冶金企业管理现代化创新成果 | 包钢东大：依托数字化实现设备管理智能化的探究与实践

一、成果提出的背景

包钢集团以《包钢（集团）公司数字化，智能化三年执行规划》为纲，规划了以效能提升为导向，数据为驱动，新型能力为主线，综合集成为突破口，流程化为切入点，服务化为方向的落地思路，全面融入“中国制造2025”创新驱动发展战略。

从制造业来看，数字化转型已经成为现代制造业发展的基本方向。党的二十大报告明确指出要“推动制造业高端化、智能化、绿色化发展”。从钢铁行业来看，数字化转型对钢铁企业高质量发展影响重大，是紧抓时代机遇的必然要求。

包钢集团不断推陈出新，加快数智赋能融入新格局，巴润分公司作为包钢（集团）公司的原料生产基地，基于矿山数据整合基础，从“智慧矿山”出发，寻求新的落脚点，探索以设备智能化管理出发为落脚点，从数字化入手，突破设备管理智能化的瓶颈。

一是采用物联网技术，研究开发一套功能强大的设备管理系统。研究软件的开发及应用，实现设备或设备组群的监控，告警信息自动推送，准确定位故障点；数据统计分析，提供决策依据。二是制作设备“名片”，利用二维码技术搭建设备身份信息平台。将设备基础信息以二维码的形式录入系统，实现设备的“可视化”，实现全员参与设备的智能化管理。

一是树立全员全系统管理理念。通过网络平台、云端学习等智能化手段，提高全员学习的能力，不断了解设备相关知识，让现场每位员工不同程度的参与到设备不同层次的管理中，不断提升管理理念和思维，将设备管理模式进行前置。二是深化设备全生命周期管理理念。设备从上线→日常维护→定期检修→预防性维护→设备下线整个生命周期通过数字化的积累与分析进行智能化管理，不断延长设备的使用寿命，在设备全生命周期内参与设备管理的人员不断提升设备管理水平及管理理念。

此外，本次转型的特色是积极与高等院校进行校企合作、优势互补，东北大学作为辽宁省服务型制造研究基地、省级重点新型智库，运营管理方面论著百余篇，获多项省部级优秀成果奖及省部级领导批示。包钢集团与东北大学积极开展合作，知识交融、共同探索。

物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。

运维管理涵盖数据处理、运维方案设计、运用设备、维护设施、故障诊断和处理等内容，既要对系统设备和管理软件等进行定期维护，也要完善维修、改造、升级技术规格，以及移植、替换和注销系统软件和设备来进行后续维护等。

3.ITSM方法理论

ITSM也是一种IT管理。它是一种以服务为中心的IT管理将企业的IT部门从成本中心转化为服务中心和利润中心。是以流程为中心，从复杂的IT管理活动中梳理出核心流程。

设备全生命周期管理理念是指以生产经营为目标，通过一系列的技术、经济、组织措施，对设备的规划、设计、制造、选型、购置、安装、使用、维护、维修、改造更新直至报废的全过程进行管理。

培训管理是企业人力资源管理体系的重要组成部分，培训管理是组织用来开发员工的知识、技能、行为或态度，从而帮助实现组织目标的任意系统的过程。

设备管理系统作为数字化转型的关键组成部分，支持全过程可视化的平台运维服务，通过技术创新打破企业各工序之间的信息孤岛，是实现实时监控、数据分析、预警和远程控制等功能的基础，助力包钢集团实现数字化转型的目标。

采用物联网技术创新构建全系统管理平台。数字化设备管理系统的开发是实现智能化设备管理的重要一步。将设备管理系统分为基础管理、维检修管理、长寿化管理等全系统管理板块，系统架构如图1所示。

图1：设备管理系统架构图

这项创新成果的实施具体体现在以下几个方面：（1）数据积累与系统功能掌握：前期需要设备管理人员积累大量的数据，并全面掌握系统功能，为后续的数据分析和智能化优化奠定了基础。（2）全系统管理板块的划分：将设备管理内容划分为基础管理、维检修管理、长寿化管理等板块，有助于更细致地管理设备，并针对不同方面进行精细化的监控和优化。（3）物联网技术的应用：采用物联网技术实现设备管理系统的开发，使得设备之间能够实现信息的互联互通，为后续的数据采集和分析提供了技术保障。

