CN115392672A - 一种资产健康指数的评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工厂资产管理技术领域，具体涉及一种资产健康指数的评估方法，首先获取生产企业中相关生产设备的成本数据、运行参数、维护数据，获取生产企业的人员信息、生产管理系统的运行数据，获取生产企业的环保指标，获取生产备件的储存数据；获取的数据生成资产的成本指标、安全指标、环保指标和可靠性指标；设定成本指标、安全指标、环保指标和可靠性指标在资产健康指数中的权重；得到生产企业资产的健康指数。本发明针对锂电池生产车间的资产进行了健康指数评估，并针对健康指数进行了划分，对每一指标建立了精确的数学模型，使得资产的健康指数的评估更加量化，精确度高，进而有利于合理分配生产资源，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于工厂资产管理技术领域，具体涉及一种资产健康指数的评估方法。
背景技术
随着社会经济的高速发展，智能设备越来越多的参与到人们的生活中，智能设备的运行离不开电池，而锂电池又是电池行业中的高性能电池的代表。近年来，锂电池行业发展迅速，但是锂电池的生产环境、生产安全仍未得到足够的重视，落后的生产环境不但影响着产品合格率，而且给生产带来极大安全隐患。
锂电池的生产制造多达50多道工序，涉及的生产设备众多，相应地，各设备之间的参数匹配繁杂；并且锂电池的生产涉及到危险化学品、污染排放、消防安全等方面，因此，锂电池的生产制造工厂涉及的调控参数众多。因此，锂电池生产企业具有资产类型众多、网络异构、数据异质、时空特性强、高度非线性、特征强耦合等特点，设备互联互通哦那个、多模态感知、优化控制、资产健康评估诊断、预防性维护等关键技术和瓶颈问题亟待解决。
对于锂电池生产企业的资产健康状况，有必要进行定期评估和反馈，以减少资产管理成本、运维成本，减少配件损耗，并且避免重大生产事故。现有技术中尚无针对锂电池生产企业开发的资产健康指数的评估系统及评估方法，而不同产品的生产企业，由于涉及到的风险点以及侧重点不同，评估健康指数时考虑的因素也不同，因此，不同产品之间的资产健康指数评估方法，并不能通用。
综上所述，为了对锂电池生产企业中的资产健康指数进行准确、有效的评估，本发明提出一种资产健康指数的评估方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种资产健康指数的评估方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种资产健康指数的评估方法，包括以下步骤：
S1、获取生产企业中相关生产设备的成本数据、运行参数、维护数据，获取生产企业的人员信息、生产管理系统的运行数据，获取生产企业的环保指标，获取生产备件的储存数据；
S2、基于S1中获取的数据生成资产的成本指标、安全指标、环保指标和可靠性指标；
S3、设定成本指标、安全指标、环保指标和可靠性指标在资产健康指数中的权重；
S4、根据成本指标、安全指标、环保指标和可靠性指标及其相应权重，得到生产企业资产的健康指数。
进一步地，所述成本指标包括改造成本Gc、能耗费用Hc、运维费用Jc、管理费用Kc，成本指标的计算公式为：
C＝fc(Gc，Hc，Jc，Kc)
更进一步地，改造成本包括锂电池生产中使用到的生产设备的购买成本、调试成本、升级成本以及生产车间的改造成本，改造成本的计算公式为：
Gc＝Mcd(t)+Gcm(s)
Mcd(t)为建设成本，包含生产设备相关的改造成本，建设成本的计算公式为：
其中常数
和
根据实际生产设备的数量及类型进行分配。
更进一步地，Gcm(s)为生产车间相关的改造成本，其计算公式为：
Gcm(s)＝αs
α为每平方米的改造成本，s为生产车间的面积。
更进一步地，生产车间相关的改造成本Gcm(s)，还可以根据如下公式计算：
其中，t为生产车间改造的实际使用时间，T为生产车间改造的计划周期，常数
和
根据实际使用时间t分配。
更进一步地，能耗费用Hc包括生产车间使用的水、电、气方面的能源消耗费用，能耗费用的计算公式为：
Hc＝hw+he+hg
其中，hw为用水消耗，he为用电消耗，hg为用气消耗。
更进一步地，运维费用Jc的计算公式为：
Jc＝j1+j2+j3+j4
其中，j1为备品耗材费用，j2为设备的检测费用，j3为生产中使用的工具费用，工具费用为常数，j4为维修人员成本，维修人员成本为常数；
备品耗材费用j1是和产值相关的函数，记为j1＝f(v)，v表示产值；
