備基礎(chǔ)信息以二維碼的形式錄入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的“可視化”，實(shí)現(xiàn)全員參與設(shè)備的智能化管理。

一是樹立全員全系統(tǒng)管理理念。通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、云端學(xué)習(xí)等智能化手段，提高全員學(xué)習(xí)的能力，不斷了解設(shè)備相關(guān)知識(shí)，讓現(xiàn)場每位員工不同程度的參與到設(shè)備不同層次的管理中，不斷提升管理理念和思維，將設(shè)備管理模式進(jìn)行前置。二是深化設(shè)備全生命周期管理理念。設(shè)備從上線→日常維護(hù)→定期檢修→預(yù)防性維護(hù)→設(shè)備下線整個(gè)生命周期通過數(shù)字化的積累與分析進(jìn)行智能化管理，不斷延長設(shè)備的使用壽命，在設(shè)備全生命周期內(nèi)參與設(shè)備管理的人員不斷提升設(shè)備管理水平及管理理念。

此外，本次轉(zhuǎn)型的特色是積極與高等院校進(jìn)行校企合作、優(yōu)勢互補(bǔ)，東北大學(xué)作為遼寧省服務(wù)型制造研究基地、省級(jí)重點(diǎn)新型智庫，運(yùn)營管理方面論著百余篇，獲多項(xiàng)省部級(jí)優(yōu)秀成果獎(jiǎng)及省部級(jí)領(lǐng)導(dǎo)批示。包鋼集團(tuán)與東北大學(xué)積極開展合作，知識(shí)交融、共同探索。

物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，物體通過信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能。

運(yùn)維管理涵蓋數(shù)據(jù)處理、運(yùn)維方案設(shè)計(jì)、運(yùn)用設(shè)備、維護(hù)設(shè)施、故障診斷和處理等內(nèi)容，既要對(duì)系統(tǒng)設(shè)備和管理軟件等進(jìn)行定期維護(hù)，也要完善維修、改造、升級(jí)技術(shù)規(guī)格，以及移植、替換和注銷系統(tǒng)軟件和設(shè)備來進(jìn)行后續(xù)維護(hù)等。

3.ITSM方法理論

ITSM也是一種IT管理。它是一種以服務(wù)為中心的IT管理將企業(yè)的IT部門從成本中心轉(zhuǎn)化為服務(wù)中心和利潤中心。是以流程為中心，從復(fù)雜的IT管理活動(dòng)中梳理出核心流程。

設(shè)備全生命周期管理理念是指以生產(chǎn)經(jīng)營為目標(biāo)，通過一系列的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、組織措施，對(duì)設(shè)備的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、選型、購置、安裝、使用、維護(hù)、維修、改造更新直至報(bào)廢的全過程進(jìn)行管理。

培訓(xùn)管理是企業(yè)人力資源管理體系的重要組成部分，培訓(xùn)管理是組織用來開發(fā)員工的知識(shí)、技能、行為或態(tài)度，從而幫助實(shí)現(xiàn)組織目標(biāo)的任意系統(tǒng)的過程。

設(shè)備管理系統(tǒng)作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵組成部分，支持全過程可視化的平臺(tái)運(yùn)維服務(wù)，通過技術(shù)創(chuàng)新打破企業(yè)各工序之間的信息孤島，是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、預(yù)警和遠(yuǎn)程控制等功能的基礎(chǔ)，助力包鋼集團(tuán)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。

采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新構(gòu)建全系統(tǒng)管理平臺(tái)。數(shù)字化設(shè)備管理系統(tǒng)的開發(fā)是實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)備管理的重要一步。將設(shè)備管理系統(tǒng)分為基礎(chǔ)管理、維檢修管理、長壽化管理等全系統(tǒng)管理板塊，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1：設(shè)備管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

