摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的提出，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開始被應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，其中射頻識別技術(shù)(RFID)和Zigbee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中扮演著舉足輕重的作用。企業(yè)設(shè)備管理與維護一直是企業(yè)關(guān)注的重點之一。本文提出將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在設(shè)備管理與維護上，這樣能夠更好地對設(shè)備進行綜合管理，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率進而提高企業(yè)的效益。

     關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)  RFID  Zigbee  設(shè)備管理與維護 

     The Internet of Things Technology and Modern Business Equipment Management and Maintenance

      引言 

      企業(yè)的設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的保障，是企業(yè)生存發(fā)展的利器。企業(yè)進行生產(chǎn)，要有各個方面的管理，而設(shè)備維護是企業(yè)現(xiàn)場管理基礎(chǔ)的管理之一。在這個過程中對于設(shè)備的維護保養(yǎng)起關(guān)鍵性作用，企業(yè)中由于設(shè)備的老化、不及時維修和保養(yǎng)，造成生產(chǎn)效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量差、經(jīng)濟效益低等諸多問題。因此，如何搞好企業(yè)設(shè)備管理與維護工作，對提高企業(yè)設(shè)備管理、技術(shù)水平和生產(chǎn)率，增強企業(yè)的市場競爭力都有十分重要的現(xiàn)實意義。

      本文提出將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在企業(yè)設(shè)備管理與維護上，探討其在設(shè)備管理與維護中發(fā)揮的巨大優(yōu)勢。

      1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

      “物聯(lián)網(wǎng)概念”是在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，物聯(lián)網(wǎng)的一般定義為：通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念?？偟恼f來物聯(lián)網(wǎng)可以概括為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層是對物體進行全面感知，即對其繼續(xù)識別或是數(shù)據(jù)采集。網(wǎng)絡(luò)層是可靠傳遞層，通過現(xiàn)有多種的有線和無線通信網(wǎng)絡(luò)將信息進行可靠傳輸。應(yīng)用層是智能處理層，對采集上來的數(shù)據(jù)進行處理和展示。物聯(lián)網(wǎng)定義圖如下圖所示：

　　物聯(lián)網(wǎng)把新一代的IT技術(shù)充分運用到不同的行業(yè)中，具體說來，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)等各種物體中，然后將物聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用能夠滲透到各行各業(yè)。

      2 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)

      2.1 RFID技術(shù)

      射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，縮寫RFID)是一種自動識別技術(shù)。射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的技術(shù)。從信息傳遞的基本原理來說，射頻識別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型(初級與次級之間的能量傳遞及信號傳遞)，在高頻段基于雷達探測目標(biāo)的空間耦合模型(雷達發(fā)射電磁波信號碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達接收機)。

      RFID系統(tǒng)包括：電子標(biāo)簽、天線、讀寫器三個部分。標(biāo)簽具有全球唯一的識別號，另外電子標(biāo)簽還可以存儲少量電子信息。天線作用是在電子標(biāo)簽和讀寫器之間傳遞射頻信號。讀寫器是讀取或?qū)懭腚娮訕?biāo)簽的設(shè)備。

      RFID 技術(shù)和條形碼技術(shù)相比，具有一些優(yōu)點：1)無需接觸、自動化程度高。RFID完成識別工作無需人工參與，應(yīng)用便利。2)耐用可靠，適應(yīng)各種工作環(huán)境。RFID標(biāo)簽可應(yīng)用到環(huán)境比較惡劣的情況下。3)識別速度快、可實現(xiàn)高速和多標(biāo)簽同時識別。大大加快了工作流程。

      RFID以上優(yōu)點使其被不同部門接納，被應(yīng)用到物流管理，物品管理當(dāng)中。

　　2.2Zigbee技術(shù)

　　傳感和控制設(shè)備的通信并不需要高的帶寬，但是要求低的反應(yīng)時間，非常低的能量消耗，以及大范圍的設(shè)備分布。Zigbee協(xié)議正是為無線網(wǎng)絡(luò)中傳感和控制設(shè)備之間的通信提供了一個極好的解決標(biāo)準(zhǔn)。

　　Zigbee一是一種短距離、架構(gòu)簡單、低消耗功率與低傳輸速率的無線通信技術(shù)，其傳輸距離約為幾十米，使用頻段為免費的2．4GHz頻段，傳輸速率為20-250KB/S網(wǎng)路架構(gòu)具有Master/Slave屬性，并可雙向通信。在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂方面，主要是IEEE802.15.4小組與ZigbeeAlliance兩個組織，兩者分別制訂硬件與軟件標(biāo)準(zhǔn)。Zigbee聯(lián)盟制訂Zigbee可支持星形、樹形和網(wǎng)狀3種網(wǎng)路架構(gòu)。相對于其他無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它更適合于組建大范圍的狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，將Zigbee技術(shù)應(yīng)用到狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)中將有非常誘人的前景。Zigbee模塊如下圖所示：

　　圖2 Zigbee模塊

　　3 設(shè)備管理與維護系統(tǒng)

