建立設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)在線智能診斷

胡軍

（鞍鋼股份有限公司設(shè)備保障部，遼寧 鞍山114021）

隨著“中國制造2025”規(guī)劃的提出和工業(yè)4.0所帶來的發(fā)展機(jī)遇，國內(nèi)外各大鋼鐵企業(yè)都在積極實(shí)施智能制造的戰(zhàn)略升級。鋼鐵生產(chǎn)是典型的設(shè)備密集型流程，設(shè)備盡早實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時監(jiān)測與智能診斷是未來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高效、質(zhì)量提升、節(jié)能降耗的重要保證，也是鋼鐵企業(yè)智能制造戰(zhàn)略發(fā)展中必不可少的一環(huán)[1-2]。

實(shí)現(xiàn)智能診斷的前提是完全了解作為宏觀類型劃分的設(shè)備全部壽命時間歷程，以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)按不同方向發(fā)展的可能性。具體來說，不同設(shè)備的壽命各不相同，甚至是完全相同的設(shè)備，壽命也不相同，所以設(shè)備壽命有多重路徑可供選擇。客觀來講，如果一個設(shè)備的壽命還沒有完全展開，就不能徹底理解其壽命。同樣，直到展開了這一確定設(shè)備的最后一小部分，才能看清設(shè)備故障的最后或事故狀態(tài)。由此來看，智能診斷的實(shí)現(xiàn)必定要建立在設(shè)備的全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)之上。本文介紹了鞍鋼股份有限公司（以下簡稱鞍鋼）建立的設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)現(xiàn)在線智能診斷的方案。

1 設(shè)備壽命綜述及現(xiàn)有振動標(biāo)準(zhǔn)評估辨析

1.1 設(shè)備壽命綜述

設(shè)備壽命本身被定義的時間已經(jīng)不算短了。中國機(jī)械工程學(xué)會設(shè)備維修學(xué)會學(xué)術(shù)委員會在1985年編寫的《設(shè)備管理維修術(shù)語》中對設(shè)備壽命的定義如下：廣義的設(shè)備壽命，又稱設(shè)備全壽命或設(shè)備壽命周期，是指設(shè)備發(fā)生費(fèi)用的整個期間，從規(guī)劃設(shè)計(jì)階段、使用階段至報廢為止；狹義的設(shè)備壽命，又稱自然壽命、物質(zhì)壽命或物理壽命，即設(shè)備實(shí)體存在的期間，指設(shè)備制造完成后，經(jīng)使用、維修直至報廢為止的期間[3-4]。

浴盆曲線是對設(shè)備壽命最古典的描述方式。浴盆曲線之后，國內(nèi)外的科學(xué)家與工程師針對不同的研究對象提出了很多有效的壽命預(yù)測方法，且均展現(xiàn)出了各自的優(yōu)勢和實(shí)用性。但當(dāng)前壽命預(yù)測研究中還面臨諸多問題，如多種環(huán)境因素對機(jī)械重大裝備壽命的影響，多向變幅載荷等復(fù)雜載荷形態(tài)下的壽命預(yù)測等。歷史上基于確定性方程的經(jīng)典壽命預(yù)測方法正在朝著概率統(tǒng)計(jì)的方向發(fā)展，例如現(xiàn)在流行的大數(shù)據(jù)。但是基于大樣本漸進(jìn)學(xué)習(xí)理論的統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法并不適合冶金機(jī)械重大裝備試驗(yàn)樣本稀少的特點(diǎn)，并且最為重要的是統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的方法如何能達(dá)到重大裝備整機(jī)壽命預(yù)測的水平[5-6]。

1.2 現(xiàn)有振動標(biāo)準(zhǔn)評估辨析

設(shè)備管理的中心任務(wù)是保證設(shè)備的功能、狀態(tài)、精度良好，現(xiàn)代化制造業(yè)完成這個任務(wù)最科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的方法是預(yù)知維修，而建立能全面描述設(shè)備一生生命特征的專有標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修的必要條件。標(biāo)準(zhǔn)的原意為標(biāo)靶，后定義為衡量事物的準(zhǔn)則。任何成熟的現(xiàn)代設(shè)備管理體制都是建立在標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，如源于日本、現(xiàn)在風(fēng)行于全中國冶金企業(yè)的點(diǎn)檢定修制就是建立在四大標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上。

