面向设备生产企业的MRO系统研究

发布时间：2016-08-04 09:49

第一章 绪  论 

1.1 研究背景 
随着我国经济的增长，制造业迅速发展，逐渐成为国民经济的重要产业[1]。目前中国装备制造业的规模已处于世界第一。制造业是为各个行业提供生产技术设备的企业，是工业发展的基础。装备制造业与其他产业具有很大的关系，制造业的发展对推动技术创新，加速产业融合，实现信息管理等方面都有很大的帮助。 由于产业分工与技术发展，21 世纪后，制造业的逐渐成熟使生产利润越来越低，导致以生产为主的制造业开始向服务主导方向转变，使制造服务逐渐转化为设备生产企业有效的利润增长点[2]。服务是提供给消费者产品以外的一种利益，制造服务就是给消费者提供产品的追加服务。伴随着销售竞争的日趋激烈，单凭产品本身已经不能提供足够的竞争优势，制造服务逐渐成为设备生产企业新的竞争手段与盈利方式[3]。 近年来，人们开始将对产品设计制造的研究转向对产品生命周期管理（Product Lifecycle Management，PLM）[4]的研究。产品的生命周期一般来说可以分为初始阶段、中期阶段、末期阶段[5]。初始阶段主要负责产品的设计与制造，中期阶段主要负责产品的使用与维修，产品末期阶段主要负责产品的回收与再利用。我国现阶段的制造服务能力比西方发达国家还有很长的距离，因为在过去的很长一段时间，我国的制造业在理论与应用的研究大多数都是设计与制造方面，使用与维修阶段的研究相对较少。PLM 对全生命周期的信息进行了集成，覆盖了产品从设计和生产到服务和回收的完整业务[6]。对于整个产品生命周期来说，中期的使用与服务时间跟初始阶段与末期阶段相比要长很多。产品生命中期产生的使用与维修数据不仅能为初始阶段的产品设计提供帮助，还能为产品末期的回收提供支持。因此，使用与维修是全生命周期的重要环节，进而出现了对 MRO(Maintenance，Repair  and Overhaul/Operation)服务的研究。MRO 是产品在使用和维护阶段所进行的各种维护、维修和大修等制造服务活动的总称[7]，是产品生命中期阶段重要的业务[8]。面向装备生产企业的 MRO 系统是制造服务的典型代表，随着装备日益的精密化与复杂化，对装备的服务要求也越来越高，能否保证产品高效运行，对MRO 服务来说非常关键。 
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1.2 研究意义
随着制造业的产业结构向服务化方向发展，利润从制造阶段向研发阶段与服务阶段转移[11]，产品服务系统这种新的经济模式到了迅速的发展，研究面向设备生产企业的MRO 系统对产品服务系中生产者与消费者双方都有着重要的意义。 对生产企业来说，制造业原有的盈利模式竞争力已经越来越小，通过降低生产成本、提升设备质量、改进设备性能等方法对提高竞争力已经越来越难，MRO 服务将成为设备生产企业主要的竞争优势，服务部门可以通过挖掘客户需求，取得客户信任，进一步建立长期合作关系，创造的价值将超过生产销售部门，为公司创造更多的利益[12]；生产企业在服务的过程中，可以对产品的运行状态、故障情况、维修状况进行全面的了解，总结使用与维护过程中的经验教训，并且进行数据分析，改进生产与设计，促进产品的创新，节约制造成本，生产出更好的产品。 对消费者来说，先进设备的维修越来越复杂，需要较高的专业技能，导致用户自我维修的难度增大，选择生产企业进行服务对设备的正常运行有着很好的保障作用；目前我国设备维修主要还是由使用企业承担，投入大，效率低[13]，因此优秀的服务可以有效降低设备的故障率，保证设备的顺利运行，为自身创造更多的财富；当通过优秀的服务使用户与企业建立长期合作关系，也更容易保护用户自身的利益[14]。 此外，随着市场竞争的激烈，社会资源越来越紧缺，，环境污染越来越严重，制造业向服务化发展还可以在促进产品升级的过程中，降低能源消耗，实现原材料的高效利用，延长产品寿命，通过回收利用使产品可以循环利用，减少物质资源的浪费，进而减少废弃设备造成的环境污染[15-17]。 
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第二章 面向设备生产企业 MRO 系统的基本框架 

