文章來(lái)源：物流技術(shù)與應(yīng)用 微信公眾號(hào)
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)物流系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目大幅增加，應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的物流設(shè)備數(shù)量急劇上升。目前，設(shè)備發(fā)生故障后的緊急搶修、定期維護(hù)保養(yǎng)是最常采用的物流設(shè)備維保服務(wù)模式。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，物流設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)管理開(kāi)始起步。
隨著自動(dòng)化、智能化物流設(shè)備的廣泛應(yīng)用，企業(yè)的物流系統(tǒng)資產(chǎn)日趨龐大，設(shè)備運(yùn)行管理越來(lái)越復(fù)雜，如果缺少有效的維保手段，會(huì)造成物流系統(tǒng)故障頻發(fā)、作業(yè)效率難以保證、備件消耗成本巨大等一系列問(wèn)題。因此，物流系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)管理越來(lái)越受到企業(yè)的重視。近年來(lái)，預(yù)測(cè)性維護(hù)在物流領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用，如果做得到位，能夠?qū)崟r(shí)掌握物流設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，避免突發(fā)性故障出現(xiàn)，保證系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，減少維護(hù)成本支出，無(wú)論物流裝備企業(yè)還是終端客戶(hù)都將從中獲益。
一、售后維護(hù)的重要性
物流系統(tǒng)建設(shè)投資巨大，作為保障業(yè)務(wù)正常運(yùn)營(yíng)不可或缺的設(shè)施設(shè)備，物流系統(tǒng)一旦出現(xiàn)意外而導(dǎo)致停機(jī)，將使企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)受到影響，甚至蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，保證物流系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和高利用率非常關(guān)鍵。
同時(shí)，隨著物流自動(dòng)化與智能化程度不斷提高，物流工程項(xiàng)目日趨復(fù)雜，大量子系統(tǒng)與多種設(shè)備綜合應(yīng)用，物流設(shè)備發(fā)生故障和功能失效的幾率增大，其運(yùn)行維護(hù)的成本越來(lái)越高。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)每年新增1000座立體庫(kù)、5000臺(tái)堆垛機(jī)……隨著自動(dòng)化物流設(shè)備存量市場(chǎng)規(guī)模越來(lái)越大，售后服務(wù)需求直線上升。對(duì)于物流裝備企業(yè)來(lái)說(shuō)，維保不僅是其必須為客戶(hù)提供的一項(xiàng)服務(wù)，也是企業(yè)進(jìn)一步開(kāi)拓市場(chǎng)、增加收入的有效方式。特別是由于物流裝備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，有些外資系統(tǒng)集成商的售后服務(wù)收入在總營(yíng)業(yè)額的占比雖然只有10%左右，但在總利潤(rùn)額的占比可以高達(dá)50%。因此，物流裝備企業(yè)對(duì)售后服務(wù)的重視程度不斷提升。
當(dāng)前，終端客戶(hù)對(duì)于物流系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)主要采用自主與外包兩種方式。技術(shù)能力強(qiáng)的企業(yè)大多選擇自主維護(hù)模式，通常配備軟件、電氣、機(jī)械三類(lèi)專(zhuān)業(yè)人員。但對(duì)于大多數(shù)企業(yè)來(lái)說(shuō)，組建一支專(zhuān)業(yè)、合規(guī)的維保技術(shù)團(tuán)隊(duì)并不容易，而且出于降低成本的考慮，選擇將維保任務(wù)整體外包給物流系統(tǒng)建設(shè)單位或?qū)I(yè)維保公司，同時(shí)將相應(yīng)責(zé)任轉(zhuǎn)出。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，專(zhuān)業(yè)化分工是發(fā)展趨勢(shì)，因此物流系統(tǒng)售后服務(wù)外包市場(chǎng)潛力很大。
