煉油和化工行業(yè)是是典型的流程型生產(chǎn)模式，工藝過(guò)程高度依賴(lài)設(shè)備的長(zhǎng)期、穩(wěn)定、安全和高效運(yùn)行。因此，設(shè)備維護(hù)對(duì)煉油化工企業(yè)至關(guān)重要，任何一臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備的故障停機(jī)都可能導(dǎo)致數(shù)以百萬(wàn)甚至千萬(wàn)級(jí)的經(jīng)濟(jì)損失。
設(shè)備維護(hù)分為預(yù)防性維護(hù)、預(yù)知性維護(hù)和事后維護(hù)。流程型行業(yè)的特點(diǎn)決定了對(duì)于非關(guān)鍵類(lèi)的設(shè)備可以采取事后維修的方式，以降低維護(hù)成本；對(duì)于關(guān)鍵類(lèi)的設(shè)備必須采取預(yù)防性維護(hù)和預(yù)知性維護(hù)相結(jié)合的方式，保證設(shè)備能夠長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。對(duì)于預(yù)防性維護(hù)，通常利用3年到4年一次的生產(chǎn)裝置大修機(jī)會(huì)對(duì)設(shè)備進(jìn)行解體維修。在設(shè)備運(yùn)行期間，主要依靠每月的計(jì)劃維護(hù)工作開(kāi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)知性維護(hù)。
目前在中國(guó)石化北京燕山分公司制定月度維護(hù)計(jì)劃的依據(jù)主要是設(shè)備管理人員的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的故障現(xiàn)象，以及公司規(guī)定的強(qiáng)制保養(yǎng)項(xiàng)目。我們知道，人為經(jīng)驗(yàn)是有局限性的，是缺乏繼承性的，這就導(dǎo)致了企業(yè)的維護(hù)計(jì)劃不能夠完全滿(mǎn)足設(shè)備安全可靠運(yùn)行的要求，“過(guò)修”和“失修”情況并存。而如何能夠利用設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)制定科學(xué)合理的檢修維護(hù)計(jì)劃，成為企業(yè)急需要解決的問(wèn)題。另一方面，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行異常情況時(shí)，如何能夠通過(guò)對(duì)其狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析判斷進(jìn)而在設(shè)備真正發(fā)生故障之前能夠捕捉到設(shè)備的故障征兆，為提前安排停車(chē)檢修爭(zhēng)取到更長(zhǎng)的時(shí)間，也是企業(yè)一直面臨的難題。提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，提前進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整和物資準(zhǔn)備，就意味著減少非計(jì)劃停車(chē)時(shí)間，進(jìn)而為企業(yè)避免數(shù)額巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
面對(duì)燕山石化提出的問(wèn)題，極晨智道提出應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合振動(dòng)分析技術(shù)為企業(yè)建設(shè)設(shè)備全生命周期預(yù)知維修系統(tǒng)解決方案。由燕山石化、極晨智道和上海星環(huán)科技三家單位組建聯(lián)合項(xiàng)目組，歷經(jīng)1年半的技術(shù)開(kāi)發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施服務(wù)，系統(tǒng)成功上線(xiàn)并達(dá)到預(yù)期的效果。
設(shè)備全生命周期預(yù)知維修系統(tǒng)從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中獲取軸承振動(dòng)、溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)。大型機(jī)組主要在線(xiàn)采集軸瓦位移的時(shí)域波形數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集周期為3-5秒；機(jī)泵以在線(xiàn)或離線(xiàn)方式采集振動(dòng)速度或加速度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方式的數(shù)據(jù)采集周期為1小時(shí)，離線(xiàn)監(jiān)測(cè)方式的數(shù)據(jù)采集周期為1-7天；系統(tǒng)從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中獲取設(shè)備所對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)，包括壓力、溫度、流量、液位、介質(zhì)組分等等，數(shù)據(jù)采集周期為1-5秒。依據(jù)該數(shù)據(jù)采集策略和中石化集團(tuán)的設(shè)備總量，預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)規(guī)模可以達(dá)到1-5PB/年。利用傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)無(wú)法處理如此大規(guī)模的數(shù)據(jù)，所以在該項(xiàng)目中引入了上海星環(huán)的大數(shù)據(jù)平臺(tái)作為數(shù)據(jù)獲取、轉(zhuǎn)換和計(jì)算平臺(tái)。
