進(jìn)入2020年，討論整體設(shè)備效率（OEE）似乎顯得有點(diǎn)過(guò)時(shí)了。無(wú)論是所謂的OEE、停機(jī)報(bào)告或資產(chǎn)利用率，都已不是什么新話題。在特定場(chǎng)景下，它還可能具有其它名稱，例如就地清洗（CIP），雖然名稱不同，但目的是一樣的：如何快速完成過(guò)程并使資產(chǎn)恢復(fù)可用。

如何計(jì)算OEE或衡量資產(chǎn)的停機(jī)時(shí)間？多年來(lái)，它一直是精益或六西格瑪方法的基礎(chǔ)。那么，它與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）和分析有何關(guān)系？將OEE作為一種指標(biāo)，通過(guò)IIoT和高級(jí)分析功能有助于過(guò)程制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)效率提升。

這將為企業(yè)帶來(lái)顯著的收益。首先，是從多年利用電子表格調(diào)查停機(jī)的痛苦中解脫出來(lái)。其次，停機(jī)分析獲得的洞見(jiàn)，可以節(jié)省大量資金。最后，加快決策制定和采取行動(dòng)，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。

描述性分析

停機(jī)報(bào)告可以作為“描述性分析”的案例，因?yàn)樗枋隽税l(fā)生了什么、與報(bào)告和數(shù)據(jù)可視化相關(guān)的術(shù)語(yǔ)：靜態(tài)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。即使經(jīng)常使用儀表板定期更新報(bào)告，它們?nèi)匀皇敲枋鲂苑治觥ｋm然數(shù)字可能不是靜態(tài)的，但計(jì)算和參數(shù)（故障代碼、測(cè)量值等）在設(shè)計(jì)點(diǎn)是固定的（圖1）。

圖1.此屏幕視圖中描述的報(bào)告是描述性分析的一種形式，描述發(fā)生了什么或正在發(fā)生什么。本文圖片來(lái)源：Seeq

因此，描述性分析被認(rèn)為是最基本的。它指出要查找的內(nèi)容、預(yù)先定義計(jì)算，然后使用過(guò)去或現(xiàn)在的表格計(jì)算并展示計(jì)算結(jié)果。但眾所周知，工業(yè)廠房和設(shè)施中的事情總是在變化，各種因素都會(huì)導(dǎo)致最佳計(jì)劃的失效。

此處的“敵人”是變化及其對(duì)OEE、停機(jī)時(shí)間和資產(chǎn)利用率的潛在負(fù)面影響。停機(jī)報(bào)告基于工廠運(yùn)行前確定的計(jì)算這一事實(shí)，這意味著一旦發(fā)生有趣的事情，該報(bào)告作為歷史情景再現(xiàn)的價(jià)值就會(huì)迅速下降。因此，需要一種由過(guò)程工程師負(fù)責(zé)的新方法來(lái)對(duì)付“敵人”。

診斷性分析

當(dāng)需要洞察力來(lái)解決未知問(wèn)題時(shí)（例如找出意外情況，度量標(biāo)準(zhǔn)為何低于計(jì)劃或了解因果關(guān)系），則需要與主題專家（如過(guò)程工程師之類的）一起進(jìn)行停機(jī)分析。這種方法使過(guò)程工程師能夠在他們應(yīng)該的位置，在最前沿的位置洞察。通過(guò)高級(jí)分析，他們擁有比電子表格方法快得多的解決方案。

用分析術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，就是從描述性分析到診斷性分析的過(guò)渡（圖2）。如果描述性分析是報(bào)告，則診斷分析是交互式調(diào)查和發(fā)現(xiàn)，甚至在某些情況下是根本原因分析。診斷分析是確定原因和找到相關(guān)性的方法，并且包括發(fā)現(xiàn)最佳實(shí)踐和相互比較。通過(guò)利用計(jì)算機(jī)科學(xué)創(chuàng)新（大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等），可以在高級(jí)分析應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)“高級(jí)功能”，從而快速獲得所有見(jiàn)解。

圖2.過(guò)程工程師和技術(shù)專家可以使用高級(jí)分析工具，來(lái)快速診斷問(wèn)題并找到根本原因。

在運(yùn)行中診斷

舉個(gè)例子，在干燥不同產(chǎn)品時(shí)，為了確定最佳結(jié)束點(diǎn)，重要的是要了解各種參數(shù)對(duì)干燥時(shí)間的影響。百時(shí)美施貴寶公司（BMS）的開(kāi)發(fā)工程師RobertForest博士說(shuō)，根本的問(wèn)題是：“應(yīng)該將濕餅干燥多長(zhǎng)時(shí)間才能完成干燥？”如果產(chǎn)品干燥時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)不必要地增加干燥時(shí)間。但是，如果產(chǎn)品干燥時(shí)間不夠長(zhǎng)，則可能無(wú)法通過(guò)過(guò)程控制采樣，這樣就會(huì)浪費(fèi)分析資源。