二、三種不同的維護(hù)模式
目前最常見(jiàn)的物流系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)模式有事后維修和預(yù)防性維護(hù)，而預(yù)測(cè)性維護(hù)模式剛剛出現(xiàn)，應(yīng)用企業(yè)不多。
所謂事后維修（Break-down Main-tenance）,即“有故障才維修”，是等到設(shè)備用壞再修理的方式，屬于非計(jì)劃性維修。
預(yù)防性維護(hù)（Preventive Main-tenance）又稱(chēng)定期維護(hù)，是根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，按規(guī)定的時(shí)間間隔進(jìn)行停機(jī)檢查、維護(hù)保養(yǎng)、更換零部件，以預(yù)防設(shè)備損壞造成意外停機(jī)帶來(lái)?yè)p失。這是目前普遍采用的物流設(shè)備維護(hù)模式。
預(yù)測(cè)性維護(hù)（Predictive Mainte-nance，簡(jiǎn)稱(chēng)PdM）是以設(shè)備狀態(tài)為依據(jù)的新興的維護(hù)方式，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)對(duì)其主要部位進(jìn)行周期性或持續(xù)監(jiān)測(cè)，判定所處的狀態(tài)，預(yù)測(cè)狀態(tài)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，并依據(jù)該狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)和可能的故障模式，預(yù)先制定維修計(jì)劃，確定機(jī)器應(yīng)該修理的時(shí)間、內(nèi)容、方式。
預(yù)測(cè)性維護(hù)與預(yù)防性維護(hù)雖然只有一字之差，在理念上卻截然不同。預(yù)測(cè)性維護(hù)，是以設(shè)備的狀態(tài)作為依據(jù)的維護(hù)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷是基礎(chǔ)，狀態(tài)預(yù)測(cè)是重點(diǎn)，得出最終的維護(hù)活動(dòng)要求。與之相對(duì)應(yīng)的是，預(yù)防性維護(hù)不考慮系統(tǒng)設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)和健康狀態(tài)，是按照已經(jīng)安排好的時(shí)間來(lái)完成計(jì)劃內(nèi)的維護(hù)工作。兩種方式的特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表1。
表1 預(yù)防性維護(hù)與預(yù)測(cè)性維護(hù)對(duì)比
專(zhuān)業(yè)人士普遍認(rèn)為，定期的常規(guī)性維護(hù)，技術(shù)人員只能進(jìn)行設(shè)備情況檢查與常規(guī)保養(yǎng)，本質(zhì)上屬于無(wú)目的性維護(hù)，很難完全發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并排除故障隱患，因此“該出事還會(huì)出事”。如果縮短維護(hù)周期，則會(huì)導(dǎo)致過(guò)度維護(hù)，增加人力投入，帶來(lái)成本上升。
據(jù)江蘇六維公司董事長(zhǎng)徐正林分析，其實(shí)，除了要求系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，客戶(hù)還非常關(guān)注物流系統(tǒng)的效率與效益，包括：系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)效率多高，是否達(dá)到了最佳？能否滿(mǎn)足實(shí)際需求，是否還有改善空間？經(jīng)濟(jì)性如何，幾年可以收回投資？尤其是隨著智能制造的推進(jìn)，很多工廠采用了MES、ERP、排產(chǎn)等軟件系統(tǒng)后，更加想了解物流系統(tǒng)能否與生產(chǎn)節(jié)拍相吻合。然而，如果沒(méi)有數(shù)據(jù)，集成商無(wú)法提供物流系統(tǒng)詳盡的運(yùn)營(yíng)情況報(bào)告。
