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【物流】聚焦物流設備的預測性維護
2021.7.21

文章来源:由「百度新聞」平台非商業用途取用"https://www.sohu.com/a/458354742_757817"

原標題:【物流】聚焦物流設備的預測性維護聚焦物流設備的預測性維護來源:物流技術與應用作者:江宏說明:轉發只為分享,不代表本號立場編者按:近年來,國內物流系統建設項目大幅增加,應用在各個行業領域的物流設備數量急劇上升。目前,設備發生故障后的緊急搶修、定期維護保養是最常采用的物流設備維保服務模式。預測性維護管理還不多。三十多年前,老王研究生課題研究方向就是機器設備故障檢測與在線監控,研究的主要目的就是對機器設備進行狀態監控、在線診斷與預測性維護。因此本文所講預測性維護剛剛出現是不準確的,雖然技術在不斷發展,但預測性維護是很早很早的技術理念了。目前考慮到物流技術設備確實到了需要推進預測性維護的時候了,故轉發此文,供朋友們參考。隨著自動化、智能化物流設備的廣泛應用,企業的物流系統資產日趨龐大,設備運行管理越來越復雜,如果缺少有效的維保手段,會造成物流系統故障頻發、作業效率難以保證、備件消耗成本巨大等一系列問題。因此,物流系統設備的維護管理越來越受到企業的重視。近年來,預測性維護在物流領域開始應用,如果做得到位,能夠實時掌握物流設備的運行狀態,避免突發性故障出現,保證系統設備的穩定運行,減少維護成本支出,無論物流裝備企業還是終端客戶都將從中獲益。一、售后維護的重要性物流系統建設投資巨大,作為保障業務正常運營不可或缺的設施設備,物流系統一旦出現意外而導致停機,將使企業的生產經營受到影響,甚至蒙受巨大的經濟損失。因此,保證物流系統設備的穩定運行和高利用率非常關鍵。同時,隨著物流自動化與智能化程度不斷提高,物流工程項目日趨復雜,大量子系統與多種設備綜合應用,物流設備發生故障和功能失效的幾率增大,其運行維護的成本越來越高。據不完全統計,國內每年新增1000座立體庫、5000臺堆垛機……隨著自動化物流設備存量市場規模越來越大,售后服務需求直線上升。對于物流裝備企業來說,維保不僅是其必須為客戶提供的一項服務,也是企業進一步開拓市場、增加收入的有效方式。特別是由于物流裝備市場競爭日趨激烈,有些外資系統集成商的售后服務收入在總營業額的占比雖然只有10%左右,但在總利潤額的占比可以高達50%。因此,物流裝備企業對售后服務的重視程度不斷提升。當前,終端客戶對于物流系統設備維護主要采用自主與外包兩種方式。技術能力強的企業大多選擇自主維護模式,通常配備軟件、電氣、機械三類專業人員。但對于大多數企業來說,組建一支專業、合規的維保技術團隊并不容易,而且出于降低成本的考慮,選擇將維保任務整體外包給物流系統建設單位或專業維保公司,同時將相應責任轉出。從長遠來看,專業化分工是發展趨勢,因此物流系統售后服務外包市場潛力很大。二、三種不同的維護模式目前最常見的物流系統設備維護模式有事后維修和預防性維護,而預測性維護模式剛剛出現,應用企業不多。所謂事后維修(Break-downMain-tenance),即“有故障才維修”,是等到設備用壞再修理的方式,屬于非計劃性維修。預防性維護(PreventiveMain-tenance)又稱定期維護,是根據生產計劃和行業經驗,按規定的時間間隔進行停機檢查、維護保養、更換零部件,以預防設備損壞造成意外停機帶來損失。這是目前普遍采用的物流設備維護模式。預測性維護(PredictiveMainte-nance,簡稱PdM)是以設備狀態為依據的新興的維護方式,在設備運行時對其主要部位進行周期性或持續監測,判定所處的狀態,預測狀態未來的發展趨勢,并依據該狀態發展趨勢和可能的故障模式,預先制定維修計劃,確定機器應該修理的時間、內容、方式。預測性維護與預防性維護雖然只有一字之差,在理念上卻截然不同。預測性維護,是以設備的狀態作為依據的維護,狀態監測和故障診斷是基礎,狀態預測是重點,得出最終的維護活動要求。