臺毅卓，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，通過分析維護、維修和大修(MRO)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，針對現(xiàn)有維護、維修和大修系統(tǒng)中維修模型單一、不能實時決策等問題本文提出了一個系統(tǒng)框架予以解決。在此框架基礎(chǔ)上，對整個系統(tǒng)進行了功能模塊設(shè)計，最后通過對維護、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、維修和大修;業(yè)務(wù)需求;系統(tǒng)框架;功能模塊設(shè)計;業(yè)務(wù)流程

隨著世界經(jīng)濟的增長，制造業(yè)的發(fā)展也越來越成熟。由于銷售競爭的日趨激烈，制造服務(wù)逐漸成為設(shè)備生產(chǎn)廠商新的競爭手段與盈利方式［1］。優(yōu)秀的售后服務(wù)不僅可以給企業(yè)帶來豐厚的利潤，幫助企業(yè)爭取客戶、占領(lǐng)市場，還能為企業(yè)生產(chǎn)提供有效的市場反饋。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)。我國目前設(shè)備維修主要還是由使用企業(yè)承擔，投入大，效率低［2］，因此完整的售后服務(wù)也是設(shè)備購買者選擇產(chǎn)品的重要因素。

MRO(Maintenance，Repair and Overhaul/Operations)是產(chǎn)品在使用階段所進行的各種維護、維修、大修等制造服務(wù)活動的總稱［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、維修與大修相關(guān)的業(yè)務(wù)［4］。MRO軟件的發(fā)展經(jīng)過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)四個階段。我國仍然有很多企業(yè)采用手工電子文檔的管理方式。而面對設(shè)備的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能越來越完善的情況，MRO系統(tǒng)的業(yè)務(wù)也趨向于多元化與復(fù)雜化。

十七大報告中將工業(yè)化與信息化融合，即“兩化融合”，確立為我國經(jīng)濟社會發(fā)展的目標，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，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)，不能實現(xiàn)實時決策等缺點［5］。所以，在設(shè)備狀態(tài)評價的基礎(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)進行了功能模塊的設(shè)計，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)是對生產(chǎn)設(shè)備的維護與維修。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)故障以后進行的維修;定期維修，維修人員按照制定的計劃或者條件對設(shè)備進行維修;狀態(tài)維修，根據(jù)實時的監(jiān)控數(shù)據(jù)對設(shè)備的狀態(tài)做出判斷與預(yù)測，然后制定維修計劃。事后維修是被動的維修方式，定期維修是一種主動地維修方式，但是不能對設(shè)備的故障進行預(yù)防，而狀態(tài)維修是一種有效地主動維修手段［6］。

在狀態(tài)維修的基礎(chǔ)上，通過分析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，為了避免維修費用高的關(guān)鍵部件出現(xiàn)故障，引入狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷，通過分析關(guān)鍵部件的狀態(tài)參數(shù)可以實時觀察部件的運行狀態(tài)，以便在部件損壞前進行維護。

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

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

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

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

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)框架

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

根據(jù)前文對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

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)的使用者進行業(yè)務(wù)管理。

(1)設(shè)備運行管理模塊

設(shè)備運行管理是對設(shè)備的運行情況進行管理。分析設(shè)備的健康狀態(tài)，對設(shè)備的健康趨勢做出預(yù)測，為設(shè)備的維修提供故障依據(jù)。

設(shè)備運行管理分為遠程監(jiān)控與故障診斷兩部分:遠程監(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，傳輸?shù)椒?wù)器端進行實時監(jiān)控。故障診斷是將采集到的信號根據(jù)自身不同的數(shù)據(jù)類型做出對應(yīng)的處理，判斷被監(jiān)控設(shè)備是否故障及故障類型，并對設(shè)備的運行趨勢做出預(yù)測。

(2)維修維護管理模塊

維修維護管理是發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障后對設(shè)備進行維修維護的管理。分為維修方案管理、維修過程管理。

維修方案管理是根據(jù)設(shè)備健康狀態(tài)用適當?shù)木S修方案進行維修。一個維修方案中的數(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間以及設(shè)備的故障形式，常見的故障形式有變形失效，斷裂失效，腐蝕失效，磨損等。