旋轉(zhuǎn)機(jī)械是機(jī)械行業(yè)中最重要的核心組成部分。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動狀態(tài)能比較客觀全面的反映機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息。為保證設(shè)備在兩次維修期間能夠連續(xù)、安全和可靠的工作，國內(nèi)外對旋轉(zhuǎn)機(jī)器的工作振級做了很多限制性規(guī)定，即振動標(biāo)準(zhǔn)。以最經(jīng)典的ISO2372標(biāo)準(zhǔn)為例。ISO2372標(biāo)準(zhǔn)能夠以簡潔的方式體現(xiàn)振動標(biāo)準(zhǔn)的核心理念，以振動值大小為標(biāo)準(zhǔn)來評定機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，但I(xiàn)SO2372與此后的相類似標(biāo)準(zhǔn)都只以振動值為標(biāo)準(zhǔn)，僅對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)劣做出判斷，雖然為現(xiàn)代設(shè)備管理做出了巨大貢獻(xiàn)，但由于缺少對故障原因的定性判斷以及故障演化發(fā)展過程的更深入描述，不能滿足真正實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修所需要的客觀條件[7]。

對現(xiàn)有振動標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估辨析，具體如下：

（1）現(xiàn)有振動標(biāo)準(zhǔn)如ISO國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等都強(qiáng)調(diào)通用性。例如ISO振動標(biāo)準(zhǔn)第三類，該規(guī)定應(yīng)用于轉(zhuǎn)動質(zhì)量在測量方向上為剛性支撐的大型驅(qū)動機(jī)器，但從世界范圍來說，大型驅(qū)動機(jī)器種類繁多，設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、檢修方面各有其特點(diǎn)，很難對其振動限值做出統(tǒng)一規(guī)定。

（2）現(xiàn)行振動標(biāo)準(zhǔn)都有很大程度的經(jīng)驗(yàn)性，在某種程度上是合適、可行、有指導(dǎo)意義的，但還缺乏足夠的理論支撐。如關(guān)于報警值的設(shè)定，ISO國際標(biāo)準(zhǔn)是按具體機(jī)組以前正常運(yùn)行時的基線值高于B區(qū)（滿意區(qū)）的125%來設(shè)定，完全是經(jīng)驗(yàn)性的。

（3）現(xiàn)行振動標(biāo)準(zhǔn)按照振動量值分類，屬于剛性靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，極有可能錯過故障狀態(tài)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從而失去最佳的維護(hù)、檢修時機(jī)。

（4）現(xiàn)行振動標(biāo)準(zhǔn)更深層次的問題在于僅對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)劣做出判斷，與故障原因脫節(jié)，與時間歷程無關(guān)。而且對個性化的具體設(shè)備只做這些簡單的把握并不能滿足工業(yè)4.0的要求。因此，還需要對故障原因的定性判斷以及故障演化發(fā)展過程做更深入的認(rèn)識，以建立全方位描述冶金設(shè)備一生壽命特征的專有標(biāo)準(zhǔn)。

2 設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)

2.1 設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)的性質(zhì)

針對現(xiàn)行振動標(biāo)準(zhǔn)存在的問題，鞍鋼設(shè)備保障部制定了設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)Jeffcott轉(zhuǎn)子不同故障程度的特征，綜合運(yùn)用故障指數(shù)Gz、破壞指數(shù)Pz、事故指數(shù)Sz、奇異化諧波故障級數(shù)Qg、奇異化諧波破壞級數(shù)Qp，科學(xué)有效的劃分和展開了Jeffcott轉(zhuǎn)子的全壽命過程。利用這些緊密契合故障狀態(tài)的故障參數(shù)就可以建立個性化、科學(xué)化、具有動態(tài)柔性的振動標(biāo)準(zhǔn)，再進(jìn)一步結(jié)合故障原因和時間歷程就形成了兼具“二維”和“三定”特性的設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.1 設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)的“二維”特性

設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)的“二維”特性：一維是表征故障轉(zhuǎn)子軸心運(yùn)行軌跡奇異化規(guī)律的有量綱特征標(biāo)準(zhǔn)，一維是表征故障轉(zhuǎn)子劣化程度的無量綱特征標(biāo)準(zhǔn)?！岸S標(biāo)準(zhǔn)”流程如圖1所示。

2.1.2 設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)的“三定”特性

設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)的“三定”特性包括以下內(nèi)容。

（1）定性，即定故障根本原因?！岸S”的直接應(yīng)用就能夠判定故障的根本原因，如果再以故障頻譜和最能表現(xiàn)故障特征的波形作為個性化的特定故障頻譜標(biāo)準(zhǔn)或故障波形標(biāo)準(zhǔn)加以豐富，當(dāng)此故障再次發(fā)生時，就可以明晰故障的具體細(xì)節(jié)。故障定性可以變傳統(tǒng)的現(xiàn)象檢修為本質(zhì)檢修。

