【工业4.0案例分析之八三】凯撒空气压缩机的预测性维护和柔性服务

重工业产品制造商历来不以重视客户体验见称，但是全球领先的空气压缩系统制造商凯撒公司正试图改变这一观念。对于B2B销售工业产品的公司来说，凯撒公司罕见地专注于客户需求。

凯撒面临的挑战是收集大量数据，并对其有目的地分析来提前识别故障。通过评估数据可以建立新的，面向服务的业务模式。这样可以减少客户费用，提升客户满意度。

凯撒公司的空气压缩系统生产线包括很多前所未闻的机器设备：旋转螺杆空压机、真空封装设备、冷藏和干燥机、冷凝水管理系统、便携式压缩机、过滤器和鼓风机。凯撒公司不仅注重这些产品的质量，也将产品售后服务的承诺置于同等重要的地位。

凯撒压缩机公司能够提供柔性空气压缩服务。在这种新的商业模式下，压缩空气站属于生产商，运营商购买压缩空气就像充电一样。所消耗空气会有价格表算清费用。这个发展趋势向恺撒压缩机提出新的挑战：该公司在压缩空气供应上必须采取先进技术。恺撒压缩机公司通过空气压缩机的传感器和识别模式的实时监控故障，改善客户体验。借助SAP HANA 和预测性维护评估数据，可以即时启动服务合同。

凯撒空气压缩机公司利用空气压缩管理系统 SIGMA AIR MANAGER 4.0可靠地提供了个性化的空气压缩服务。此外空气压缩网络中的异常性可以很早的被发现，这样就可以在亏损出现前提供服务。

在基于SIGM，A AIR MANAGER 4.0构建的生产网络中，复合控制器作为核心部件起到了重要作用，将所有空气压缩系统的效率参数实时地传送到了凯撒数据中心，在那里这些数据被分析、整理并且用凯撒专家的知识进行补充，最后它们被传送到不同的移动终端设备。 

下一代空气压缩管理主系统 SIGMA AIR MANAGER 4.0使用自适应3-D 高级控制器，使空气压缩生产和处理更智能、更可靠和更高效。SIGMA AIR MANAGER的特点包括：

• 3-D 高级控制器会不断分析所有运行数据，模拟可选的行动方案并计算最佳的压缩机组合。其结果是：能源效率提升到前所未有的水平。
• 简单易用的操作、可视化和分析技术让用户始终掌控全局。安全的网络技术便于用户在任何一台电脑上操控。 
• 凯撒专家提供的预见性维护可以防止意外停机的发生。

SIGMA AIR MANAGER 4.0通过简单的软件升级即可扩展复合控制器，无需额外投资新硬件。它的优势包括：

• 智能性：SIGMA AIR MANAGER 4.0 不仅会记录切换损失，还会记录影响空气压缩站的所有因素。 随后，它利用收集的信息计算可实现的最佳性能值并且相应地调控所有连接的组件。
• 安全性：SIGMA AIR MANAGER 4.0 与强大的以太网凯撒SIGMA网络结合使用，组成了一个以未来为导向的基础设施，它可以满足高安全性工业控制系统的所有要求。
• 高效性：不断微调以获得最佳能效（依据 ISO 50001进行能源管理）以及进行预先地、以需求为导向地维护，使生命周期成本保持在最低水平。

德国凯撒空气压缩机公司于1919年在科堡成立，属于家族企业性质，现在是世界上压缩空气系统最大的供应商之一，同时也是空压咨询服务的全球领跑者。凯撒公司专注于空气压缩领域，现今在全世界拥有大约5500个员工。凯撒公司以“用更少的能源做更多的空气压缩”为宗旨。

凯撒空压机公司基于大数据的预测性维护

事实上，凯撒空气压缩机公司近期投入大笔资金，尝试利用大数据来提升售后服务。凯撒公司还执行了一项实时业务解决方案，利用一个内存计算平台分析由机对机通信（M2M）产生的精细实时数据。这个平台能够使公司自动监控客户那边正在使用的空压机。凯撒并不是唯一一家采用这种技术的公司：很多公司都预计在中期会加大在机对机通信技术上的投资。

凯撒公司有能力处理由系统传感器和计量器产生的各类机器对机器通信数据，比如能源消耗，运行状况和压缩空气质量数据。这一举措是为了预测哪些产品需要维修服务，并在什么时候需要维修。预测性数据分析给客户提供充足的计划停机时间，避免机器意外停机导致的严重损失。

凯撒空压机公司首席信息主管（CIO）Falko Lameter在最近一篇文章中指出：“我们的客户根本不能接受任何因系统故障导致的意外机器停工”。公司的预测性维护可以确保产品在使用了很多年的情况下，依然能够保持卓越的性能。Lameter说道，“我们旨在生产终生产品，但是要获得最佳的产品寿命和性能，正确的维护十分必要”。凯撒公司的实时预测性维护服务能够帮助客户获得几乎百分百的需求可靠性。

