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摘要 ：为持续推进设备管理水平提升，为进一步完善鞍钢矿业设备智能运维水平，结合智慧矿山建设实际，鞍 钢矿业以“鞍千设备在线智能运维管理”为试点，以设备健康状况指标为依据，以保障设备健康生产运行为主线， 以轻量化运维为宗旨，建立起设备智能运维管理标准化业务模型。本文将详细阐述基于物联网及在线感知技术下的 设备在线智能化运维管理模式的构建。
关键词 ：物联网,在线感知技术,在线运维,智能化
1 鞍钢矿业概述
鞍钢矿业所属矿山均为特大型铁矿山，生产工艺流程 长，管理环节多，工程复杂性高，各个层级之间信息传递 具有滞后性，难以实现实时的、最优的生产指挥调度，进 一步推高了厂矿的整体成本。采选生产过程中的原矿质量 没实现精准智能跟踪，选矿各生产工序没有进行全局优化 协调控制，生产组织有进一步提升的潜能。鞍钢矿业瞄准 信息技术变革趋势，把智慧生产运维作为“两化”深度融 合的主攻方向，“两化融合”已经成为国家的基本政策。“两 化融合”是指信息化和工业化的深度结合，以信息化带动 工业化、以工业化促进信息化，其核心是以信息化作为支 撑，追求工业的可持续发展。
鞍钢矿业在全国矿山行业中率先提出建设和践行“中 国制造 2025”，响应国家立足于国际产业变革大势，全面提 升中国制造业发展质量和水平的重大战略部署。通过以数 字化、智能化为核心的信息技术改造提升传统矿业的传统 管控模式，2021年之前，鞍钢矿业已先后完成了ERP企业 资源计划和EAM设备资产管理系统的应用和部署，通过以 数字化、智能化为核心的信息技术改造提升了传统矿业的 传统管控模式， 促进鞍钢矿业设备管理水平大幅提升。
2 鞍钢矿业设备运维管理现状
2.1 存在着设备运维监控死角
由于历史原因或出于建设经费投入的考虑，鞍钢矿业 一些厂矿内部分重要生产设备在上线建设之初整体缺失设 备实时在线监测功能或部分缺失必要设备运行状态指标实 时在线监测采集点及信息传输控制网络。为此，鞍钢矿业以“鞍千设备在线智能运维管理”为试点，对厂矿的经营决 策者、岗位班组、点检人员以及设备的维修人员进行了全 面细致深入的需求调研和整理， 同时提出一系列解决方案。
加强了设备状态采集点和采集指标参数的建设投入， 布设网络、新增设备、更新设施将维持设备正常运行所必 需的重要监测属性维度， 如设备的温度、电流、电压、震动 频率、持续时长、视觉形态等作为重要健康指标进行采集 监控，同时，通过设备检修业务人员的以往经验建立起设 备初级故障趋势模型，并将根据实际故障原因及状况迭代 更新故障趋势模型。下面各图为设备在线智能运维系统中 设备重要监测属性维度、设备重要监控属性的变量定义及 告警定义的系统配置。
2.2 资源、信息整合不及时
鞍钢矿业各厂矿内部设备实时数据相对离散，很多已 成为数据孤岛， 无法实现共享， 缺少相关在线监控系统的整 合及关联性。基于模型的智能预警不足， 缺少基于模型的综 合分析， 设备状态自动判断分析手段不足， 维护方案无法自 动生成。现有的PLC或HMI画面的设备运行参数多数没有 实现集中远程监控。个别设备自带监测系统独立运行， 这些 系统相对独立、离散， 没有与设备管理系统形成互联。
为此，鞍钢矿业以“鞍千设备在线智能运维管理”为 试点，以设备智能在线运维系统为平台，将鞍千范围内所 有重要生产设备的PLC 或管控信息进行有效集中规范的 整合，以PI 实时数据库系统作为各生产设备实时数据集控 平台进行实时数据的集中汇总、存储和实时展示。
2.3 缺少一套可复用推广的标准设备运维模型
鞍钢矿业目前各厂矿现场设备状态把握及分析手段相 对落后，大多采用常规诊断，设备日常点检手段缺乏、主 要依靠人工检测，包括五感、简易工具和离线检测，五感 定性多 ;经验判断多，量化趋势预测少。目前这些设备大 多靠常规点检来掌握状态，绝大多数设备目前仅靠常规点 检来掌握设备健康状态，随着设备使用时长的增加，设备 性能不断持续劣化，设备运维人员技能水平与现实需求还 存在一定的差距，无法实现设备状态的预知、预判及跟踪 管理， 将带来许多意外故障停机影响生产方面的风险。
设备状态管理手段应用方面，以专业点检为主，部分设备配置了精密检测诊断、在线监测等技术手段，分析日 常状态管理实施过程，点检人员承担了大部分的状态决策 与管理工作， 相应的工作负荷较大。