這項(xiàng)創(chuàng)新成果的實(shí)施具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）數(shù)據(jù)積累與系統(tǒng)功能掌握：前期需要設(shè)備管理人員積累大量的數(shù)據(jù)，并全面掌握系統(tǒng)功能，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和智能化優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。（2）全系統(tǒng)管理板塊的劃分：將設(shè)備管理內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)管理、維檢修管理、長壽化管理等板塊，有助于更細(xì)致地管理設(shè)備，并針對(duì)不同方面進(jìn)行精細(xì)化的監(jiān)控和優(yōu)化。（3）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用：采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理系統(tǒng)的開發(fā)，使得設(shè)備之間能夠?qū)崿F(xiàn)信息的互聯(lián)互通，為后續(xù)的數(shù)據(jù)采集和分析提供了技術(shù)保障。

圖2：設(shè)備管理系統(tǒng)平臺(tái)

利用設(shè)備二維碼實(shí)現(xiàn)信息追蹤與管理。制作設(shè)備二維碼“名片”是數(shù)字化設(shè)備管理智能化的又一創(chuàng)新成果，使管理人員能夠隨時(shí)獲取設(shè)備狀態(tài)，做出及時(shí)、準(zhǔn)確的管理決策，通過這一方式實(shí)現(xiàn)了設(shè)備管理的數(shù)字化和智能化，如圖3所示。

圖3：設(shè)備二維碼名片

具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）實(shí)時(shí)信息錄入與跟蹤：將設(shè)備基礎(chǔ)信息、狀態(tài)、檢修情況等實(shí)時(shí)錄入二維碼“名片”內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備管理信息的及時(shí)更新和跟蹤。（2）紙質(zhì)檔案數(shù)字化：將原有的紙質(zhì)檔案內(nèi)容錄入系統(tǒng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備管理檔案的數(shù)字化和智能化。（3）手機(jī)掃描查詢便捷性：用戶可以通過手機(jī)或其他客戶端掃描設(shè)備二維碼，“名片”內(nèi)的信息能夠被輕松查詢到。（4）系統(tǒng)集成優(yōu)化：將設(shè)備二維碼“名片”放入設(shè)備管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的集成優(yōu)化，進(jìn)一步提升了設(shè)備管理流程的高效化。

包鋼集團(tuán)完成設(shè)備數(shù)字化監(jiān)測、預(yù)警系統(tǒng)等新系統(tǒng)落地，以及時(shí)、精準(zhǔn)的事前預(yù)防改變了以事后維修為主的傳統(tǒng)模式，保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理為生產(chǎn)高效服務(wù)，同時(shí)達(dá)到降本增效的目的。

實(shí)施設(shè)備數(shù)字化監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)。引入在線監(jiān)測技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測。通過安裝在線監(jiān)測裝置，包括無源測溫裝置、局部放電檢測以及在線測震裝置等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備管理智能化的重大突破。

如圖4(a)所示，對(duì)皮帶系統(tǒng)電機(jī)安裝智能在線測溫測振裝置，生成曲線，并測量電量信號(hào)，實(shí)現(xiàn)在不拆卸設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過傳感器采集運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行過程中的溫度、電流、電壓、局放量等關(guān)鍵參數(shù)。

圖4(a)：電機(jī)震動(dòng)及溫度在線監(jiān)測及數(shù)據(jù)

圖4(b)展示了高壓設(shè)備上安裝在線監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，將這些數(shù)據(jù)通過485信號(hào)或其他通訊方式轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，實(shí)時(shí)上傳至設(shè)備管理系統(tǒng)，并根據(jù)設(shè)備運(yùn)行特性配置針對(duì)性的數(shù)據(jù)采集策略，生成曲線。

圖4(b)：設(shè)備無源測溫及數(shù)據(jù)報(bào)表

如圖4(c)所示，通過智能點(diǎn)檢數(shù)據(jù)分析，分析判定設(shè)備是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，有無異常與劣化趨勢，判斷故障部位，診斷老化及損傷程度等，以便事前采取有針對(duì)性措施控制，防止故障擴(kuò)大和設(shè)備安全性能的下降，同時(shí)借助預(yù)警系統(tǒng)，有針對(duì)性的對(duì)設(shè)備實(shí)施預(yù)防性維護(hù)，這項(xiàng)創(chuàng)新措施使得設(shè)備能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測及預(yù)警，實(shí)現(xiàn)智能點(diǎn)檢，管理人員可以隨時(shí)獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常情況，從而有效降低了設(shè)備故障的風(fēng)險(xiǎn)。

