日照港集装箱发展有限公司技术创新中心 张坤 曲鹏

日照港集装箱发展有限公司网络数据中心 魏玺瞩  

 

 

0  引言

0.1  项目背景

0.1.1  贯彻新发展理念，推动高质量发展的必然要求

习近平总书记在中共中央政治局第十一次集体学习时强调，要加快发展新质生产力，扎实推进高质量发展。其中明确指出，要及时将科技创新成果应用到具体产业和产业链上，改造提升传统产业。同时，要大力发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群。

在当前全球数字化浪潮和智能化趋势的推动下，港口行业正经历着前所未有的技术变革和管理革新。港口作为国民经济的重要组成部分，其运营效率和竞争力直接关系到国家经济的发展和国际贸易的畅通。港口企业设备管理部门作为港口运营的核心支撑，其设备管理水平直接影响着整个港口的运营效率、服务质量和安全生产。然而，传统的设备管理模式在面对日益复杂的设备类型、不断增长的设备数量以及日益严格的安全环保要求时，面临着管理流程不规范、信息孤岛问题突出、维保成本居高不下、安全风险管控难度大等诸多挑战。

0.1.2  推动设备管理方式更高效、更智能的内在需求

港口作为货物进出口的重要枢纽，其设备运行的稳定性和可靠性直接影响着港口的生产效率、服务质量和经济效益。港口设备种类繁多，包括岸桥、场桥、轮胎吊、堆高机、装载机等大型特种设备，以及各种输送机、装卸机械等辅助设备。这些设备投资巨大，运行环境恶劣，维护保养要求高，其管理的重要性不言而喻。

0.1.3  标准化物联网平台建设的必要性

近年来，随着物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的快速发展和应用，港口行业纷纷开展智慧港口建设，其中设备智慧维保是重要的组成部分。许多港口企业在设备上安装了大量的传感器和在线监测装置，以实现设备状态的实时监控和故障预警。然而，由于缺乏统一的规划和标准，这些传感器和在线监测装置往往来自不同的供应商，型号、协议、数据格式各不相同，导致数据难以集成和共享，形成了新的“信息孤岛”，无法发挥应有的作用。

0.2  项目意义

TnPM管理是一种以提高设备综合效率为目标，以全系统的预防维修为过程，以员工的行为规范为载体，以全员参与为基础的设备维护和管理体系。TnPM管理的核心理念是“一切规范、规范一切”，强调通过标准化、流程化、精益化的管理，最大化设备的效能和生命周期价值。

1  基于智慧设备管理系统的TnPM管理技术方案

1.1  系统架构

智慧设备管理系统以TnPM管理理念为指导，面向设备的全生命周^[1]（购置、安装、调试、运行、维护、改造、报废），构建“1+5+N+All”的智慧运维系统架构整体架构。

图1  系统架构示意图

1.2  系统功能

图2  系统功能

1.2.1  二级域名服务升级

将智慧设备管理系统域名 iepm.rzport.com 的 SSL 证书由免费版本升级为商用版本，提高系统的安全性和可靠性。

1.2.2  登录功能

统一钉钉登录入口，不再区分日照港集团有限公司和技术创新中心，智慧设备管理系统对接省港钉钉组织。

图3  设备管理系统对接钉钉整体流程图

1.2.3  导航栏

适当微调页面布局。

1.2.4  页面间距布局

适当微调页面布局。

1.2.5  一机一档

1.2.5.1  设备台账

设备台账对各个公司设备的信息进行管理。

图4  设备台账

1.2.5.2  特种设备管理

特种设备管理实现对特种设备的证书进行管理，支持证书到期提醒和证书信息维护等功能。

图5  特种设备管理

1.2.6  设备三率

三率配置各个部门三率填报的负责人（每个部门只能有一个三率负责人），确保设备三率数据的准确填报和管理。

图6  三率填报管理流程图：

1.2.7  计划排程

1.2.7.1  维保计划管理

用户登录系统后，点击计划管理菜单进入计划排程页面，系统会根据配置信生成对应的维保任务信息，指导用户按计划进行维保。

图7  维保计划管理

1.2.7.2  维保参数管理

用户登录系统后，点击维保参数管理菜单进入维保参数管理页面，可进行设备维保参数设置查看功能。

图8  维保参数管理流程

1.2.7.3  停机时间管理

记录和呈现固机设备的停机时间，所选择的设备都归属同一个单位同一个部门；支持选择多台设备并设置各自的停机时间；且停机时间对接日照港生产管理系统船舶作业昼夜计划模块。