設(shè)備全生命周期預(yù)知維修系統(tǒng)構(gòu)建了基于規(guī)則的故障診斷、基于案例的故障診斷、設(shè)備狀態(tài)劣化趨勢(shì)預(yù)測(cè)、部件剩余壽命預(yù)測(cè)等應(yīng)用。基于規(guī)則的故障診斷利用了經(jīng)典診斷分析技術(shù)和專(zhuān)家系統(tǒng)理論，通過(guò)對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障征兆提取，再依據(jù)診斷規(guī)則，自動(dòng)輸出設(shè)備將要或已經(jīng)發(fā)生的故障情況以及處理措施；基于案例的故障診斷功能在系統(tǒng)中構(gòu)建了案例模型，并且從企業(yè)歷史故障記錄中提煉總結(jié)了若干故障案例作為原案例保存在大數(shù)據(jù)平臺(tái)中，設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)作為目標(biāo)案例實(shí)時(shí)與原案例進(jìn)行相似度計(jì)算，當(dāng)相似度達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，系統(tǒng)給出與設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)相似的歷史故障案例及相似度；劣化趨勢(shì)預(yù)測(cè)功能應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺(tái)中提供的若干算法，包括聚類(lèi)、分類(lèi)、回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰度模型等，對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，系統(tǒng)自動(dòng)給出設(shè)備所處的狀態(tài)類(lèi)別和參數(shù)達(dá)到報(bào)警的時(shí)間；劣化趨勢(shì)預(yù)測(cè)功能還引入了自適應(yīng)報(bào)警的概念，通過(guò)自適應(yīng)報(bào)警算法模型進(jìn)行計(jì)算，系統(tǒng)能夠針對(duì)每個(gè)設(shè)備的每個(gè)測(cè)點(diǎn)給出符合當(dāng)前工況的報(bào)警閾值，當(dāng)然這種自適應(yīng)報(bào)警閾值一定是在符合相關(guān)企業(yè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下才能發(fā)揮其作用；部件剩余壽命預(yù)測(cè)功能利用設(shè)備啟停和歷史部件更換信息以及設(shè)備故障診斷和預(yù)測(cè)結(jié)果，系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算得到部件的剩余壽命并對(duì)小于預(yù)設(shè)值的部件進(jìn)行報(bào)警提醒。
燕山石化目前的數(shù)據(jù)量約為1000萬(wàn)條/天，每年的數(shù)據(jù)規(guī)模達(dá)到20-30TB。設(shè)備全生命周期預(yù)知維修系統(tǒng)利用5臺(tái)服務(wù)器組成的集群部署了星環(huán)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，包括內(nèi)存計(jì)算、Hbase和流處理模塊。系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。
利用星環(huán)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析計(jì)算，使設(shè)備故障診斷和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等功能的延遲控制在5秒之內(nèi)，完全滿(mǎn)足的客戶(hù)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求；通過(guò)對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)的分析，顛覆了傳統(tǒng)中人們的經(jīng)驗(yàn)思維，看似很多無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)，但卻對(duì)設(shè)備故障產(chǎn)生著實(shí)實(shí)在在的影響，例如設(shè)備運(yùn)行效率過(guò)低時(shí)設(shè)備故障發(fā)生的概率增大，這就要求做好工藝參數(shù)控制；利用大數(shù)據(jù)分析自動(dòng)生成的檢修維護(hù)計(jì)劃，保證了設(shè)備維護(hù)更有針對(duì)性，減少了“過(guò)修”和“失修”現(xiàn)象；大數(shù)據(jù)分析最有價(jià)值之處在于能夠在設(shè)備出現(xiàn)故障隱患時(shí)就發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在故障，大大減少了生成裝置的非計(jì)劃停車(chē)，從經(jīng)濟(jì)方面和安全方面為企業(yè)帶了了巨大的價(jià)值。下圖為系統(tǒng)自動(dòng)給出的故障診斷結(jié)論：
設(shè)備全生命周期預(yù)知維修系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際上首次將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到流程型生產(chǎn)行業(yè)的設(shè)備診斷和預(yù)測(cè)中，取得了初步成效，但仍有很多業(yè)務(wù)和技術(shù)問(wèn)題需要進(jìn)行攻關(guān)。例如，如何利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)自動(dòng)創(chuàng)建故障征兆算法，使系統(tǒng)更具智能性，拜托故障診斷專(zhuān)家的支持；如何利用進(jìn)行大數(shù)據(jù)的預(yù)處理，并且是這種預(yù)處理模型化，讓系統(tǒng)自動(dòng)完成；如何在對(duì)設(shè)備劣化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)能夠結(jié)合失效機(jī)理的因素，使得預(yù)測(cè)的結(jié)果更加符合客觀(guān)現(xiàn)實(shí)等等。這些問(wèn)題需要數(shù)據(jù)科學(xué)家、故障診斷專(zhuān)家和設(shè)備管理專(zhuān)業(yè)人員共同攻關(guān)解決，希望通過(guò)各類(lèi)專(zhuān)業(yè)人員的努力，讓設(shè)備全生命周期預(yù)知維修系統(tǒng)發(fā)揮出更大的價(jià)值，徹底解決企業(yè)設(shè)備管理人員所面臨的種種難題，讓設(shè)備管理不再是企業(yè)中“費(fèi)力不討好”的工作。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴(lài)品牌。
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