正是為了滿(mǎn)足客戶(hù)需要，在2020 CeMAT ASIA 展會(huì)上，江蘇六維公司推出了全生命周期管理系統(tǒng)。這是一個(gè)完整的面向自動(dòng)化立體庫(kù)項(xiàng)目實(shí)施/運(yùn)行/維護(hù)/升級(jí)的數(shù)字化管理平臺(tái)，由十大功能模塊組成，可以幫助企業(yè)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(tǒng)，目前已在一些項(xiàng)目上線使用。其中的預(yù)警管理模塊，通過(guò)傳感器等各種監(jiān)測(cè)手段獲得設(shè)備的有關(guān)信息和運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理分析，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)方法，對(duì)整套物流系統(tǒng)的狀態(tài)做出初步判斷，當(dāng)判斷結(jié)果滿(mǎn)足預(yù)警準(zhǔn)則要求時(shí)，就觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。比如，通過(guò)監(jiān)測(cè)電機(jī)的電流/電壓可以了解電機(jī)的穩(wěn)定性，超出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值范圍則進(jìn)行提示；在倉(cāng)庫(kù)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝傳感器，監(jiān)測(cè)貨架的水平垂直變形量，保障系統(tǒng)安全。可見(jiàn)，該平臺(tái)具備了預(yù)測(cè)性維護(hù)的功能。
同樣在2020 CeMAT ASIA 展會(huì)上，德馬公司推出了數(shù)字化服務(wù)平臺(tái)——“天璣”設(shè)備預(yù)測(cè)及健康管理系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)監(jiān)控自動(dòng)化物流系統(tǒng)的運(yùn)行與設(shè)備狀態(tài)，保障全天候高效運(yùn)營(yíng)。天璣系統(tǒng)負(fù)責(zé)人趙毅認(rèn)為，預(yù)測(cè)性維護(hù)管理引入了對(duì)系統(tǒng)、對(duì)設(shè)備未來(lái)可靠性的預(yù)測(cè)能力，借助這種能力來(lái)識(shí)別和管理故障的發(fā)生，規(guī)劃維護(hù)維修計(jì)劃和備件供應(yīng)保障。其主要目的是降低設(shè)備使用和保障費(fèi)用，提高設(shè)備安全性和完好性，從而以較少的維修投入，實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)的維修或視情況維修和自主式保障。
德馬天璣系統(tǒng)架構(gòu)
可以說(shuō)，預(yù)測(cè)性維護(hù)對(duì)物流設(shè)備商、系統(tǒng)集成商和終端客戶(hù)企業(yè)都帶來(lái)顯而易見(jiàn)的價(jià)值，詳見(jiàn)表2。
表2 物流設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)的價(jià)值
三、預(yù)測(cè)性維護(hù)采用的技術(shù)
據(jù)北京科技大學(xué)物流工程系青年教師王培東介紹，任何設(shè)備在故障發(fā)生之前都會(huì)出現(xiàn)一些異常現(xiàn)象或癥狀，如振動(dòng)偏大、有異常噪音等。預(yù)測(cè)性維護(hù)的目標(biāo)就是預(yù)測(cè)出更為準(zhǔn)確的故障預(yù)計(jì)發(fā)生時(shí)間，以便維護(hù)人員準(zhǔn)確及時(shí)地做出應(yīng)對(duì)。具體到物流系統(tǒng)設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)管理，主要環(huán)節(jié)包括：設(shè)施設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、故障預(yù)測(cè)、維修決策支持和維修活動(dòng)實(shí)施。
2018年，德勤在《預(yù)測(cè)性維護(hù)和智能工廠》報(bào)告中提出，借助以下三種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)。
1.物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)使用溫度、振動(dòng)或電導(dǎo)率等傳感器，將設(shè)備的操作過(guò)程轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)也可以從其他來(lái)源傳輸，例如，機(jī)器的可編程邏輯控制器（PLC），制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）終端，CMMS，甚至ERP系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)完成物理-數(shù)字-物理（P-D-P）閉環(huán)的前半部分。
2.軟件。預(yù)測(cè)性維護(hù)能夠從關(guān)鍵設(shè)備傳感器、企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)（ERP）、計(jì)算機(jī)維護(hù)管理系統(tǒng)（CMMS）、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等多個(gè)系統(tǒng)中快速采集數(shù)據(jù)。