 

图9  停机时间对接日照港生产管理系统

1.2.8  检查管理

1.2.8.1  流机故障提报维修

用户登录系统后，点击“流机故障提报维修”进行流机设备隐患提报派工和维修全流程业务管控。

图10  流机故障提报维修记录

1.2.8.2  隐患提报

用户登录系统后，点击日常隐患提报菜单进入日常隐患提报记录页面，可进行隐患提报记录查看功。

图11  业务流程图

1.2.8.3  点巡检计划

用户登录系统后，点击点巡检计划菜单进入点巡检计划页面，可制定点巡检计划。

图12  点巡检计划

1.2.9  维保管理

2.2.9.1  维保池

提供维保待办事项任务池功能，帮助主管工程师管日常隐患提报、维保计划的事项管理

图13  维保池-统计

图14  维保池委托-停机时间标识

图15  维保池委托-维保委托详情中停机时间

1.2.9.2  维保派工

维保派工模块提供技术员或者主管工程师日常针对设备的维保过程发现问题可以及时发起派工单，给到对应的审批人进行审批，审批完成开始进行维修/维保

图16  维保委托

1.2.9.3  委托池委托派工

图17  维保池委托

1.2.9.4  物料工时补录

因为某些特殊原因导致用户在派工结束后没有填写物料和工时内容，物料工时补录可以帮忙用户在结束的工单中补交物料和工时信息；

图18  物料工时补录审批流程

1.2.10  内控管理

提供针对特定项目发起申请审批流，规范项目管理流程。

图19  流程审批

1.2.11  外协管理

1.2.11.1  维修单位

实现对维修单位的基本信息、合同信息、证件信息统一管理。

图20  维修单位信息功能流程

1.2.11.2  维修人员

管理非日照港维修人员的基本信息及证书信息。

图21  维修人员信息功能流程：

1.2.12  短接点可视化管理

提供用户对设备短接信息进行显示和管理，实时同步短接点信息，前端页面呈现最新的设备短接点状态信息。

图22  对接方案

1.2.13  组织结构调整

1.2.13.1  组织结构调整

建立维修基地为基础的组织架构，组织结构的层级依次为基地、维修队、包机组。

图23  组织管理列表

1.2.13.2  考核积分制模块

建立积分模块，针对对员工的维保派工任务完成情况和月度工作量进行统计汇总。

图24  人员月度考核

1.2.14  对接日照港工业数据分布式一体化集成系统

1.2.14.1  系统接口对接：设备管理系统支持对接日照港工业数据分布式一体化集成系统，实现标准化设备健康诊断，提供的高效数据处理方式和友好的状态监测数据呈现方式。

1.2.14.2  监控数据传输：适配日照港工业数据分布式一体化集成系统架构设计，对接由集成系统提供的各类设备的 RCMS、OPC、温震监测、应力监测等上位机开放系统，研究设备状态监测和健康诊断功能。