圖4(c)：智能點(diǎn)檢數(shù)據(jù)分析

構(gòu)建設(shè)備“健康檔案”并提供數(shù)據(jù)支持。將監(jiān)測到的設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步整合分析，形成設(shè)備的“健康檔案”。

圖5：設(shè)備“健康檔案”流程圖

應(yīng)用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備優(yōu)化與智能化實(shí)操。采用高速球機(jī)實(shí)時(shí)全景監(jiān)控，通過客戶端和瀏覽器可對(duì)監(jiān)控場地內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遙控和對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的控制，如門禁、照明、給排水和空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，構(gòu)建數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程操作范式。

采用高速球機(jī)實(shí)時(shí)全景監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅覆蓋了各車間和場所內(nèi)的設(shè)備，還包括設(shè)備場地和主要設(shè)備間的監(jiān)視范圍，通過人機(jī)互動(dòng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)管理。系統(tǒng)架構(gòu)如圖6(a)所示。

圖6(a)：系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

圖6(b)：全景監(jiān)控設(shè)備

設(shè)備遠(yuǎn)程操控創(chuàng)新。通過在設(shè)備的綜保裝置，將各項(xiàng)參數(shù)上傳至后臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備遠(yuǎn)程操控。如圖7所示，選廠6個(gè)10KV電磁站150多面高壓柜全部將信號(hào)集中于110KV變電站，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程停送電；通過數(shù)據(jù)的遷移將選廠全流程自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行山下遷移，實(shí)現(xiàn)選廠中控室異地智能操控，極大地提高了設(shè)備作業(yè)的安全性和效率。在運(yùn)行設(shè)備上安裝自動(dòng)給油裝置，解決了人工給潤滑油存在的缺陷，成功實(shí)現(xiàn)了機(jī)器換人，使得設(shè)備作業(yè)更加安全高效。

圖7：設(shè)備遠(yuǎn)程操控創(chuàng)新

智能閉鎖系統(tǒng)創(chuàng)新。通過微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)的創(chuàng)新應(yīng)用，成功實(shí)現(xiàn)了變電站的智能操作。其系統(tǒng)架構(gòu)如圖8(a)所示，操作實(shí)景如圖8(b)所示。

圖8(a) ：防誤閉鎖系統(tǒng)架構(gòu)體系

圖8(b)：微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)實(shí)景

快速診斷技術(shù)創(chuàng)新。通過長期的調(diào)查研究，探索出了一種創(chuàng)新的電纜故障診斷方法，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化設(shè)備管理的智能化。該方法的原理如圖9所示，為避免發(fā)生更大事故提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

圖9 ：一種快速區(qū)分并行鎧裝電纜的創(chuàng)新方法實(shí)施原理圖

通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、云端學(xué)習(xí)等智能化手段，將設(shè)備管理先進(jìn)理論放入平臺(tái)，針對(duì)不同層次員工進(jìn)行分別設(shè)定學(xué)習(xí)內(nèi)容，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)踐教學(xué)數(shù)字化的應(yīng)用，逐步樹立設(shè)備管理全員全系統(tǒng)的概念，著重深化設(shè)備全生命周期管理理念，借助智能化手段，關(guān)注設(shè)備的全生命周期狀態(tài)，從整個(gè)生命周期出發(fā)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，為設(shè)備的長壽化提供依據(jù)。如圖10所示為線上線下培訓(xùn)實(shí)況。

圖10：線上線下管理培訓(xùn)