與之相對應的是,預防性維護不考慮系統設備當前的運行狀態和健康狀態,是按照已經安排好的時間來完成計劃內的維護工作。兩種方式的特點對比見表1。表1預防性維護與預測性維護對比專業人士普遍認為,定期的常規性維護,技術人員只能進行設備情況檢查與常規保養,本質上屬于無目的性維護,很難完全發現問題并排除故障隱患,因此“該出事還會出事”。如果縮短維護周期,則會導致過度維護,增加人力投入,帶來成本上升。據江蘇六維公司董事長徐正林分析,其實,除了要求系統穩定可靠運行,客戶還非常關注物流系統的效率與效益,包括:系統運營效率多高,是否達到了最佳?能否滿足實際需求,是否還有改善空間?經濟性如何,幾年可以收回投資?尤其是隨著智能制造的推進,很多工廠采用了MES、ERP、排產等軟件系統后,更加想了解物流系統能否與生產節拍相吻合。然而,如果沒有數據,集成商無法提供物流系統詳盡的運營情況報告。正是為了滿足客戶需要,在2020CeMATASIA展會上,江蘇六維公司推出了全生命周期管理系統。這是一個完整的面向自動化立體庫項目實施運行維護升級的數字化管理平臺,由十大功能模塊組成,可以幫助企業建立真正全面感知、全面覆蓋、可視、可控、可信的智能物流系統,目前已在一些項目上線使用。其中的預警管理模塊,通過傳感器等各種監測手段獲得設備的有關信息和運行數據,并對數據進行加工處理分析,經過適當的評價方法,對整套物流系統的狀態做出初步判斷,當判斷結果滿足預警準則要求時,就觸發報警系統。比如,通過監測電機的電流電壓可以了解電機的穩定性,超出標準數值范圍則進行提示;在倉庫的關鍵節點安裝傳感器,監測貨架的水平垂直變形量,保障系統安全。可見,該平臺具備了預測性維護的功能。德馬天璣系統架構可以說,預測性維護對物流設備商、系統集成商和終端客戶企業都帶來顯而易見的價值,詳見表2。表2物流設備預測性維護的價值三、預測性維護采用的技術據北京科技大學物流工程系青年教師王培東介紹,任何設備在故障發生之前都會出現一些異常現象或癥狀,如振動偏大、有異常噪音等。預測性維護的目標就是預測出更為準確的故障預計發生時間,以便維護人員準確及時地做出應對。具體到物流系統設備預測性維護管理,主要環節包括:設施設備狀態監測、故障診斷、故障預測、維修決策支持和維修活動實施。2018年,德勤在《預測性維護和智能工廠》報告中提出,借助以下三種技術可以實現預測性維護。1.物聯網。物聯網使用溫度、振動或電導率等傳感器,將設備的操作過程轉換為數字信號。數據也可以從其他來源傳輸,例如,機器的可編程邏輯控制器(PLC),制造執行系統(MES)終端,CMMS,甚至ERP系統。物聯網完成物理-數字-物理(P-D-P)閉環的前半部分。2.軟件。預測性維護能夠從關鍵設備傳感器、企業資源規劃系統(ERP)、計算機維護管理系統(CMMS)、生產數據等多個系統中快速采集數據。3.硬件。主要是傳感器,包括噪音、振動、電流、形變、扭力等多種類型的傳感器。趙毅提出,實現物流系統設備預測性維護需要從三個層面來考慮。一是數據采集層:底層設備運行數據的采集主要通過兩大類方式。一類是各類傳感器;另一類是各子系統的控制系統,如PLC、單片機、單板機等等。德馬已經和硬件合作伙伴共同設計研發了各類傳感器,能夠更好地匹配德馬的各類設備。二是邊緣控制層:主要由數據網關、邊緣計算、數據上傳等軟硬件組成。在硬件層面,德馬和硬件合作伙伴共同定制研發數據采集網關,用來組網集成各類傳感器和PLC、單片機;在軟件層面,德馬通過邊緣計算,計算、提取有效數據并上傳云端服務器。三是分析應用層:分析應用層根據預設的模型對上傳的數據進行挖掘、分析、加工,并最終呈現給終端客戶。談到預測性維護最關鍵的技術,趙毅概括為三點:預測模型的建立、硬件網關的研發、定制傳感器的研發。其中,預測模型的建立尤為困難。預測模型分為基于產品數字化模型的模型、基于實時數據的模型、基于歷史趨勢的模型這三類。無論哪種模型的建立,都需要花費大量的時間去收集測試運行數據和基礎數據,逐步積累,逐步建立、優化模型。這是與物流自動化設備結合極其緊密而且周期很長的一個過程。當前,越來越多的傳感器被用于自動化立體庫、穿梭車、輸送系統、分揀系統、自動導引車AGV等物流設備。