在使用Seeq之前，BMS從OSIsoft PI數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)簽中收集不同數(shù)據(jù)，使用簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)摘要來(lái)幫助確定干燥時(shí)間。公司將審查最低、最高和平均產(chǎn)品溫度、攪拌速度、夾套溫度和干燥時(shí)間。然后，BMS會(huì)將這些數(shù)據(jù)點(diǎn)，與在整個(gè)干燥過(guò)程中取樣而測(cè)得的實(shí)際溶劑損失進(jìn)行比較。手動(dòng)收集數(shù)據(jù)很繁瑣，耗時(shí)且容易出錯(cuò)。BMS需要一種更加自動(dòng)化的方式來(lái)收集和分析這些數(shù)據(jù)。

典型的過(guò)濾器干燥，經(jīng)歷三個(gè)不同的干燥階段（圖3）。第一階段：靜態(tài)干燥，從不攪拌加熱開(kāi)始。第二階段：繼續(xù)加熱，但間歇攪拌。在第三階段：在連續(xù)攪拌下繼續(xù)加熱。BMS希望為每個(gè)干燥階段確定關(guān)鍵參數(shù)，以優(yōu)化不同批次的干燥。為此，公司需要將干燥階段與干燥時(shí)間、夾套溫度、產(chǎn)品溫度（最高、最低和平均）以及攪拌器速度相關(guān)聯(lián)，自動(dòng)找到干燥機(jī)需要何時(shí)開(kāi)始運(yùn)行。

圖3.可以快速診斷該干燥系統(tǒng)并優(yōu)化其運(yùn)行。

下一步是根據(jù)不同干燥階段來(lái)分離運(yùn)行數(shù)據(jù)。對(duì)于沒(méi)有攪動(dòng)的第一階段，使用Seeq來(lái)查找所需的數(shù)據(jù)，方法是簡(jiǎn)單地搜索攪拌器長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉時(shí)的時(shí)間段（而不是間歇性的），并將這些數(shù)據(jù)與具有較高夾套溫度（指示干燥器正在運(yùn)行）的搜索結(jié)果相結(jié)合。

識(shí)別第二階段的參數(shù)有點(diǎn)麻煩，因?yàn)閿嚢杵鲿?huì)間歇性地打開(kāi)和關(guān)閉，因此沒(méi)有恒定的信號(hào)值可作為搜索依據(jù)。BMS使用系統(tǒng)的模式搜索功能，查找在第二階段攪拌器發(fā)生開(kāi)/關(guān)行為的所有批次。Seeq使BMS可以創(chuàng)建一種模式，來(lái)搜索間歇打開(kāi)和關(guān)閉攪拌器的方波。該模式搜索允許用戶指定相似度以啟發(fā)式方法訓(xùn)練搜索結(jié)果。用戶還可以將模式搜索結(jié)果與護(hù)套溫度結(jié)合起來(lái)。

為了查找第三階段的摘要數(shù)據(jù)，需要設(shè)置搜索功能，尋找長(zhǎng)時(shí)間打開(kāi)攪拌器的時(shí)間段，然后將其與較高的夾套溫度結(jié)合起來(lái)。Forest博士團(tuán)隊(duì)在診斷發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中，能夠?qū)⑺袛?shù)據(jù)分為三個(gè)階段，并自動(dòng)計(jì)算所需的統(tǒng)計(jì)信息。使用Seeq來(lái)搜索特定數(shù)據(jù)和重疊批次的能力，減少了收集數(shù)據(jù)所需的時(shí)間，平均每批次可以節(jié)省1個(gè)小時(shí)的分析時(shí)間。

分享分析結(jié)果

使用高級(jí)分析可以將分析結(jié)果以網(wǎng)頁(yè)、PDF文檔或更新的圖片等形式發(fā)布給同事。因此，使用高級(jí)分析的工程師，可以采用集成的方法來(lái)進(jìn)行診斷（研究）和描述性（發(fā)布）分析。

當(dāng)然，與使用兩個(gè)不同的工具相比，集成的調(diào)查和發(fā)布是一大優(yōu)勢(shì)，但同樣重要的是，工程師可以創(chuàng)建、發(fā)布和更新分析，而無(wú)需IT人員或?qū)＜业娜魏胃深A(yù)。

傳統(tǒng)的OEE報(bào)告是由IT部門或工廠管理員根據(jù)設(shè)計(jì)編制的，而設(shè)計(jì)可能會(huì)偏離計(jì)劃（新資產(chǎn)、新配方、新季節(jié)、新原料等）。與傳統(tǒng)報(bào)告不同，高級(jí)分析支持一線過(guò)程工程師根據(jù)需要，利用快速迭代基礎(chǔ)計(jì)算和源數(shù)據(jù)，來(lái)代表工廠當(dāng)前的實(shí)際狀況和相關(guān)機(jī)會(huì)。對(duì)于接近流程或資產(chǎn)的員工，調(diào)查速度更快，并且可以集成發(fā)布和自助服務(wù)。