（2）定區(qū)域，即劃定維護(hù)和檢修工作的區(qū)域。一般在故障階段采取“清掃、緊固、潤滑、調(diào)整”維護(hù)措施（即八字方針）就可以使設(shè)備重新恢復(fù)到正常狀態(tài)。而當(dāng)故障到達(dá)破壞階段后，則需要檢修作業(yè)。以標(biāo)準(zhǔn)化的方式劃定維護(hù)和檢修工作的區(qū)域后，可以變傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)檢修為科學(xué)檢修。

圖1 “二維標(biāo)準(zhǔn)”流程

（3）定時間，即定故障發(fā)展過程的各階段時間。大型冶金企業(yè)都擁有雄厚的技術(shù)力量，對設(shè)備故障定量、定性的判定均有保障，但仍無法確定最科學(xué)經(jīng)濟(jì)的停機(jī)時間點(diǎn)，“二維標(biāo)準(zhǔn)”把設(shè)備檢修階段（劣化期）和事故發(fā)生階段以周為時間單位表示，真正完成了特定設(shè)備真實(shí)壽命的描述。定時間可以變傳統(tǒng)的被動接單式檢修為主動檢修。

2.2 設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備壽命各階段的理解與劃分

設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)圖示如圖2所示。

2.2.1 “綠區(qū)”——安全期

將“綠區(qū)”定義為功能狀態(tài)精度良好區(qū)，即安全期。由于在此功能狀態(tài)下，設(shè)備無需任何維護(hù)、檢修行為，且?guī)缀醪幌馁M(fèi)用，因此是設(shè)備的最佳使用階段，也是通過維護(hù)、保養(yǎng)、定修、年修所要恢復(fù)的理想狀態(tài)，設(shè)備在此種功能狀態(tài)運(yùn)行的時間越長越好。

圖2 設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)圖示

2.2.2 “黃區(qū)”——維護(hù)保養(yǎng)區(qū)

由于長期反復(fù)的振動會使?jié)櫥瑒┫?、各部連接松動、失去中心等初期故障出現(xiàn)，設(shè)備進(jìn)入“黃區(qū)”，即維護(hù)保養(yǎng)區(qū)。進(jìn)入“黃區(qū)”意味著設(shè)備精度開始降低，此時需要靠“清掃、緊固、潤滑、調(diào)整”工作來重新提高設(shè)備精度，返回“綠區(qū)”并盡可能長時間保持。值得注意的是，由“黃區(qū)”到“綠區(qū)”是通過簡單的維護(hù)保養(yǎng)就可以實(shí)現(xiàn)的。因此，設(shè)備的真實(shí)壽命并不按照傳統(tǒng)的壽命曲線那樣表現(xiàn)為壽命時間的單向遞減，而是在“綠區(qū)”、“黃區(qū)”之間形成一個周期往復(fù)的循環(huán)過程。設(shè)備管理的真正目的是使設(shè)備在這兩個階段之間盡可能的循環(huán)下去而不向下發(fā)展，因?yàn)橛写肆夹匝h(huán)，所有設(shè)備壽命并沒有確定的具體時限。

2.2.3 “紅區(qū)”——檢修期

如果“黃區(qū)”的“清掃、潤滑、緊固、調(diào)整”工作沒有得到切實(shí)的貫徹執(zhí)行，當(dāng)松動造成的偏斜超過設(shè)計(jì)間隙時，就會導(dǎo)致碰摩發(fā)生，設(shè)備零部件開始磨損，設(shè)備進(jìn)入“紅區(qū)”，即檢修期。由于設(shè)備的零部件已經(jīng)出現(xiàn)本質(zhì)上的問題，設(shè)備精度不斷下降，狀態(tài)也不斷劣化，這時"黃區(qū)"簡單的維護(hù)保養(yǎng)已經(jīng)不能解決問題。對長年的實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示絕大部分冶金機(jī)械旋轉(zhuǎn)設(shè)備都有一個相對較長的劣化過程，在此期間完全可以做好從生產(chǎn)協(xié)調(diào)到備件整備以及實(shí)施作業(yè)前的一切準(zhǔn)備工作。如果采用點(diǎn)檢定修制，把“紅區(qū)”的時限設(shè)為定修周期的幾個整數(shù)倍，就完全可以選擇最優(yōu)的檢修時間。