设备的检测费用j2的计算公式为：
j2＝κn
其中，n为维修次数，κ为每次的维修成本。
更进一步地，管理费用Kc的计算公式为：
Kc＝fc(x)
其中x表征工艺参数。
进一步地，所述安全指标包括人员安全指标、设备安全指标和信息安全指标，安全指标S表示为：
S＝fs(Ps,Es,Is)
人员安全指标Ps包括工伤事故安全指标、违规指标、资质指标和培训指标，人员安全指标Ps的计算公式为：
Ps＝ks1N+ns(t)+Cs1+Cs2
其中，ks1为工伤系数，N为工伤次数，ns(t)为违规指标，Cs1为资质指标，Cs2为培训指标。
更进一步地，违规指标ns(t)的计算公式为：
ns(t)＝as1t2+bs1t+cs1
其中，as1、bs1、cs1为常数，根据实际情况设定。
更进一步地，当生产人员取得相应资质后，资质指标Cs1取值为A1，当生产人员未取得相应资质后，资质指标Cs1取值为零。
更进一步地，当生产人员经过相应培训后，培训指标Cs2取值为A2，当生产人员未经过相应培训，培训指标Cs2取值为零。
更进一步地，设备安全的计算公式为：
Es＝fs(x)+MTBF+MTTR
其中，fs(x)表示设备的安全度，其中x是和设备类型有关的变量，MTBF表示设备故障导致的平均单次故障工作时间，MTTR表示设备故障导致的平均单次修复时间。
更进一步地，信息安全的计算公式为：
Is＝fs1(t,N)+fs2(t,k,g)
其中，fs1(t,N)表示生产管理系统异常指标，fs2(t,k,g)表示生产管理系统的数据加密、备份指标。
更进一步地，fs1(t,N)的计算公式为：
fs1(t,N)＝rt+RN
其中，r和R为常数，t表征生产管理系统的运行时间，N为生产管理系统的异常次数。更进一步地，fs2(t,k,g)的计算公式为：
fs2(t,k,g)＝yt+log(k)+eg
其中，y为常数，t表征生产管理系统的运行时间，k表征数据加密程度，eg表征数据备份程度g的指数函数。
进一步地，环保指标包括三废指标、职业卫生指标以及碳排放指标，环保指标表示为：
E＝fe1(we,wg,wf)+fe2(ne,re,c)
E＝fe1(we,wg,wf)+fe2(ne,re,c)+fe3
其中，fe1(we,wg,wf)表征三废指标，三废指标的计算公式为：
fe1(we,wg,wf)＝a1we+a2wg+a3wf
a1、a2、a3为常数，we表征废水重量，wg表示废气体积，wf表征固体废物质量；
fe2(ne,re,c)表征职业卫生指标，职业卫生指标的计算公式为：
fe2(ne,re,c)＝b1ne+b2re+c
b1、b2为常数，ne表征噪声指标，通过正常生产中车间平均噪声超过规定噪声的分贝数表示；re表征辐射指标，通过正常生产中车间环境中辐射度表示；c为常数，用于表征生产车间内平均空气质量的定值；
fe3表征碳排放指标，碳排放指标的计算公式为：
fe3＝c1T
c1为常数，T为生产车间固定周期内单位GDP的碳排放量。
进一步地，可靠性指标包括安全库存、维修管理、诊断管理、工艺指标、客观评价。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明针对锂电池生产车间的资产进行了健康指数评估，并针对健康指数进行了划分，对每一指标建立了精确的数学模型，使得资产的健康指数的评估更加量化，精确度高，进而有利于合理分配生产资源，降低生产成本，减少生产事故发生。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例并不是本发明的全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
一种资产健康指数的评估方法，包括以下步骤：
S1、获取生产企业中相关生产设备的成本数据、运行参数、维护数据，获取生产企业的人员信息、生产管理系统的运行数据，获取生产企业的环保指标，获取生产备件的储存数据；
S2、基于S1中获取的数据生成资产的成本指标、安全指标、环保指标和可靠性指标；
S3、设定成本指标、安全指标、环保指标和可靠性指标在资产健康指数中的权重；
S4、根据成本指标、安全指标、环保指标和可靠性指标及其相应权重，得到生产企业资产的健康指数。
具体地，成本指标的权重为0.2，安全指标的权重为0.4，环保指标的权重为0.2，可靠性指标的权重为0.2；成本指标、安全指标、环保指标和可靠性指标与相应权重的乘积，之后再相加之和得到资产的健康指数。