3.硬件。主要是傳感器，包括噪音、振動(dòng)、電流、形變、扭力等多種類(lèi)型的傳感器。
趙毅提出，實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)需要從三個(gè)層面來(lái)考慮。
一是數(shù)據(jù)采集層：底層設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集主要通過(guò)兩大類(lèi)方式。一類(lèi)是各類(lèi)傳感器；另一類(lèi)是各子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，如PLC、單片機(jī)、單板機(jī)等等。德馬已經(jīng)和硬件合作伙伴共同設(shè)計(jì)研發(fā)了各類(lèi)傳感器，能夠更好地匹配德馬的各類(lèi)設(shè)備。
二是邊緣控制層：主要由數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)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(fā)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)，用來(lái)組網(wǎng)集成各類(lèi)傳感器和PLC、單片機(jī)；在軟件層面，德馬通過(guò)邊緣計(jì)算，計(jì)算、提取有效數(shù)據(jù)并上傳云端服務(wù)器。
三是分析應(yīng)用層：分析應(yīng)用層根據(jù)預(yù)設(shè)的模型對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析、加工，并最終呈現(xiàn)給終端客戶(hù)。
談到預(yù)測(cè)性維護(hù)最關(guān)鍵的技術(shù)，趙毅概括為三點(diǎn)：預(yù)測(cè)模型的建立、硬件網(wǎng)關(guān)的研發(fā)、定制傳感器的研發(fā)。其中，預(yù)測(cè)模型的建立尤為困難。預(yù)測(cè)模型分為基于產(chǎn)品數(shù)字化模型的模型、基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的模型、基于歷史趨勢(shì)的模型這三類(lèi)。無(wú)論哪種模型的建立，都需要花費(fèi)大量的時(shí)間去收集測(cè)試運(yùn)行數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，逐步積累，逐步建立、優(yōu)化模型。這是與物流自動(dòng)化設(shè)備結(jié)合極其緊密而且周期很長(zhǎng)的一個(gè)過(guò)程。
當(dāng)前，越來(lái)越多的傳感器被用于自動(dòng)化立體庫(kù)、穿梭車(chē)、輸送系統(tǒng)、分揀系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)AGV等物流設(shè)備。隨著單個(gè)傳感器的功能變得更加強(qiáng)大，可以減少傳感器的使用數(shù)量。而云解決方案，則讓過(guò)程數(shù)據(jù)可以在全球范圍內(nèi)用于維護(hù)和監(jiān)控任務(wù)。
四、市場(chǎng)前景展望
據(jù)了解，物流設(shè)備在全生命周期的不同階段有著不同的表現(xiàn)，通常在剛開(kāi)始使用時(shí)會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)故障；隨著時(shí)間的推移設(shè)備進(jìn)入運(yùn)行穩(wěn)定期，故障大幅減少；到了后期，故障率會(huì)飆升，需要維護(hù)次數(shù)增加，直到最終報(bào)廢。因此，國(guó)內(nèi)外通行的做法是，物流系統(tǒng)集成商為客戶(hù)提供一年的免費(fèi)維保服務(wù)，有些廠商還提供駐地服務(wù)，即安排技術(shù)人員在客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)工作，隨時(shí)提供維護(hù)服務(wù)，解決突發(fā)緊急故障，以保障物流系統(tǒng)良好運(yùn)行。
傳統(tǒng)的物流設(shè)備定期維護(hù)方式具有經(jīng)驗(yàn)化、被動(dòng)性、粗糙化、低效化特征，維護(hù)過(guò)程中缺乏數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和監(jiān)測(cè)體系，實(shí)際效果難以評(píng)估。預(yù)測(cè)性維護(hù)可以解決以上痛點(diǎn)問(wèn)題，將產(chǎn)生新的市場(chǎng)需求。在記者采訪中，需要相關(guān)服務(wù)的企業(yè)主要會(huì)考慮成本投入和經(jīng)濟(jì)價(jià)值如何體現(xiàn)、供應(yīng)商的服務(wù)能力等方面。不同行業(yè)的關(guān)注點(diǎn)存在明顯差異，如軍工、航空航天等行業(yè)，更看重的是安全性和技術(shù)可用性，但絕大多數(shù)企業(yè)更加關(guān)注投入產(chǎn)出比；另外，如何評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)性維護(hù)的效果也是企業(yè)考慮的重點(diǎn)。