图2：设备管理系统平台

利用设备二维码实现信息追踪与管理。制作设备二维码“名片”是数字化设备管理智能化的又一创新成果，使管理人员能够随时获取设备状态，做出及时、准确的管理决策，通过这一方式实现了设备管理的数字化和智能化，如图3所示。

图3：设备二维码名片

具体体现在以下几个方面：（1）实时信息录入与跟踪：将设备基础信息、状态、检修情况等实时录入二维码“名片”内，实现了设备管理信息的及时更新和跟踪。（2）纸质档案数字化：将原有的纸质档案内容录入系统内，实现了设备管理档案的数字化和智能化。（3）手机扫描查询便捷性：用户可以通过手机或其他客户端扫描设备二维码，“名片”内的信息能够被轻松查询到。（4）系统集成优化：将设备二维码“名片”放入设备管理系统，实现了系统的集成优化，进一步提升了设备管理流程的高效化。

包钢集团完成设备数字化监测、预警系统等新系统落地，以及时、精准的事前预防改变了以事后维修为主的传统模式，保障设备安全稳定运行的同时，实现设备管理为生产高效服务，同时达到降本增效的目的。

实施设备数字化监测与预警系统。引入在线监测技术实现设备状态实时监测。通过安装在线监测装置，包括无源测温装置、局部放电检测以及在线测震装置等先进技术，实现了设备管理智能化的重大突破。

如图4(a)所示，对皮带系统电机安装智能在线测温测振装置，生成曲线，并测量电量信号，实现在不拆卸设备的基础上，通过传感器采集运行数据，实时监测设备运行过程中的温度、电流、电压、局放量等关键参数。

图4(a)：电机震动及温度在线监测及数据

图4(b)展示了高压设备上安装在线监测装置，实时监测运行状态。同时，将这些数据通过485信号或其他通讯方式转换为网络信号，实时上传至设备管理系统，并根据设备运行特性配置针对性的数据采集策略，生成曲线。

图4(b)：设备无源测温及数据报表

如图4(c)所示，通过智能点检数据分析，分析判定设备是否运转正常，有无异常与劣化趋势，判断故障部位，诊断老化及损伤程度等，以便事前采取有针对性措施控制，防止故障扩大和设备安全性能的下降，同时借助预警系统，有针对性的对设备实施预防性维护，这项创新措施使得设备能够进行实时在线监测及预警，实现智能点检，管理人员可以随时获取设备运行状态的信息，能够及时发现设备的异常情况，从而有效降低了设备故障的风险。

图4(c)：智能点检数据分析

构建设备“健康档案”并提供数据支持。将监测到的设备数据进行进一步整合分析，形成设备的“健康档案”。

图5：设备“健康档案”流程图

应用新技术实现设备优化与智能化实操。采用高速球机实时全景监控，通过客户端和浏览器可对监控场地内的设备进行远程控制，实现设备的遥控和对相关系统的控制，如门禁、照明、给排水和空调通风系统，构建数字化监控系统与远程操作范式。

采用高速球机实时全景监控系统，能够实现对设备状态的实时监控，不仅覆盖了各车间和场所内的设备，还包括设备场地和主要设备间的监视范围，通过人机互动实现设备的实时管理。系统架构如图6(a)所示。

图6(a)：系统逻辑架构

图6(b)：全景监控设备

设备远程操控创新。通过在设备的综保装置，将各项参数上传至后台系统，实现了设备远程操控。如图7所示，选厂6个10KV电磁站150多面高压柜全部将信号集中于110KV变电站，实现远程停送电；通过数据的迁移将选厂全流程自动化系统进行山下迁移，实现选厂中控室异地智能操控，极大地提高了设备作业的安全性和效率。在运行设备上安装自动给油装置，解决了人工给润滑油存在的缺陷，成功实现了机器换人，使得设备作业更加安全高效。