为此，鞍钢矿业结合智慧矿山建设实际，以设备健康 状况指标为依据，以保障设备健康生产运行为主线，以轻 量化运维为宗旨，对设备运维流程和功能进行了再造设 计，初步建立起设备在线智能运维管理模型。设备在线智 能运维管理模型是一个以鞍千矿业有限公司实际设备运 维管理调研为基础、通过建立预知告警关系树、各业务系 统数据共享调用、预知告警准确及时推送和多维度数据 集成及指标展示等关键技术的研究，经标准化和通用化封 装，最后形成具备实操性、指导性并且可复用推广的标准 模型。设备在线智能运维管理模型的建立初步实现了数据 驱动的概念应用，让业务数据根据业务场景的需要去寻找 指定的人，从而实现了设备运维模式从“被动”向“主动” 的闭环式设备运维全过程管理的转变及创新。
3 设备健康智能运维模式设计
3.1 技术路线
本系统平台将采用JAVA 技术J2EE平台，大型关系数 据库oracle进行平台的搭建和开发，采用AntDesign企业级 UI 页面，实现友好的人机交互界面和边缘计算技术。边缘 计算技术是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计 算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最 近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服 务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保 护等方面的基本需求。
3.2 设计原则
鞍钢矿业贯彻落实公司“推进两化融合，打造智慧矿 山”的建设理念，遵循高起点、少投入、多产出、高效益原则。
(1)实时数据共享化。打通数据壁垒，数据统一存储， 实现数据的互联互通及数据共享，消除数据“孤岛”现象， 提高信息传递效率。
(2)平台结构标准化。按照模块化、组件化、平台化的 设计， 统一数据格式、数据结构、通讯协议， 并且统一地物 编码规则。
(3)流程管理智能化。将人工处理的流程节点移交给 计算机自动执行及决策分析，缩短业务链条，提高流转效 率，降低成本， 提高效率。
(4)系统拓展开放化。统一系统结构标准，融合设备 管理、成本管理、财务管理、技术管理、采购管理、物流管 理等业务， 系统可以进行多业务拓展。
(5)操作流程简单化。软件交互平台实现智能式操作， 操控简便、灵活， 易学易用， 便于管理和维护。
3.3 功能设计
3.3.1 组织机构及人员管理
将各系统与EAM 的组织机构管理功能进行有效地集 中管理， 解决相关数据冗余问题， 实现按照模块配置功能。
组织机构管理。同步主数据模块相关信息，按照自身 业务需求进行匹配和关联。实现多个组织架套管理，符合 多种业务模块使用要求。
人员管理。同步主数据模块相关信息，按照自身业务 需求进行匹配和关联。
岗位角色管理。同步主数据模块相关信息，按照自身 业务需求进行匹配和关联。
人员与角色岗位关联配置。按照系统业务需求和流程 配置要求，建立人员与角色岗位的关联关系，按照角色岗 位分配相应的操作权限和审批权限保证系统业务流程的 正常运行。
3.3.2 业务关联关系配置
按照业务范围和管理范围进行关联关系匹配。
人员与设备关联。按照人员管理设备的范围，建立人 员与设备间的关联关系，实现本系统的业务管理需求。包 括管理人员和执行人员。
人员与告警定义关联。按照人员管理告警的范围，建 立人员与告警定义间的关联关系，实现告警推送及处理的 业务管理需求。包括管理人员和执行人员。
维护组、负责组和订阅组与告警定义关联。依据组管 理的范围、权限， 按照告警定义的等级、来源、重要程度等 不同维度进行关联匹配，实现对告警模块业务的管理功能 和业务操作功能。
3.3.3 告警配置
(1)告警变量。通过接口建立与数据源的接口，按照 现场数据采集点建立系统内的自身告警变量，根据现场数 据采集点的实际情况，选择设备树的节点，在节点上面进 行变量的增加、修改、删除、查看。
(2)告警定义。根据故障或预警现象，定义告警的含 义，包括告警表达式、告警关注变量。按照现场维护人员 的实际经验、结合设备的图纸以及维修技术标准，给出专 家建议， 用于排查和确认告警原因。
(3)告警内容。告警内容主要是针对告警现象、原因 及影响的简单描述，例 ：因进料轴承温度三个采集点任意 两个值均超过温高阈值， 产生进料轴承温高跳闸。
(4)告警表达式。按照表达式建立规则建立告警条件的逻 辑表达式。(表达式规则包含：变量、加、减、与、或、非、大于、 小于、等于、括号)例 ：AQ_ml19F1=1.AQ_ml19F2>60℃, 通 过计算告警表达式的结果来判定告警是否发生。