2.1 引言 
设备生产企业在 MRO 服务的过程中除了需要对维修业务进行管理，还需要管理维修过程中所用到的企业自身资源，随着设备故障造成的损失越来越大，对设备运行状态的管理需求也变得必不可少，同时令系统的功能变得复杂。因此需要对系统的基本框架与功能结构进行设计，实现设备生产企业资源与业务的统一管理。 本章重点介绍面向设备生产企业 MRO 系统的业务需求、系统框架、业务流程与相关技术。 
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2.2 面向设备生产企业 MRO 系统的业务需求
要将 MRO 业务进行统一管理，首先需要对 MRO 系统的需求进行分析。通过了解MRO 系统具体的业务需求，可以设计并建立统一的框架来管理系统。 MRO 系统的核心业务是对生产设备的维护与维修。目前主要的维修方式有以下三种： (1)事后维修，是指在设备出现故障以后才进行的非计划维修。这种维修的显著特点是“坏了再修、不坏不修”，不能对设备的故障进行预测[34]，大多数情况下发现故障时设备已经无法正常的运行，对工作造成了较大影响，并且维修所占用的时间已经严重妨碍到生产，使消费者的利益受到了损失。 (2)定期维修，维修人员通过制定的维修计划对设备进行周期性维修。这种维修方式可以减少维修的盲目性、消除部分潜在故障，但是通常情况下维修计划较为固定，很少考虑到设备的负荷情况与实际工作状态，容易造成维修计划不准确，导致维修不足或者维修过度，为企业造成不必要的损失。 (3)状态维修，根据实时的运行数据对设备的状态做出判断与预测，然后制定计划进行维修。随着科学技术的发展，企业开始重视每台设备的具体使用情况，对设备的运行状态进行监测，同时分析监测数据以判断设备是否正常，仅在必要时进行维修。状态维修可以在故障未发生时进行维修，消除隐患，避免维修不足与维修过度，延长工作时间，使消费者的利益最大化[35]。 通过分析可以看出，事后维修是被动的维修方式，定期维修是一种主动地维修方式，但是不能对设备的故障进行预防，而状态维修是一种有效地主动维修手段[36]。在设备日益精细化、复杂化的今天，实现设备的状态维修成为一个必然的趋势。 
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第三章 MRO 系统的数据模型 .... 13 
3.1 引言 ........ 13 
3.2 MRO 系统的数据类型 ..... 13 
3.3  维修 BOM ...... 14 
3.4  维修 BOM 数据模型 ....... 14
3.4.1 维修 BOM 关联对象模型 ........ 14 
3.4.2 维修 BOM 树形结构模型 ........ 16 
3.5  中性 BOM 数据模型 ....... 16 
3.6  本章小结 ........ 17 
第四章 关键业务流程研究 .......... 19 
4.1  引言 ....... 19 
4.2  设备运行流程 ......... 19 
4.3  设备维修流程 ......... 21 
4.4  维修知识库 .... 23
4.5  工作流 ............ 24 
4.6  本章小结 ........ 25 
第五章  面向设备生产企业的 MRO 系统设计 ...... 27 
5.1  系统功能模块设计 .......... 27 
5.1.1 设计原则 ..... 27 
5.1.2 设计要求 ..... 28 
5.1.3 功能模块的设计 ........... 28 
5.2  数据库设计 .... 36
5.3 本章小结 ......... 41 

第六章  面向设备生产企业的 MRO 系统实现

6.1  系统开发原则 

面向设备生产企业 MRO 系统的业务需求会随着生产企业业务的不断拓展而增加，因此需要可以方便的增加新业务的功能模块，同时不对原有系统的结构造成破坏。采用模块化的思想进行系统开发时，建立功能模块管理子系统是非常必要的，这样可以方便系统管理员有效的地增加、删除、编辑功能模块，增加系统功能，根据业务需求有效的集成单个功能模块，保证系统具有良好的扩展性。保持系统的开放性和可扩展性，可以不断增加功能模块，方便地扩展系统功能。通过功能模块不断增加的迭代开发，可以使设备生产企业的 MRO 系统的生命周期管理不断完善。MRO 系统需要处理海量的数据，还需要能够快速地处理用户信息，完成 MRO 服务，因此系统的可靠运行非常重要。MRO 服务信息化以后，系统的可靠性决定了 MRO服务业务是否可以正常运作，以及客户对 MRO 服务是否满意。因此，在系统开发过程中，采取提高系统可靠性的技术和方法应当有针对性、有目的性，而且根据系统需求在MRO 系统开发结束后执行严格的功能测试，包括单元测试、集成测试、系统测试等。 系统需要具有很好的易用性。系统的易用性可以使员工能够通过简单易懂的界面处理复杂的 MRO 业务操作，使企业不用为员工学习如何使用系统而耗费过多的培训时间，尽可能地满足用户实际工作要求。采用交互式设计开发的系统，可需要保证友好的人机界面，同时操作方便，便于维修管理人员迅速掌握。

 

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总结 

本文针对设备生产企业 MRO 系统信息难以实现共享，缺乏对设备运行状态管理，业务流程复杂多变等问题，提出了面向设备生产企业的 MRO 系统的系统框架，并且在此框架的基础上对系统的数据结构模型与业务流程进行了分析与研究，最终实现系统的设计与开发。本文的研究成果总结如下： 
（1）本文首先分析了设备生产企业 MRO 系统的业务需求，在此基础上提出了 MRO系统的系统框架，并对系统的业务流程与相关技术进行了概述。 
（2）为了实现设备生产企业各个业务之间的信息共享，本文研究了 MRO 系统的数据类型，并利用维修 BOM 模型对各种数据进行了关联。 
（3）本文对设备生产企业 MRO 系统的关键业务流程进行了分析与研究，介绍了业务过程管理中的工作流模型。 
（4）在以上研究内容的基础上，对面向设备生产企业的 MRO 系统的功能模块与数据库进行了设计，并最后对 MRO 系统进行了实现。
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参考文献(略)

本文编号：84447