落實(shí)轉(zhuǎn)型方針，促成運(yùn)維新發(fā)展。經(jīng)過一年的實(shí)踐，設(shè)備管理水平大幅提高，通過采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建全系統(tǒng)管理平臺(tái)，基于平臺(tái)信息，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維人員對(duì)故障點(diǎn)的精準(zhǔn)定位。通過設(shè)備管理的大數(shù)據(jù)分析、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)備管理向高效化、精確化邁進(jìn)。

引入前沿技術(shù)，拓展管理新思路。利用設(shè)備二維碼技術(shù)設(shè)備全員電子流程使用率達(dá)80%左右，達(dá)到實(shí)時(shí)辦結(jié)的高時(shí)效水平。利用在線監(jiān)測技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)智能點(diǎn)檢，管理人員獲得設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息更具實(shí)時(shí)性，提高了對(duì)于異常情況處理的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，設(shè)備在線測溫?cái)?shù)據(jù)年處理量達(dá)2.5萬條，綜合保護(hù)裝置的投入使用誤報(bào)率為0，防誤閉鎖系統(tǒng)的操作準(zhǔn)確性達(dá)到了100%。

推動(dòng)運(yùn)維革新，增強(qiáng)故障預(yù)判。以設(shè)備管理數(shù)智化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略為支撐，變“事后維修”為“主動(dòng)預(yù)防”，運(yùn)用相應(yīng)數(shù)據(jù)模型和生成的曲線，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備大部件劣化趨勢和異常的預(yù)警，獲得更智能、更高效的設(shè)備管理能力，設(shè)備故障率大幅下降，2023年由于預(yù)警提前發(fā)現(xiàn)較小設(shè)備隱患10次，較大事故隱患2次，避免了事故的發(fā)生。同時(shí)，由于設(shè)備管理人員的及時(shí)干預(yù)，2023年設(shè)備的綜合故障率較2022年降低0.85‰，大量處于“健康”狀態(tài)的設(shè)備保障了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

滲透協(xié)同意識(shí)，降低故障水平。隨著設(shè)備管理協(xié)同意識(shí)的不斷深入，公司實(shí)現(xiàn)了事后維修次數(shù)為0的突破，節(jié)約了事故成本32萬元，降低了安全成本，提升了設(shè)備及人員的安全指數(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備臺(tái)效穩(wěn)步提升，截至2023年底的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示（如圖11所示），粗破碎臺(tái)效平均提升49t/h，中細(xì)碎臺(tái)效平均提升22t/h，入磨臺(tái)效平均提升6t/h，保障了生產(chǎn)的順利進(jìn)行，及時(shí)完成了產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了為包鋼集團(tuán)源源不斷地提供鋼鐵原料的目標(biāo)。此外，通過全局的把控及檢修部對(duì)備件的合理規(guī)劃，減少了備件緊缺及庫存長期積壓的問題，2023年發(fā)生備件費(fèi)用413.34萬元，較2022年備件費(fèi)用降低了49.59萬元，備件成本大幅降低。

圖11：設(shè)備故障率及臺(tái)效變化情況

推進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，解放人力資源。巴潤礦業(yè)分公司注重“以人為本”的管理思想，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器換人的目標(biāo),通過數(shù)據(jù)整合分析，為設(shè)備運(yùn)行及操作提供更可靠的依據(jù)。

圖12：設(shè)備操作時(shí)效提升

勇?lián)鐣?huì)責(zé)任，樹立良好形象。設(shè)備的智能化管理使得生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行，減少了因事故維修而帶來的人員加班問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)（如圖13所示），2023年維修人員總工時(shí)2389h，較2022年降低1176h，月人均工時(shí)降低39.6h，工作效率顯著提升，職工的精神壓力不斷降低，幸福感提升，企業(yè)口碑不斷提升。另一方面，數(shù)智化技術(shù)的運(yùn)用減少了人員事后補(bǔ)救的工作量，提升了工作效率，促進(jìn)了職工的積極性和創(chuàng)造力的發(fā)揮。

圖13 ：維修人員加班時(shí)間變化情況

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