　　鑒于設(shè)備在企業(yè)中的重要地位，建立設(shè)備管理與維護系統(tǒng)勢在必行。設(shè)備管理與維護系統(tǒng)的目標(biāo)是建立一個企業(yè)設(shè)備管理和維護信息管理的工作平臺，使企業(yè)通過該平臺進行設(shè)備維護管理的運作過程中，獲得以下效益：

　　(1)提高設(shè)備綜合利用率，挖掘設(shè)備生產(chǎn)潛力，增加其有效生產(chǎn)時間；

　　(2)避免頻繁的維修系統(tǒng)對設(shè)備過度維修造成的浪費，延長設(shè)備使用壽命，減少維護成本；

　　(3)減少停機時間，降低正常運行期間的物耗損失；

　　(4)提高管理和維修人員工作效率，充分有效的利用企業(yè)資源；

　　(5)有效收集各類維修數(shù)據(jù)，為預(yù)防性維護建立打下基礎(chǔ)。

　　設(shè)備管理與維護系統(tǒng)主要工作是對企業(yè)所有的設(shè)備進行綜合管理，并運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將設(shè)備信息與互聯(lián)網(wǎng)融合。

　　3.1 設(shè)備管理

　　3.1.1 設(shè)備管理概述

　　企業(yè)的設(shè)備管理內(nèi)容主要包括：設(shè)備預(yù)算管理、固定資產(chǎn)管理、備件管理和工單管理。通過設(shè)備管理實現(xiàn)設(shè)備從采購、轉(zhuǎn)資到報廢的全生命周期的經(jīng)濟管理。預(yù)算管理主要完成設(shè)備采購和維護等的費用預(yù)算管理；固定資產(chǎn)管理的任務(wù)是對企業(yè)設(shè)備的資產(chǎn)進行合理的記錄；備件管理主要完成設(shè)備備件的采購存儲等工作；工單管理的任務(wù)是計算備件、材料、人工費用，隨時掌握實際維修費用，將費用細(xì)化到單臺設(shè)備上。本文主要對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的備件管理做著重介紹。

　　3.1.2設(shè)備管理的實現(xiàn)

　　本文主要提出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的備件管理方式如下：全廠或車間共用備件庫，對于新購買的備件進入備件庫，對其添加RFID標(biāo)簽，并在RFID標(biāo)簽中記錄備件的基本信息，同時在數(shù)據(jù)庫中添加備件信息如：備件名稱、ERP編號、規(guī)格、價格、數(shù)量、儲存地點、購入地點、購入時間、用途、維修記錄等。設(shè)備上的器件發(fā)生故障需要維修的時候，可以通過數(shù)據(jù)服務(wù)器對備件庫存信息進行查詢。使用備件替換發(fā)生故障的器件時，需要使用RFID讀寫器在RFID標(biāo)簽中記錄備件的上線、下線的相關(guān)信息。經(jīng)過維修的器件放入備件庫存，也要將備件的維修信息記錄到標(biāo)簽或數(shù)據(jù)庫中。直至備件無法維修進行報廢處理時，才將RFID標(biāo)簽摘除。摘除后的RFID標(biāo)簽可以貼到新的設(shè)備上繼續(xù)使用，標(biāo)簽里的原有信息進行清空。每次RFID標(biāo)簽內(nèi)信息更改都要同步更新數(shù)據(jù)服務(wù)器內(nèi)的信息。備件管理流程如圖所示：

　　上圖是備件管理框架圖，工作平臺通過多個的讀寫器對備件進行上下線登記管理，將信息存入到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，在WEB服務(wù)器中，通過編寫WEB程序?qū)?shù)據(jù)庫進行實時讀取，只要在能夠上網(wǎng)的PC上獲得權(quán)限后即可對備件的所有信息進行實時的查詢管理，并進行合理的調(diào)度使用。

　　通過這種方式的備件管理并不需要人工查看備件的條碼而節(jié)省的勞動力成本，實現(xiàn)對備件的實時定位、追蹤和監(jiān)控。因此，RFID技術(shù)的應(yīng)用將有利于企業(yè)實現(xiàn)實時、透明、可視的供應(yīng)鏈管理。