維修過程管理包括三部分:維修計劃管理，根據(jù)設(shè)備的故障狀況制定的維修計劃。維修執(zhí)行管理，根據(jù)維修計劃與現(xiàn)場設(shè)備的實際狀況對設(shè)備進行維修。維修報告管理，對本次維修的情況書寫文字報告。

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、數(shù)量、入庫出庫等信息。備件訂單管理，記錄備件訂單的目標設(shè)備、時間、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，用來表示產(chǎn)品及其部件之間關(guān)系，通常采用樹形結(jié)構(gòu)表示。根據(jù)不同的用途，有設(shè)計BOM、生產(chǎn)BOM、維修BOM等類型。

維修BOM用來管理每個設(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BOM、生產(chǎn)BOM的不同:同型號的設(shè)計BOM、生產(chǎn)BOM只需要一個BOM表示;由于同型號的各個設(shè)備在使用過程中，相同位置部件的狀態(tài)也會產(chǎn)生差異，不能在同一個BOM上進行管理，需要對每個設(shè)備及其部件分別管理，因此需要為每一個設(shè)備創(chuàng)建一個維修BOM［10］.

(5)人力資源管理模塊

人力資源是對公司的員工進行管理［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區(qū)分，因此需要將員工的信息進行分類管理，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性化的服務(wù)，最終實現(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，記錄客戶所購買設(shè)備、每臺設(shè)備的維修維護信息以及客戶在設(shè)備使用過程中進行的反饋信息。

(7)維修知識庫模塊

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

3 業(yè)務(wù)流程

通過描述MRO系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程來展示系統(tǒng)各個子系統(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)信號并傳入MRO系統(tǒng)。信號采集為整個MRO系統(tǒng)提供被監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)的原始數(shù)據(jù)。

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

信號處理:將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)化為設(shè)備的狀態(tài)信息，判斷設(shè)備是否異常，并且對設(shè)備的健康趨勢做出預(yù)測。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。不同的信號類型有著不同的處理方式，常見的信號類型有溫度、壓力、震動等。

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，從維修方案庫中調(diào)用生成維修需求。

維修計劃:根據(jù)維修需求制定維修計劃。需要與其他子系統(tǒng)相結(jié)合，進行客戶確認，維修時間協(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)制定好的維修計劃，派遣相應(yīng)員工，攜帶所需備件與維修工具去現(xiàn)場對設(shè)備進行維修。

維修知識積累:根據(jù)實際維修遇到的情況進行記錄，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)備運行管理模塊對設(shè)備信號的處理得到設(shè)備實時的運行狀態(tài);維修維護管理模塊根據(jù)設(shè)備運行狀態(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劃，進而根據(jù)計劃進行設(shè)備維修，最后在維修知識庫中完成維修知識積累。通過這一系列過程，MRO系統(tǒng)就可以在各個子系統(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，通過展示系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，對該系統(tǒng)有一個更加全面的理解，這對我們未來進行系統(tǒng)開發(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)濟增長點，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)項目更加精細與復(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)的整合問題，提高模塊之間的互操作性，方便集成各個子系統(tǒng)。由于不同的子系統(tǒng)開發(fā)需要不同的知識背景，例如數(shù)據(jù)采集需要傳感器、計算機硬件等專業(yè)知識，系統(tǒng)開發(fā)需要計算機軟件的知識，信號處理與維修計劃調(diào)度需要進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)計基礎(chǔ)上，不同專業(yè)的開發(fā)者可以更好的合作，共同開發(fā)出一個完整的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］.計算機集成制造系統(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］.國防制造技術(shù)，2010(3):14-20.

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

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

［5］李浩，紀楊建，祁國寧，等.面向全生命周期的復(fù)雜裝備MRO集成模型［J］.計算機集成制造系統(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，2006(4):63-68.

［7］王和根.正確構(gòu)建制造業(yè)信息化平臺提升企業(yè)核心競爭力［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)計與實現(xiàn)［J］.中國設(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)計與分析［J］.計算機集成制造系統(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)開發(fā)［J］.太原科技大學(xué)學(xué)報，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

臺毅卓(1989-)，男，碩士研究生，主要研究方向為企業(yè)信息化;通訊作者:喬鋼柱，教授，E-mail:Qiaogangzhu@sohu.com