最重要的是，客户不再需要全天候的检测他们的空气压缩机。凯撒公司通过机对机通信技术，掌握实时数据帮助客户迅速解决问题。这一系统包括直接的机器对机器通信连接和实时预警，因此潜在的机器故障可以在事故发生前就被检测到，并通过正确的措施进行挽救，避免业务受到影响。

Lameter相信对设备进行额外的预测性数据分析能够让凯撒公司在竞争中脱颖而出，这一理念也促进公司在这一领域的投资。

美国市场研究公司（ABI）分析员Aapo Markkanen 谈到，在事故发生前预测设备故障的技术能够为公司和客户节约不少成本。他还说“从制造商的角度来看，最大的获益就是能够促使产品业务向产品和服务业务转换”。

Markkanen 还说“很多生产商多年来一直都在开展这项业务，但和他们不同，凯撒公司结合了机对机通信技术和数据分析。从供应商的角度来看，这样的方法能够使这类服务更具成本效益，从客户的角度来看也更有价值”。他还指出，产品只有在真正需要的时候才会进行维修，但还是要在故障发生前就解决。时间久了，公司和客户双方都能节省资金。

Lameter 解释说“我们经常会琢磨新方法，思考如何更好地经营自己的产品，也会研究新技术和创新的商业模式”。凯撒公司向实时业务的转变便是一个例子，我们将顾客放在中心地位，并且关注提出解决方案而非单单只是产品本身。服务型的商业模式不仅确保了公司的市场地位，还使公司领先一步增加客户需求，提高利润和收入。事实上，凯撒公司因使用预测性分析产生的总收入预计在明年会急剧上升。

凯撒公司可以利用实时数据分析手段，及时监测各种重要参数的最大和最小允许值，例如产品耗电量，使用可用度，安全性和每个客户空气站的压缩空气质量。维修工程师可以通过门户网站的实时数据进行分析，无需亲自到客户那里进行数据收集。向门户网站提供关键数据可以加快问题的解决进度，保证客户操作的可靠性和有效性。有了门户网站上的各种信息，客户服务人员变得更加积极主动，越来越以客户为导向。

Lameter 在最近的一篇博文中写道“我们的预测性维护方案能够走在前沿就在于计算的复杂度和分析数据规模的结合。成千上万条实时数据从客户压缩空气站那里流出，这些数据信息量度达到兆兆字节（TB）。采集，分析和处理这些大数据现在已经成为我们的常规操作了”。

预测性维护门户在解决这些复杂问题的同时，也给维修工程师提供了用户友好型的网络移动数据访问权限。因此，门户网站使凯撒公司的产品维护人员能够充分了解客户的设备的使用状况，从而持续提供积极的客户体验。

这一系统的能力和规模确实具有巨大的优势。Lameter最近提到“在21世纪，我们公司必须利用大数据保持自己行业翘楚的地位”。他还写道，公司通过将客户关系管理应用（CRM）调换至一个强大的内存平台来简化自己的软件环境，帮助公司加快核心业务进程，获得更加卓越的业务运营。

通过运行内存平台，数据库的反应时间比以前快了5倍。Lameter在他的博客中写道“这样的平台使我们整个销售生命周期，无论是从潜在客户管理，客户需求分析还是到方案实施过程都在仔细的监管之下。有了实时信息，我们简化了自己的供应链流程，满足客户不断变化的需求，同时实现健康的利润率”。

结合产品开发与客户需求

预测性维护系统有一项不可预见的附加作用。通过检测机器操作采集到的大数据存储在凯撒公司的数据中心，这些数据为复杂的数据分析提供了基础，其中就包括有关新产品开发的数据分析。Lameter写道“这有助于进一步优化我们的服务流程，并为下一代新产品的研发提供十分有价值的信息”。

Markkanen认为这十分有益。他说道“相比以前，制造商能够更加深入地研究该领域的产品性能。出于产品维修完成的数据分析也能够用在引导产品开发上。如果之前就存在不利于产品生产的潜在因素，那么在设计新产品的时候就可以解决这些问题”。

使用这种方法，产品开发过程便会变得更具互动性，制造商不断地了解自己的商品，并不断地对其进行改进。Markkanen谈道“这些能够使如凯撒公司这样的制造商在市场更有竞争力”。

大数据和内存平台是凯撒公司预测性维护服务的基础，这些都令这个具有近百年历史的企业大受裨益。Lameter说道，“我们看到设备的正常运行时间正在提高，解决问题的时间正在缩短，操作风险降低，创新周期加快。最重要的是，我们已经能够将产品和服务与客户需求更加紧密地联系起来。”