2.2.15  建设智能维修派工管理

结合包机责任制和维修业务发包方案，实验和测试一键派工功能。

1.2.16  成本管理

1.2.16.1  预算管理

建立预算管理模块，对公司预算费用进行管理。

图25  预算管理

1.2.16.2  项目合同管理

对日照港合同进行管理，将合同与费用预算进行关联，支持合同相关信息的登记和查询。

图26  项目合同信息

1.2.16.3  费用明细管理

提供物料数量告警管理。

图27  费用明细列表

1.2.17  定额管理

展示所有维修项目定额信息，提供用户维修项目定额维护管理功能。

图28  维修项目定额

1.2.18  单机核算

单机核算提供设备各种费用，其中包括水电费，燃油费等费用的统一入口，在该功能模块可以对设备每月的相关费用进行维护。

图29  单机核算管理

1.2.19  结算管理

1.2.19.1  结算申请

提供用户进行结算申请单发起，通过发起结算申请完成结算流程。

图30  结算申请

变更后结算申请业务描述：

图31  审批流程

1.2.19.2  结算清单列表

提供用户进行结算清单查看功能。

图32  结算清单列表

1.2.20  备品备件管理

与仓储系统进行系统对接，支持接收仓储系统的业务数据和通过接口查询仓储系统的业务数据。

图33  系统对接

1.2.21  维修中心大屏

1.2.21.1  设备故障率统计：显示该维修中心 top5 设备类型的故障率（数据来源于设备三率）。

1.2.21.2  单机成本核算统计：（燃料、润料、维修费、材料费等）。

1.2.21.3  维保池相关统计：显示不同时间段维保池中的工单信息；

1.2.21.4  今日委托明细：显示今日委托工单信息。

1.2.21.5  今日维保委托总览：显示当前维保委托的数量统计。

1.2.21.6  状态监测^[2]：显示该生产中心固机设备的状态信息。

1.2.21.7  特殊作业统计：显示某个时间段特殊作业的统计信息。

图34  维修中心大屏显示

1.2.22  统计分析

1.2.22.1  单机核算分析

提供对设备维保过程中产生的费用进行统计和分析。

图35  单机核算分析

1.2.22.2  故障分析报表

为用户提供按按设备类型、设备归属部门、单个设备的故障统计数据

图36  故障汇总分析

图37  故障明细分析

1.2.22.3  结算统计报表

PC 端通过图表形象标示结算的关键指标，支持不同维度的设备维修结算报表统计分析及查询条件，将设备结算的数据形象化、直观化、具体化地展示。

图38  结算统计分析

1.2.22.4  点巡检统计报表

对点巡检结果进行统计分析

图39  点巡检统计分析

1.2.22.5  维保计划统计报表

对维保计划和结果进行统计分析

图40  维保计划统计分析-年度维保统计

图41  维保计划统计分析-日常维保统计

1.2.22.6  仓储库存分析

对仓储库存进行统计分析

图42  仓储库存分析

1.2.22.7  成本统计分析

对成本进行统计分析

图43  成本统计分析

1.2.23  移动端

1.2.23.1  移动端功增强点 

1.2.23.1.1  优化手机端的易用性：页面的相应速度进行优化。列表页面添加筛选条件，支持列表中进行搜索。

图44  对表单填写进行优化。

1.2.23.1.2  一机一码

图45  设备二维码界面

1.2.24  钉钉对接

通过钉钉平台的对接日照港钉钉系统，系统之间的实现业务互通。支持省港统一钉钉用户可以使用智慧设备管理系统。

图46  派工业务流程

1.2.25  零部件管理

开发一套设备零部件全生命周期可视化管理引擎，实现 5 种类型的港口设备零部件爆炸图、模型动态刨切等功能，形成每个关键零部件的可视化维保管理，为技术人员提供维保依据，支持所有设备的图纸信息的预览和查看。

1.2.25.1  设备预览

支持按照设备模型资源树状结构多层次分类及基础信息展示，支持通过名称和排序等对设备资源进行筛选和快速查找。

图47  模型展示

1.2.25.2  设备显示

支持显示设备模型的爆炸图、模型动态刨切、模型结构透明、设备参数、 模型复位、720°自由旋转、自由拆卸、模型视频资料、模型文档资料、 模型场景切换等基础操作和在线编辑模型资源层次结构等功能。

1.2.25.3  设备管理

支持对设备模型进行管理，支持上传新模型资源，管理现有模型，通过检索功能可快速定位目标模型，支持在管理列表中可对模型资源进行动态编辑。

图48  模型管理

1.2.25.4  设备分类

支持通过自定义动态分类来管理数量庞大的设备模型资源，通过分类数 据可清楚的显示模型资源的种类情况。

图49  模型资源

1.2.25.5  在零部件寿命监测系统中，通过逐层拆分设备，可以将其细分为不同的层级，港口->设备->机构->机电设备->零部件，从整体设备到具体的零部件。这种分层结构可以更精细地监测和分析设备剩余寿命状况，从而有针对性地进行维护和保养提醒，延长设备的使用寿命，提高生产效率和安全性。

图50  港口设备整体预览

1.2.25.5.1  以卸船机为例，点击设备清单中的卸船机按钮，可对港口所有卸船机设备进行预览，点击卸船机预览界面中的详情按钮，可查看卸船机设备寿命监测相关的详细数据。