北京科技大學(xué)物流工程系副教授楊樂(lè)昌告訴記者：預(yù)測(cè)性維護(hù)其實(shí)早已應(yīng)用在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域?！袄?，我們都熟悉通過(guò)不規(guī)則的聲音或振動(dòng)來(lái)預(yù)測(cè)汽車(chē)何時(shí)將發(fā)生故障。只不過(guò)物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)了新功能，即從數(shù)千或數(shù)百萬(wàn)臺(tái)設(shè)備收集數(shù)據(jù)的能力，尤其是基于人工智能（AI）技術(shù)，我們可以從中學(xué)習(xí)、創(chuàng)建和更新模型，全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化且規(guī)?？涨啊！?/P>
最近幾年，預(yù)測(cè)性維護(hù)管理延伸到物流裝備領(lǐng)域。在這方面國(guó)外企業(yè)起步較早，一些大型工業(yè)自動(dòng)化廠商如西門(mén)子、施耐德電氣等把為制造工廠做監(jiān)控運(yùn)維的軟件整體改進(jìn)并應(yīng)用到物流行業(yè)。
“工業(yè)自動(dòng)化企業(yè)在軟件架構(gòu)及技術(shù)方面雖然有著成熟的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，但他們畢竟不是物流設(shè)備制造商，因此對(duì)各種物流設(shè)備的產(chǎn)品特性沒(méi)有很好地了解，很難真正切入運(yùn)用到具體的設(shè)備中，給預(yù)測(cè)性運(yùn)維提供幫助?！壁w毅如此分析。 “相比之下，國(guó)內(nèi)物流設(shè)備制造商對(duì)產(chǎn)品特性異常了解，但軟件不夠成熟，大多仍處于摸索的狀態(tài)。這就好比地基很牢固，使得要建造什么樣的房子都成為了可能。因此，這兩年國(guó)內(nèi)的設(shè)備制造商很多都在大力推進(jìn)設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)管理軟件的研發(fā)和推廣工作。而德馬屬于走在比較前列的?！?/P>
如果將物流系統(tǒng)設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)管理作為一項(xiàng)服務(wù)，德馬在收費(fèi)方面會(huì)考慮哪些因素呢？趙毅告訴記者，天璣系統(tǒng)現(xiàn)在仍處于市場(chǎng)推廣階段，會(huì)采取讓客戶(hù)免費(fèi)使用一段時(shí)間的策略。待客戶(hù)體驗(yàn)上去后，再考慮采用一次性買(mǎi)斷、按時(shí)間、按流量等不同的收費(fèi)方式。
值得一提的是，在目前市場(chǎng)上，物流設(shè)備供應(yīng)商或系統(tǒng)集成商看重的是銷(xiāo)售，而售后服務(wù)被放在了從屬地位，僅對(duì)公司業(yè)務(wù)起到支持作用，所以多數(shù)公司的人員和技術(shù)資源首先確保銷(xiāo)售部門(mén)。其實(shí)，隨著越來(lái)越多的物流系統(tǒng)上線運(yùn)行，隨著物流自動(dòng)化、智能化水平不斷提升，客戶(hù)會(huì)需要更專(zhuān)業(yè)、更全面的售后服務(wù)支持，圍繞物流系統(tǒng)設(shè)備提供維護(hù)、維修、健康監(jiān)控等服務(wù)有著巨大的市場(chǎng)需求，將會(huì)成為物流設(shè)備廠商和系統(tǒng)集成商的重要業(yè)務(wù)模式與利潤(rùn)來(lái)源。
當(dāng)物流裝備企業(yè)更加重視產(chǎn)品交付后的運(yùn)行維護(hù)服務(wù)，并將其作為痛點(diǎn)來(lái)解決，采用預(yù)測(cè)性維護(hù)模式，不僅可以大幅降低自身維護(hù)成本，也為客戶(hù)帶來(lái)減少故障次數(shù)、避免停機(jī)、縮短維修時(shí)間、提升系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行質(zhì)量、提高效率與產(chǎn)能等價(jià)值。因此，預(yù)測(cè)性維護(hù)將使供應(yīng)商與終端客戶(hù)實(shí)現(xiàn)雙贏，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)的進(jìn)步也會(huì)加速其發(fā)展，市場(chǎng)前景看好。
（轉(zhuǎn)載）