隨著單個傳感器的功能變得更加強大,可以減少傳感器的使用數量。而云解決方案,則讓過程數據可以在全球范圍內用于維護和監控任務。四、市場前景展望據了解,物流設備在全生命周期的不同階段有著不同的表現,通常在剛開始使用時會經常出現故障;隨著時間的推移設備進入運行穩定期,故障大幅減少;到了后期,故障率會飆升,需要維護次數增加,直到最終報廢。因此,國內外通行的做法是,物流系統集成商為客戶提供一年的免費維保服務,有些廠商還提供駐地服務,即安排技術人員在客戶現場工作,隨時提供維護服務,解決突發緊急故障,以保障物流系統良好運行。傳統的物流設備定期維護方式具有經驗化、被動性、粗糙化、低效化特征,維護過程中缺乏數據實時采集和監測體系,實際效果難以評估。預測性維護可以解決以上痛點問題,將產生新的市場需求。在記者采訪中,需要相關服務的企業主要會考慮成本投入和經濟價值如何體現、供應商的服務能力等方面。不同行業的關注點存在明顯差異,如軍工、航空航天等行業,更看重的是安全性和技術可用性,但絕大多數企業更加關注投入產出比;另外,如何評價預測性維護的效果也是企業考慮的重點。北京科技大學物流工程系副教授楊樂昌告訴記者:預測性維護其實早已應用在多個行業領域。“例如,我們都熟悉通過不規則的聲音或振動來預測汽車何時將發生故障。只不過物聯網帶來了新功能,即從數千或數百萬臺設備收集數據的能力,尤其是基于人工智能(AI)技術,我們可以從中學習、創建和更新模型,全部實現自動化且規模空前。”最近幾年,預測性維護管理延伸到物流裝備領域。在這方面國外企業起步較早,一些大型工業自動化廠商如西門子、施耐德電氣等把為制造工廠做監控運維的軟件整體改進并應用到物流行業。“工業自動化企業在軟件架構及技術方面雖然有著成熟的經驗和技術,但他們畢竟不是物流設備制造商,因此對各種物流設備的產品特性沒有很好地了解,很難真正切入運用到具體的設備中,給預測性運維提供幫助。”趙毅如此分析。“相比之下,國內物流設備制造商對產品特性異常了解,但軟件不夠成熟,大多仍處于摸索的狀態。這就好比地基很牢固,使得要建造什麼樣的房子都成為了可能。因此,這兩年國內的設備制造商很多都在大力推進設備預測性維護管理軟件的研發和推廣工作。而德馬屬于走在比較前列的。”如果將物流系統設備預測性維護管理作為一項服務,德馬在收費方面會考慮哪些因素呢?趙毅告訴記者,天璣系統現在仍處于市場推廣階段,會采取讓客戶免費使用一段時間的策略。待客戶體驗上去后,再考慮采用一次性買斷、按時間、按流量等不同的收費方式。值得一提的是,在目前市場上,物流設備供應商或系統集成商看重的是銷售,而售后服務被放在了從屬地位,僅對公司業務起到支持作用,所以多數公司的人員和技術資源首先確保銷售部門。其實,隨著越來越多的物流系統上線運行,隨著物流自動化、智能化水平不斷提升,客戶會需要更專業、更全面的售后服務支持,圍繞物流系統設備提供維護、維修、健康監控等服務有著巨大的市場需求,將會成為物流設備廠商和系統集成商的重要業務模式與利潤來源。當物流裝備企業更加重視產品交付后的運行維護服務,并將其作為痛點來解決,采用預測性維護模式,不僅可以大幅降低自身維護成本,也為客戶帶來減少故障次數、避免停機、縮短維修時間、提升系統穩定運行質量、提高效率與產能等價值。因此,預測性維護將使供應商與終端客戶實現雙贏,大數據、物聯網、云技術的進步也會加速其發展,市場前景看好。==========2020-2021年王繼祥談物流精品導讀:【物流】王繼祥:2021年中國物流技術與裝備十大發展趨勢【物流】王繼祥:2021年中國物流技術與裝備市場分析【物流】王繼祥:現代物流配送體系會出現巨大變局嗎?【物流】王繼祥:物流處處皆金融【物流】王繼祥:單元化載具循環共用系統建設路徑分析【物流】王繼祥:如何降低社會物流成本【物流】王繼祥:新發展格局下商貿物流戰略定位與發展建議【物流】王繼祥:智慧物流與新基礎設施變革【物流】王繼祥:2020年中國物流十大焦點回顧【物流】王繼祥:目前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