图51  设备清单中的卸船机

1.2.26  新增系统对接

1.2.26.1  状态检测系统集成

状态检测类系统与智慧设备管理平台进行对接，实现状态检测数据的上传。

图53  状态监测系统对接方案

1.2.26.2  业务应用系统集成

智慧设备管理平台某些业务场景需要与外部系统进行交互，根据业务流程进行对接，具体数据的使用归属到业务具体业务场景。

图54  业务应用系统对接方案

1.2.27  科技创新管理

科技动态模块支持呈现年度科研项目最新情况，展现所有项目的进度情况，记录各科研班项目开展情况，并对各个项目的推进情况进行可视化展示。

图55  科技动态

图56  十大课题

图57  科技项目进度管理

图58  知识共享

图59  项目督办

图60  科技创新管理可视化

2  基于智慧设备管理系统的TnPM管理实施效果

智慧设备管理系统在日照港的实施，取得了显著的成效，主要体现在以下几个方面：

2.1  管理效率提升

2.1.1  设备信息100%标准化： 通过统一设备编码、建立设备台账、规范设备信息采集等措施，实现了设备信息的100%标准化，打破了区域壁垒、公司界限，实现了维修人员的跨区域联合作业及全港维保业务的统一管理、统一调度。

2.1.2  业务流程全面数字化： 将设备管理的各个环节全部纳入系统，实现了业务流程的全面数字化。

2.1.3  工单处理效率提升30%以上： 通过工单驱动的维保作业模式，实现了工单的自动派发、移动端处理、进度跟踪等功能。

2.1.4  减少人工巡检： 通过实时状态监测和远程监控，减少了人工巡检次数，降低了人工成本。

2.1.5  信息共享与协同： 打破了信息孤岛，实现了设备信息、维护信息、备件信息等的共享与协同，提高了管理效率。

2.2  维护成本降低

2.2.1  故障处理效率提升30%以上： 通过故障预测与诊断、智能诊断建议等功能，维修人员可以快速定位故障点，缩短维修时间。

2.2.2  维修费用同比下降296万元（2023年）：通过预测性维护、按需维护等措施，减少了设备非计划停机时间，延长了设备使用寿命，降低了维修费用。

2.2.3  减少备件库存： 通过智能备件管理，优化了备件库存，降低了备件采购成本和库存成本。

2.2.4  降低能耗： 优化了设备运行参数，降低了能耗。

2.2.5  减少非计划停机时间： 状态监控和基于阈值的告警推送，可以提前预测设备潜在问题，及时检测维保，防止小问题演变成大问题，减少停机时间10%～15%。

2.2.6  优化备件采购和库存: 避免了过度的备件采购和库存积压。

2.3  生产效能提高

2.3.1  设备可靠性提升： 通过预测性维护、按需维护等措施，提高了设备的可靠性和可用率。

2.3.2  设备停机时间减少： 通过故障预测与诊断、快速维修等功能，减少了设备非计划停机时间。

2.3.3  维保与生产紧密协同： 通过“维保池”与停机时间管理有机结合，解决了传统设备维修模式中生产与维修作业矛盾问题，实现了维保与生产的紧密协同。

2.3.4  全流程数字化维保： 通过状态监测、预测性维护、AR远程协作等，实现全流程数字化，整体维保作业效率提升25%以上。

2.3.5  港口作业效率提升： 设备可靠性和可用率的提高，保障了港口作业的连续性和稳定性，提高了港口装卸效率。

2.3.6  助力石臼港区南区实现全货种作业能力、效率双向提升15%： 通过设备管理的优化，为港口生产提供了有力保障。

2.4  其他效益

2.4.1  安全生产水平提升： 通过安全管理模块，加强了设备安全管理，降低了安全事故发生的风险。

2.4.2  数据驱动决策： 通过数据分析和决策支持模块，为管理层提供了更准确、更全面的设备管理信息，提高了决策的科学性和准确性。

2.4.3  员工满意度提高： 智慧设备管理系统的应用，减轻了设备管理人员和维修人员的工作负担，提高了他们的工作效率和满意度。

2.4.4  企业形象提升： 智慧设备管理系统的应用，展示了日照港在数字化转型方面的领先地位，提升了企业的形象和竞争力。

3  结论

基于智能化技术的港口设备全生命周期管理系统研发与应用，是港口行业顺应数字化、智能化发展趋势，提升设备管理水平，实现高质量发展的必然选择。日照港的实践证明，该系统能够有效解决传统设备管理模式存在的诸多问题，显著提升设备管理效率、降低维护成本、提高生产效能、增强安全保障、提升决策支持能力，为港口的持续发展和竞争力提升提供了有力支撑。

面向未来，山东港口日照港将继续深化基于智慧设备管理系统的TnPM管理应用，不断完善系统功能，拓展应用范围，并积极分享经验，推动行业共同进步，为建设智慧港口、绿色港口、安全港口做出更大的贡献。