图7：设备远程操控创新

智能闭锁系统创新。通过微机防误闭锁系统的创新应用，成功实现了变电站的智能操作。其系统架构如图8(a)所示，操作实景如图8(b)所示。

图8(a) ：防误闭锁系统架构体系

图8(b)：微机防误闭锁系统实景

快速诊断技术创新。通过长期的调查研究，探索出了一种创新的电缆故障诊断方法，从而实现了数字化设备管理的智能化。该方法的原理如图9所示，为避免发生更大事故提供理论与实践依据。

图9 ：一种快速区分并行铠装电缆的创新方法实施原理图

通过网络平台、云端学习等智能化手段，将设备管理先进理论放入平台，针对不同层次员工进行分别设定学习内容，并结合现场实践教学数字化的应用，逐步树立设备管理全员全系统的概念，着重深化设备全生命周期管理理念，借助智能化手段，关注设备的全生命周期状态，从整个生命周期出发对设备进行维护保养，为设备的长寿化提供依据。如图10所示为线上线下培训实况。

图10：线上线下管理培训

落实转型方针，促成运维新发展。经过一年的实践，设备管理水平大幅提高，通过采用物联网技术构建全系统管理平台，基于平台信息，实现运维人员对故障点的精准定位。通过设备管理的大数据分析、人工智能、物联网等前沿技术的应用，设备管理向高效化、精确化迈进。

引入前沿技术，拓展管理新思路。利用设备二维码技术设备全员电子流程使用率达80%左右，达到实时办结的高时效水平。利用在线监测技术实现设备状态实时监测，实现智能点检，管理人员获得设备运行状态信息更具实时性，提高了对于异常情况处理的及时性和准确性，设备在线测温数据年处理量达2.5万条，综合保护装置的投入使用误报率为0，防误闭锁系统的操作准确性达到了100%。

推动运维革新，增强故障预判。以设备管理数智化转型战略为支撑，变“事后维修”为“主动预防”，运用相应数据模型和生成的曲线，实现对设备大部件劣化趋势和异常的预警，获得更智能、更高效的设备管理能力，设备故障率大幅下降，2023年由于预警提前发现较小设备隐患10次，较大事故隐患2次，避免了事故的发生。同时，由于设备管理人员的及时干预，2023年设备的综合故障率较2022年降低0.85‰，大量处于“健康”状态的设备保障了生产的顺利进行。

渗透协同意识，降低故障水平。随着设备管理协同意识的不断深入，公司实现了事后维修次数为0的突破，节约了事故成本32万元，降低了安全成本，提升了设备及人员的安全指数，实现了设备台效稳步提升，截至2023年底的统计数据显示（如图11所示），粗破碎台效平均提升49t/h，中细碎台效平均提升22t/h，入磨台效平均提升6t/h，保障了生产的顺利进行，及时完成了产量，实现了为包钢集团源源不断地提供钢铁原料的目标。此外，通过全局的把控及检修部对备件的合理规划，减少了备件紧缺及库存长期积压的问题，2023年发生备件费用413.34万元，较2022年备件费用降低了49.59万元，备件成本大幅降低。

图11：设备故障率及台效变化情况

推进先进技术，解放人力资源。巴润矿业分公司注重“以人为本”的管理思想，实现了机器换人的目标,通过数据整合分析，为设备运行及操作提供更可靠的依据。

图12：设备操作时效提升

勇担社会责任，树立良好形象。设备的智能化管理使得生产能够顺利进行，减少了因事故维修而带来的人员加班问题。据统计（如图13所示），2023年维修人员总工时2389h，较2022年降低1176h，月人均工时降低39.6h，工作效率显著提升，职工的精神压力不断降低，幸福感提升，企业口碑不断提升。另一方面，数智化技术的运用减少了人员事后补救的工作量，提升了工作效率，促进了职工的积极性和创造力的发挥。

图13 ：维修人员加班时间变化情况

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