所述成本指标包括改造成本Gc、能耗费用Hc、运维费用Jc、管理费用Kc，成本指标的计算公式为：
C＝fc(Gc，Hc，Jc，Kc)
成本指标是关于改造成本、能耗费用、运维费用和管理费用的函数，本实施例中，采用线性正相关的函数，即确定改造成本、能耗费用、运维费用和管理费用在成本指标中的权重，改造成本、能耗费用、运维费用和管理费用乘以其相应的权重后叠加得到成本指标。
改造成本包括锂电池生产中使用到的生产设备的购买成本、调试成本、升级成本以及生产车间的改造成本，改造成本的计算公式为：
Gc＝Mcd(t)+Gcm(s)
Mcd(t)为建设成本，包含生产设备相关的改造成本，建设成本的计算公式为：
其中常数
和
根据实际生产设备的数量及类型进行分配。
Gcm(s)为生产车间相关的改造成本，其计算公式为：
Gcm(s)＝αs
α为每平方米的改造成本，s为生产车间的面积。
针对特定工程，例如工期比较紧张的工程，或者改造工程严重影响生产的工程；为了便于计算改造成本，生产车间相关的改造成本Gcm(s)，还可以根据如下公式计算：
其中，t为生产车间改造的实际使用时间，T为生产车间改造的计划周期，常数
和
根据实际使用时间t分配。对于工程改造超出预定周期的情况下，改造费用随着改造时间的增加而增加，相应的常数根据经验给出。
能耗费用Hc包括生产车间使用的水、电、气方面的能源消耗费用，能耗费用的计算公式为：
Hc＝hw+he+hg
其中，hw为用水消耗，采用消耗的水的质量表示，he为用电消耗，单位为度，hg为用气消耗，采用用气消耗的体积表示。
运维费用Jc的计算公式为：
Jc＝j1+j2+j3+j4
其中，j1为备品耗材费用，j2为设备的检测费用，j3为生产中使用的工具费用，工具费用为常数，j4为维修人员成本，维修人员成本为常数；
备品耗材费用j1是和产值相关的函数，记为j1＝f(v)，v表示产值，产值越多，相应地备品耗材费用越多，具体可采用线性关系表征备品耗材费用和产值的关系；
设备的检测费用j2的计算公式为：
j2＝κn
其中，n为维修次数，κ为每次的维修成本。本实施例为了便于计算设备的检查费用，设定每次的维修成本相同，即采用平均的每次维修成本于维修次数的乘积表征设备的检测费用。
工具费用j3和维修人员费用j4为固定值。
管理费用Kc的计算公式为：
Kc＝fc(x)
其中x表征工艺参数。
对于锂电池的生产，容易引起故障的风险环节有：
正极片烘干环节：主要风险在辊压烘干工序中。NMP(N-甲基吡咯烷酮)的沸点为202℃左右，闪点为86℃，烘箱烘干温度在110--120℃。若加热温度与抽排风设备开启连锁失效，或通风管道维护不当可能造成火灾事故。
注液环节：注液现场相对密闭，存放该类危险化学品需考虑预防火灾、爆炸、中毒与窒息事故发生。
老化环节：老化一般就是指电池装配注液完成后第一次充电化成后的放置，可以有常温老化、高温老化两种方法，作用都是使初次充电后形成的SEI膜性质和组成能够稳定。老化车间长时间高温放置大量充电电池，电池隔板容易老化而失效，也容易因安全距离不够而引发大面积火灾，或爆炸事故发生。
存储环节：锂电池生产使用的原材料，应按一般危险化学品管理。管理不善有泄漏的风险。锂离子电池存放方式不当，电池包装之前已经是处于充电状态，常常成堆放置，这种情况下，有缺陷的电池产品可能发生自燃，也可能引发更大规模的火灾。另一方面，包装车间会存放大量的包装物，包装物属于易燃物质，容易由此引发电池火灾。
基于上述的风险环节，当工艺参数属于风险参数时，管理费用较高，当工艺参数不属于风险参数时，管理费用较低；风险参数包括指烘箱的温度、注液车间的风机功率和数量、高温老化时的设备温度、锂电池存储的安全距离。
所述安全指标包括人员安全指标、设备安全指标和信息安全指标，安全指标S表示为：
S＝fs(Ps,Es,Is)
安全指标是关于人员安全、设备安全和信息安全的函数，本实施例中，采用线性正相关的函数，即确定人员安全、设备安全和信息安全在安全指标中的权重，人员安全、设备安全和信息安全乘以其相应的权重后叠加得到安全指标。
人员安全指标Ps包括工伤事故安全指标、违规指标、资质指标和培训指标，人员安全指标Ps的计算公式为：
Ps＝ks1N+ns(t)+Cs1+Cs2
其中，ks1为工伤系数，N为工伤次数，ns(t)为违规指标，Cs1为资质指标，Cs2为培训指标。
违规指标ns(t)的计算公式为：
ns(t)＝as1t2+bs1t+cs1
其中，as1、bs1、cs1为常数，根据实际情况设定。违规时间越长，最终成本越高，并且成非线性上涨。
当生产人员取得相应资质后，资质指标Cs1取值为A1，当生产人员未取得相应资质后，资质指标Cs1取值为零。