(5)告警类型。根据告警对设备、生产所产生的影响的程度可分为，预测告警(设备本身可正常运行但已发现劣化 趋势)、一般告警(设备或监测部位已发生显著问题，但尚 未严重影响主体设备生产运行)、严重告警(设备已发生故 障并已引起主体设备宕机严重影响设备生产运行) 三种。
(6)告警原因。根据告警内容和告警来源，在告警配 置页面预设专家建议方案，专家建议方案包括依据告警内 容和告警来源进行的告警原因排查步骤、可能的告警原 因、相应的解决办法。告警事件单处理页面中，对每个告 警子事件(没有告警子事件的直接对主事件操作) 自动调 取预设的专家建议，由设备负责组或维护组人员根据“专 家建议方案”内容进行排查后确认告警原因。
3.3.4 业务处理流程配置
实现可配置化流程。通过按照管理制度和业务需要自 定义流程节点，对节点配置岗位、岗位对应的权限，再对 流程流转的条件进行配置，以达到自配置的个性化流程实 现业务处理。所有节点、节点配置内容、节点间流转内容 均需要提前完成逻辑编辑， 成为流程配置的选择项。
3.3.5 设备健康分析
设备运行情况查询。通过对关联在设备上的告警变量 数据的实时读取， 判断设备运行的情况。
服务器在线情况查询。通过对业务模块间数据通讯功 能访问， 实时查看系统各服务器的在线情况。
3.3.6 数据源管理
PI数据源。用来采集PI 实时数据。
API接口。用来采集现场具备API接口的仪器、仪表、 传感器的实时数据。
数据库直连。通过数据库直连的方式，实现对具备实 时数据库的现场监控或检测系统的实时数据采集。
移动网络接口。通过移动网络来采集现场的设备运行 数据、仪器仪表实时数据、传感器实时数据。
3.3.7 辅助功能
接口日志。建立所有数据接口的日志，方便故障排查 和数据校验。系统日志。建立系统的操作日志和运行日 志，实现全程跟踪。
4 设备健康智能运维模式应用效果
4.1 管理水平
经过近 9 个月的技术攻关和功能迭代升级，公司信息 中心、工程设备保障部及鞍千公司成功实现设备在线智慧 运维系统在生产现场的成功运行。
经过现场使用， 从目前实施的效果来看， 设备在线智能 运维在鞍千矿业公司的实施已经大大减少了人工的参与程 度，降低了人为经验因素引起的运维失误率。提高了设备相关信息资源的整合度，大大减少了设备运维时间和人工成 本，提高了设备运维效率并减少了相应的设备运维难度。
系统有效满足了设备智能故障诊断、检修队伍协同作 业等不同应用场景的需求，细化并标准规范了管理流程， 明确了运维责任主体，消除了因运维责任主体不明确而带 来的消极运维情绪，提升设备运维效率，助力矿山实现 3D 岗位无人化、少人化目标。
系统依托公司移动办公平台，充分利用各业务信息系 统，建立起设备监控—故障管理—运行维护—消除缺陷的 标准闭环管理模式，能够实时获取设备动态档案信息及健 康状况指标， 对设备健康状态进行智能分析， 做到设备故障 精准定位， 故障根源精准锁定， 有效保障故障告警的及时性 与准确性。同时，还建立起设备管理移动端门户新模式，不 仅规范了设备运维过程，而且通过移动应用技术手段实现 维修工单的轻量化管理， 真正实现运维工作由被动为主动。
系统现已成功投入运行， 大幅提升了设备系统的自动运 维能力，实现了鞍钢矿业设备运维的有效数据管理，大幅提 升了设备运维的管理水平。标志着公司开辟设备全生命周 期智能运维服务的新模式， 为公司数字化转型注入新动能。
4.2 社会效益
设备在线智能运维管理模型全面总结国内外本行业 的建设成果，也将构建适用于我国金属矿山的设备智能运 维管理体系，对于智能矿山建设具有较强的引领与示范作 用。设备在线智能运维管理模型标准形成与推广应用，对 于全面规范和促进智能矿山建设中的设备智能运维管理 将起到积极的示范推进作用。
4.3 生态效益
通过此次管理的创新分析，将在减少生产投入量、废 弃物的产生量，提高产品可回收率、耐用程度和使用价值 等方面取得不错的效益，将会对生产环境的影响及资源的 耗用降低到一定程度。
5 结语
通过基于物联网和在线感知等技术的设备健康智能运 维模式的建立，可基本实现实时感知设备健康状况、实时 掌握设备动态档案、实时掌握设备运维动态、实时掌握设 备资源状况、精准获得设备全过程维修策略、轻量化设备 运维操作过程、利用数据驱动理念，变设备被动运维为主 动运维，建立起设备智能闭环式的运维管理标准化业务模 型。同时，建立起专家知识库体系，迭代递进的将维修人 员个人知识成功转化为企业范围内的智力资本，加速实现 企业生产管理的提质、降本和增效。
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