預(yù)測(cè)性分析

過(guò)程工程師通過(guò)合并預(yù)測(cè)性分析來(lái)決定下一步工作（圖4）。預(yù)測(cè)性分析完善了從歷史（診斷）、當(dāng)前（描述）到預(yù)期發(fā)生的數(shù)據(jù)范圍。工程師可以使用預(yù)警系統(tǒng)來(lái)避免停機(jī)，而不是發(fā)生計(jì)劃外停機(jī)事件，該預(yù)警系統(tǒng)可以根據(jù)流程、數(shù)據(jù)和工程師的專業(yè)知識(shí)，提前提供數(shù)小時(shí)或數(shù)周通知。

圖4.預(yù)測(cè)性分析使工程師能夠在影響運(yùn)行之前識(shí)別潛在問(wèn)題。

例如，對(duì)于有興趣從計(jì)劃維護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)測(cè)維護(hù)的客戶而言，評(píng)估何時(shí)需要維護(hù)以及訂購(gòu)哪些零件的能力至關(guān)重要。目標(biāo)不是在停機(jī)或OEE報(bào)告中衡量資產(chǎn)故障的歷史記錄，而是最大程度地避免不必要的停機(jī)。

一家精煉廠所面臨的挑戰(zhàn)，是通過(guò)預(yù)測(cè)固定床催化劑系統(tǒng)的運(yùn)行周期來(lái)優(yōu)化近期和長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)效益。這需要選擇和檢查用于訓(xùn)練相關(guān)性的歷史數(shù)據(jù)，一旦獲得新數(shù)據(jù)，就會(huì)自動(dòng)更新。另一個(gè)挑戰(zhàn)是提供洞察，以實(shí)現(xiàn)煉油廠許可人和催化劑供應(yīng)商之間的協(xié)作分析和調(diào)查。

解決方案是使用Seeq公式執(zhí)行第一性原理方程，以計(jì)算固定床反應(yīng)器的歸一化加權(quán)平均床溫（WABT）。下一步是標(biāo)準(zhǔn)化WABT的進(jìn)料速率、進(jìn)料和產(chǎn)品質(zhì)量、處理氣體比例等。然后使用Seeq預(yù)測(cè)功能，創(chuàng)建模型來(lái)預(yù)測(cè)穩(wěn)態(tài)條件下隨時(shí)間變化的標(biāo)準(zhǔn)化WABT。這使精煉廠能夠確定運(yùn)行結(jié)束日期與已知的WABT性能閾值之間的聯(lián)系，并將該方法學(xué)應(yīng)用于其它固定床催化劑工藝。

好處包括監(jiān)控催化劑的失活，以便共同優(yōu)化近期的經(jīng)濟(jì)效益和基于風(fēng)險(xiǎn)的維護(hù)計(jì)劃。對(duì)運(yùn)行結(jié)束進(jìn)行更好的預(yù)測(cè)，可以更有效地分析費(fèi)率降低和維護(hù)成本之間的平衡。計(jì)算催化劑的使用壽命，可以快速檢測(cè)出意料之外的變化并采取糾正措施。

做正確的事

除了可以對(duì)來(lái)自SCADA、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和其它制造數(shù)據(jù)集的現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷、描述性和預(yù)測(cè)性分析，還有另一種形式的“分析”。與其它術(shù)語(yǔ)不同，后一種分析類型沒(méi)有固定名稱，但最終的分析目的是：做正確的事。

是的，這聽(tīng)起來(lái)很“愚蠢”，但是使用Seeq的工程師一直對(duì)快速發(fā)現(xiàn)正確方法來(lái)改善運(yùn)營(yíng)活動(dòng)充滿熱情。過(guò)去，通過(guò)電子表格獲得有用的信息需要很長(zhǎng)時(shí)間，而且工作繁重，因此他們根本無(wú)法及時(shí)進(jìn)行必要的計(jì)算以影響和改善生產(chǎn)成果。但是對(duì)于Seeq應(yīng)用而言，所需的時(shí)間從幾天和幾周變成了幾小時(shí)和幾分鐘，并且可以隨時(shí)進(jìn)行分析，考慮取舍并針對(duì)全局進(jìn)行優(yōu)化。

停機(jī)報(bào)告及類似的OEE報(bào)告并不是一個(gè)新概念，它們是每個(gè)操作手冊(cè)的主要內(nèi)容。但這并不意味著沒(méi)有機(jī)會(huì)重新審視高級(jí)分析應(yīng)用來(lái)改善各種類型分析的潛力。（作者：Michael Risse）
編輯：hfy