　　3.2 設(shè)備維護

　　3.2.1 設(shè)備維護的發(fā)展階段

　　設(shè)備維護自產(chǎn)生以來經(jīng)歷了以下幾個不同的階段：(1)事后維修階段，事后維修其特點是在發(fā)生故障以后才進行維修。優(yōu)點是充分利用系統(tǒng)部件。直到現(xiàn)在，對于因設(shè)備故障停運后不會造成太大損失的場合，仍然使用這種維修方式。(2)預(yù)防性維修階段，預(yù)防性維修特點是通過采用各種預(yù)防措施，將故障消除于萌芽。其目的是防止設(shè)備突然發(fā)生事故并停車，在一個經(jīng)濟的時間間隔內(nèi)對一些部件或單元進行更換的方式。預(yù)防性維修包括3方面：設(shè)備的日常維護如清潔、潤滑和保養(yǎng)；對設(shè)備周期性的檢查，及時掌握設(shè)備的劣化狀況；對設(shè)備劣化采取復(fù)原活動。預(yù)防式維修要慎重，防止維修過剩不經(jīng)濟和維修不到位出事故。(3)生產(chǎn)維修階段，它是一種生產(chǎn)效率最高、經(jīng)濟最優(yōu)的維修模式。對重點要害設(shè)備采取預(yù)防式維修，而對一般設(shè)備則采取事后維修。它是維持設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的一切費用以及設(shè)備退化導(dǎo)致的一切損失之和。(4)全公司全員生產(chǎn)維修階段，它是包含全公司生產(chǎn)管理人員、維修人員、生產(chǎn)操作人員等全員參加的覆蓋設(shè)備生命周期全過程的生產(chǎn)維修模式。(5)預(yù)測性維修階段，其特點是將重點放在狀態(tài)檢測和診斷上，只有在證明必要時才維修。預(yù)測維修根據(jù)對設(shè)備退化狀況和性能狀況的診斷，來確定和進行維修活動。因此，它是要求能夠精確地檢測和掌握設(shè)備退化狀態(tài)，而到確實需要維修時再進行維護的概念。它是定量掌握設(shè)備狀態(tài)的設(shè)備診斷技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。

　　這整個發(fā)展過程體現(xiàn)了機械故障診斷管理體系中維修管理的優(yōu)化性，即最大限度地減少事故，換句話說，就是追求“零事故”。

　　3.2.2 設(shè)備維修的一般方法

　　目前設(shè)備維護主要采用以下方式進行：(1)日常點檢，每天班前用聽、看、摸等方法，按點檢標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備進行檢查。日常點檢的目的是保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，不發(fā)生故障。點檢內(nèi)容包括：異聲、漏油、振動、溫度、潤滑和調(diào)整等。(2)定期檢查，即維修工人按計劃定期對重點設(shè)備進行的檢查。定期檢查的目的是保證設(shè)備達到規(guī)定的性能。檢查工作包括：測定設(shè)備劣化程度、確定設(shè)備性能、調(diào)整設(shè)備等。(3)計劃修理，是根據(jù)日常點檢、定期檢查的結(jié)果所提出的設(shè)備修理委托書、維修報告、機床性能檢查記錄等資料編制的計劃，定期進行修理。這種修理屬于恢復(fù)性修理。(4)改善修理，是對設(shè)備的某些結(jié)構(gòu)進行改進的修理，這種修理主要用于經(jīng)常重復(fù)發(fā)生故障的設(shè)備。(5)故障修理，是當(dāng)設(shè)備突然發(fā)生故障或由于設(shè)備原因造成廢品時必須立即組織搶修。故障修理是設(shè)備維修工作的重要環(huán)節(jié)，它直接影響故障停機時間和生產(chǎn)車間能否按時完成生產(chǎn)任務(wù)。

　　3.2.3 設(shè)備維護的實現(xiàn)

　　基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備維護是指從設(shè)備內(nèi)部植入的傳感器或外部檢測設(shè)備中獲得系統(tǒng)運行時的不同部位的狀態(tài)信息：壓力、溫度、震動頻率等，通過對這些狀態(tài)信息進行實時或周期性的評價，最終得到裝備的維修需求。通過建立基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備狀態(tài)維修安全管理模式的基本框架，利用物聯(lián)網(wǎng)和設(shè)備監(jiān)測技術(shù)來采集設(shè)備的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，通過驗證好的設(shè)備維修管理預(yù)測和決策模型來實現(xiàn)設(shè)備的維修安全管理?；谖锫?lián)網(wǎng)的設(shè)備維護系統(tǒng)框架如下圖所示：

　　圖5 設(shè)備維護系統(tǒng)框架圖

　　上圖中，每一個Zigbee分節(jié)點安裝在或?qū)?yīng)一個設(shè)備，在此設(shè)備上的不同部位安裝多個溫度、壓力、振動等不同的傳感器，對不同部位的各種狀態(tài)信息進行采集，將獲得的所有信息處理之后無線傳輸給Zigbee總結(jié)點，每個工作車間針對設(shè)備的多少確定總節(jié)點的個數(shù)?？偣?jié)點獲得信息后通過網(wǎng)絡(luò)中繼器傳輸?shù)焦ぷ髌脚_即設(shè)備管理與維護系統(tǒng)中，系統(tǒng)對每個設(shè)備傳輸上來的信息進行分析處理，并對異常的信號給出報警信息，并將數(shù)據(jù)信息實時的放入數(shù)據(jù)庫中，客戶端通過互聯(lián)網(wǎng)獲得權(quán)限后即可通過WEB程序查看設(shè)備的狀態(tài)信息，針對不同的情況采取不同的處理方法。

　　總結(jié)

　　本文對設(shè)備管理與維護以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行簡單的概述，并提出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備管理與維護構(gòu)想，此方法能夠在設(shè)備管理和維護上取得較好的效益。隨著現(xiàn)在工業(yè)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將滲透到不同的行業(yè)，發(fā)揮其巨大的優(yōu)勢，完成現(xiàn)代信息快速共享。