在2019年的漢諾威工業博覽會上，除了近一年的最強熱點5G和人工智能之外，參會人員普遍在關注另外一個熱點，那就是前瞻性維修（Predictive Maintenance）。在今年2月份著名市場調研公司Market Research Future發佈了一個關於前瞻性維修的市場調研報告，宣稱到2022年前瞻性維修的全球市場規模將達到63億美元。
前瞻性維修已經成為工業4.0時代最前沿最主流的工業設備維修理念，那麼何為前瞻性維修、為何是前瞻性維修、如何做前瞻性維修，筆者根據對GE等國外公司關於前瞻性維修研究成果以及論文，藉以本文做一個前瞻性維修的科普。
注:取自Market Research Future發佈的
全球前瞻性檢修市場調研報告
01何為前瞻性維修？
維修（Maintenance）這個詞是從國外直譯翻譯而來，國內更習慣的成為檢修。說起維修理念的發展歷程，從事相關行業的人都能說上來，大致分為事後維修（BM）、計劃性維修（PM）、CBM（基於狀態維修）以及今天要談的前瞻性維修（PdM）。
其實PdM和CBM有很多類似的地方和基礎，換句話說PdM其本質是CBM發展的更高階段，國外也有一種說法是PdM是更精準的CBM。 在GE的一份研究報告中，用一張能力/成本金字塔模型準確定義了PdM層級和能力，我將其翻譯成如下圖：
注：RUL是剩餘使用壽命(Remaining Useful Life)的簡稱就是距離設備發生故障(失效)時間的時長。
從金字塔能力模型中我們可以看到CBM主要處於第二或第三層級，但是在工業4.0時代更發達的國外已經在大規模實踐第四層級也就是前瞻性維修。前瞻性維修從能力上強調是故障精準定位、滾動預測、主動維修。
02為何是前瞻性維修？
關於為何是前瞻性維修是當前主流的維修理念，國外一家在工業檢修領域非常有名的集團公司叫seebo在其官網總結了前瞻性維修的8大核心好處，我翻譯如下：
1降低由故障引起的非生產時間
2降低維修成本
3降低生產人力成本
4降低設備損害
5降低二次損害
6降低備品備件庫存
7提高設備持續穩定運行時間
8降低安全風險
其實在每一條核心優勢後面都有詳細的原因解釋，即使全部翻譯過來也不能很形象體現其帶來的好處。我舉一個颱風的例子大家就會明白前瞻性維修帶來的好處和意義。
每年的夏季東部沿海都會發生大量的颱風，在最近的幾年中每次颱風來都會有一個實時跟蹤的系統進行預報和預警，在這個系統中實時根據颱風的路線、風力來預測未來一段時間颱風的登陸地點、造成危害等信息，一直到颱風最終登陸。
這個系統為東部沿海的人員安全保障、防洪抗災、生產計劃安排提供極有價值的信息，能夠將颱風帶來的人民生命安全和經濟損失降到最小。
那麼回到大型工業設備的檢修上，前瞻性維修要達到的效果及作用和颱風預警系統是類似的，就是能夠在故障發生前精準定位和預測故障並滾動的預測故障發生的時間和評估帶來的危害，這樣為大型工業的生產計劃安排、設備維修計劃提供有價值的信息，降低故障帶來的經濟損失。
注：颱風預警和路徑跟蹤系統會實時更新臺風的可能登錄地點和帶來的氣候變化、帶來的地質災害等信息。
03如何做前瞻性維修？
前瞻性維修的基礎是狀態監測和故障預測，隨著IOT的發展狀態監測不管是在感知靈敏度和監測手段上都取得了長足的進步，海量的高質量的感知數據為前瞻性預測提供了基礎，這也是大感知的重要性和作用。
同樣大數據和人工智能技術的發展為精準故障預測也提供了足夠的技術支撐，尤其是強人工智能技術的突飛猛進為精準故障預測提供了應用空間。
下面這個前瞻性維修組成結構圖大致說明了我們在前瞻性維修實踐上需要做的工作，當然這一切的實現都離不開數據和經驗知識化的積累。
我把前瞻性維修組成架構大致分為四個層級，分為數據採集、數據管理、數據算法、數據應用。
1數據採集：
數據採集包含了三個方面數據的採集，通過物聯網對工業生產設備進行更全面、更精準的狀態感知，通過互聯網對產業上下游的產業鏈數據進行更豐富、更精細的採集，通過企業網對相關應用系統的數據進行更綜合、更快捷的獲取。
2數據管理：
大數據的建設分為"採、存、管、用"四個步驟，數據管理是一個承上啟下的核心步驟，數據管理包括數據質量提升、數據治理、數據分發，是進行數據驅動創新的關鍵。
3數據算法：
數據算法包含了傳統行業公式、行業經驗知識、大數據分析算法、人工智能算法，所謂的傳統行業公式就是表徵運行機理的數學公式，是整個工業製造和生產的理論基礎；所謂的行業經驗知識是工作人員在多年維修實踐中總結的經驗進行知識化；所謂的大數據分析算法指統計學、數學在數據處理、數據挖掘方面的傳統算法；所謂的人工智能算法指基於深度機器學習、深度神經網絡形成的智能算法。
4數據應用：
數據應用整個前瞻性維修的關鍵和價值體現部分，其承載了人機協同的作用，通過先進的互聯網應用開發技術和產品設計理念，為用戶提供多端的隨時隨地的極致用戶體驗，將前瞻性維修的價值和意義融入到用戶的日常檢修工作中。
04未來展望
5G的商用會更加強力推動IOT和人工智能的發展
這一論斷已經成為主流的共識，筆者相信隨著IOT和人工智能技術的發展，隨著數據的豐富和質量提高，在國內工業領域甚至能源工業領域落地實踐前瞻性維修會變得越來越主流。
同時筆者所在的公司是一家致力於打造面向能源領域智慧檢修生態共享平臺的工業互聯網公司，我們也在利用IOT、大數據、人工智能等技術和檢修公司、設備廠商、專業服務商一道來提供更好的智慧檢修工具平臺，已經上線的智慧檢修管理平臺社區版目前已經擁有100餘項功能。
更多產品和解決方案信息，請聯繫成都大匯物聯科技有限公司。
文/圖:趙英俊