当生产人员经过相应培训后，培训指标Cs2取值为A2，当生产人员未经过相应培训，培训指标Cs2取值为零。
设备安全的计算公式为：
Es＝fs(x)+MTBF+MTTR
其中，fs(x)表示设备的安全度，其中x是和设备类型有关的变量，当设备属于上述锂电池生产中的风险环节的设备时，设备的安全度取小值，反之，取大值；MTBF表示设备故障导致的平均单次故障工作时间，MTTR表示设备故障导致的平均单次修复时间。
信息安全的计算公式为：
Is＝fs1(t,N)+fs2(t,k,g)
其中，fs1(t,N)表示生产管理系统异常指标，fs2(t,k,g)表示生产管理系统的数据加密、备份指标。
fs1(t,N)的计算公式为：
fs1(t,N)＝rt+RN
其中，r和R为常数，t表征生产管理系统的运行时间，N为生产管理系统的异常次数。
fs2(t,k,g)的计算公式为：
fs2(t,k,g)＝yt+log(k)+eg
其中，y为常数，t表征生产管理系统的运行时间，k表征数据加密程度，eg表征数据备份程度g的指数函数。
环保指标包括三废指标、职业卫生指标以及碳排放指标，环保指标表示为：
E＝fe1(we,wg,wf)+fe2(ne,re,c)
E＝fe1(we,wg,wf)+e2(ne,re,c)+fe3
其中，fe1(we,wg,wf)表征三废指标，三废指标的计算公式为：
fe1(we,wg,wf)＝a1we+a2wg+a3wf
a1、a2、a3为常数，we表征废水重量，wg表示废气体积，wf表征固体废物质量；
fe2(ne,re,c)表征职业卫生指标，职业卫生指标的计算公式为：
fe2(ne,re,c)＝b1ne+b2re+c
b1、b2为常数，ne表征噪声指标，通过正常生产中车间平均噪声超过规定噪声的分贝数表示；re表征辐射指标，通过正常生产中车间环境中辐射度表示；c为常数，用于表征生产车间内平均空气质量的定值；
fe3表征碳排放指标，碳排放指标的计算公式为：
fe3＝c1T
c1为常数，T为生产车间固定周期内单位GDP的碳排放量。
可靠性指标包括安全库存、维修管理、诊断管理、工艺指标、客观评价。安全库存采用安全库存量表示，维修管理指数采用故障发生的次数表示，诊断管理指数采用故障维修时间表示，工艺指标采用CPK指标表示，客观评价通过人为对生产管理系统的评价获取；确定安全库存、维修管理、诊断管理、工艺指标、客观评价在可靠性指标中的权重，得到可靠性指标。
以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (13)
1.一种资产健康指数的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取生产企业中相关生产设备的成本数据、运行参数、维护数据，获取生产企业的人员信息、生产管理系统的运行数据，获取生产企业的环保指标，获取生产备件的储存数据；
S2、基于S1中获取的数据生成资产的成本指标、安全指标、环保指标和可靠性指标；
S3、设定成本指标、安全指标、环保指标和可靠性指标在资产健康指数中的权重；
S4、根据成本指标、安全指标、环保指标和可靠性指标及其相应权重，得到生产企业资产的健康指数；
所述成本指标包括改造成本Gc、能耗费用Hc、运维费用Jc、管理费用Kc，成本指标的计算公式为：
C＝fc(Gc，Hc，Jc，Kc)
所述安全指标包括人员安全指标、设备安全指标和信息安全指标，安全指标S表示为：
S＝fs(Ps,Es,Is)
环保指标包括三废指标、职业卫生指标以及碳排放指标，环保指标表示为：
E＝fe1(we,wg,wf)+fe2(ne,re,c)
可靠性指标包括安全库存、维修管理、诊断管理、工艺指标、客观评价。
2.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，改造成本包括锂电池生产中使用到的生产设备的购买成本、调试成本、升级成本以及生产车间的改造成本，改造成本的计算公式为：
Gc＝Mcd(t)+Gcm(s)
Mcd(t)为建设成本，包含生产设备相关的改造成本，建设成本的计算公式为：
其中常数
和
根据实际生产设备的数量及类型进行分配。
3.根据权利要求2所述的评估方法，其特征在于，Gcm(s)为生产车间相关的改造成本，其计算公式为：
Gcm(s)＝αs
α为每平方米的改造成本，s为生产车间的面积。
4.根据权利要求2所述的评估方法，其特征在于，生产车间相关的改造成本Gcm(s)，还可以根据如下公式计算：
其中，t为生产车间改造的实际使用时间，T为生产车间改造的计划周期，常数
和
根据实际使用时间t分配。
5.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，能耗费用Hc包括生产车间使用的水、电、气方面的能源消耗费用，能耗费用的计算公式为：
Hc＝hw+he+hg
其中，hw为用水消耗，he为用电消耗，hg为用气消耗。
6.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，运维费用Jc的计算公式为：
Jc＝j1+j2+j3+j4
其中，j1为备品耗材费用，j2为设备的检测费用，j3为生产中使用的工具费用，工具费用为常数，j4为维修人员成本，维修人员成本为常数；
备品耗材费用j1是和产值相关的函数，记为j1＝f(v)，v表示产值；
设备的检测费用j2的计算公式为：
j2＝κn
其中，n为维修次数，κ为每次的维修成本。
7.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，管理费用Kc的计算公式为：
Kc＝fc(x)
其中x表征工艺参数。
8.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，人员安全指标Ps包括工伤事故安全指标、违规指标、资质指标和培训指标，人员安全指标Ps的计算公式为：
Ps＝ks1N+ns(t)+Cs1+Cs2
其中，ks1为工伤系数，N为工伤次数，ns(t)为违规指标，Cs1为资质指标，Cs2为培训指标。
9.根据权利要求8所述的评估方法，其特征在于，违规指标ns(t)的计算公式为：
ns(t)＝as1t2+bs1t+cs1
其中，as1、bs1、cs1为常数，根据实际情况设定。
10.根据权利要求8所述的评估方法，其特征在于，当生产人员取得相应资质后，资质指标Cs1取值为A1，当生产人员未取得相应资质后，资质指标Cs1取值为零。
11.根据权利要求8所述的评估方法，其特征在于，当生产人员经过相应培训后，培训指标Cs2取值为A2，当生产人员未经过相应培训，培训指标Cs2取值为零。
12.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，设备安全的计算公式为：
Es＝fs(x)+MTBF+MTTR
其中，fs(x)表示设备的安全度，其中x是和设备类型有关的变量，MTBF表示设备故障导致的平均单次故障工作时间，MTTR表示设备故障导致的平均单次修复时间。
13.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，信息安全的计算公式为：
Is＝fs1(t，N)+fs2(t，k，g)
其中，fs1(t，N)表示生产管理系统异常指标，fs2(t，k，g)表示生产管理系统的数据加密、备份指标。
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|---|---|---|---|
| CN202210984243.8A CN115392672A (zh) | 2022-08-17 | 2022-08-17 | 一种资产健康指数的评估方法 |
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| CN (1) | CN115392672A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117150348A (zh) * | 2023-10-30 | 2023-12-01 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池外损数据处理方法、系统、电子设备和存储介质 |
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| CN111861166A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-10-30 | 广东德尔智慧工厂科技有限公司 | 资产健康管理方法、装置、系统、计算机设备和存储介质 |
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2022
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