2.2.4 “紫區(qū)”——事故發(fā)生期

由于零部件的持續(xù)磨損，設(shè)備的功能、狀態(tài)、精度將繼續(xù)下降甚至喪失，設(shè)備進(jìn)入“紫區(qū)”，這意味著事故發(fā)生期開始，且設(shè)備即將停止運(yùn)行。理論上一般認(rèn)為零部件損壞后就會立刻使設(shè)備喪失功能造成事故，但從十多年故障診斷的經(jīng)驗(yàn)來看，大多數(shù)情況并非如此。大量連續(xù)監(jiān)測的事實(shí)證明，在部分零部件的故障極為嚴(yán)重或完全失效的情況下，多數(shù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械還能堅(jiān)持運(yùn)行一段時間，此階段本文稱之為事故發(fā)生期。事故發(fā)生期是零部件的故障極為嚴(yán)重或完全失效的情況下設(shè)備的最后使用極限，這個期限是對設(shè)備在功能、狀態(tài)、精度即將完全喪失的最惡劣條件下的耐受力的評估。了解了這個期限的長短，能夠在緊急狀態(tài)下平衡生產(chǎn)和檢修，以最小損失為目標(biāo)，為判定是否采取有計(jì)劃停機(jī)，和避免事故停機(jī)提供可靠依據(jù)。

如2013年4月17日鞍鋼無縫鋼管廠177機(jī)組軋機(jī)減速機(jī)經(jīng)診斷軸承已損壞，但因生產(chǎn)任務(wù)緊急不能立刻停機(jī)，經(jīng)研究之后決定在現(xiàn)場點(diǎn)檢和公司設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的嚴(yán)密監(jiān)控下繼續(xù)生產(chǎn)。2013年5月13日軋機(jī)在完成生產(chǎn)任務(wù)后計(jì)劃停機(jī)解體時發(fā)現(xiàn)軸承保持架已斷裂，滾動體嚴(yán)重剝落，如圖3所示。

圖3 軸承損壞圖片

由圖3可見軋機(jī)在軸承嚴(yán)重故障或已經(jīng)失效的情況下仍然運(yùn)行了26天。軸承壽命趨勢跟蹤如圖4所示。由圖4可以看出軸承已經(jīng)損壞后的沖擊特征。事故發(fā)生期的經(jīng)驗(yàn)性積累是避免惡性事故最后的保障。

圖4 軸承壽命趨勢跟蹤

對故障原因和劣化過程的全面了解是實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修的關(guān)鍵，掌握了這兩個要素，設(shè)備問題將得到解決。對最關(guān)鍵設(shè)備實(shí)施周期監(jiān)測，全程跟蹤設(shè)備劣化周期，反復(fù)優(yōu)化監(jiān)測-診斷-解體驗(yàn)證-建標(biāo)的全過程，在避免事故和優(yōu)化調(diào)整檢修周期的同時逐漸建立起關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)體系，就能夠真正實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修。

2.3 設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢及在維修體系中的作用

2.3.1 設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢

設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)是在預(yù)知故障根本原因的基礎(chǔ)上，把維修作業(yè)行為和故障劣化時限有機(jī)的結(jié)合在一起，以達(dá)到科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、有效的目的。設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)用故障區(qū)域來表現(xiàn)設(shè)備故障發(fā)展的產(chǎn)生和劣化階段，用顏色給出故障的嚴(yán)重級別。不僅如此，設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)還在于設(shè)置了“紫區(qū)”，并且根據(jù)具體設(shè)備的振動特征值，對應(yīng)各種故障的不同敏感程度建立多重標(biāo)準(zhǔn)共同使用。設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)中，采用頻譜、波形作為定性標(biāo)準(zhǔn)來判斷識別設(shè)備的故障根源，這是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)所不具備的。設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)更大的優(yōu)勢在于把理論意義上的壽命曲線具體化為特定設(shè)備真實(shí)的生命歷程，并以此來規(guī)劃并實(shí)現(xiàn)其全面的智能化。

2.3.2 設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)在維修體系中的作用

設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)能為資材備件費(fèi)用的合理使用提供可靠保障。依據(jù)設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)可以很容易處理如下問題：在用設(shè)備的零部件是否有問題，是否需要下線維修，上線前問題是否已消除。同時，設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)也成為修復(fù)單位需強(qiáng)制執(zhí)行的修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)的更深層次的開發(fā)利用在于尋求備件更合理的更換周期，從長效的時間角度確定備品庫存量，從而為合理地制定訂貨周期提供依據(jù)。設(shè)備壽命及費(fèi)用周期如圖5所示。

圖5 設(shè)備壽命及費(fèi)用周期

3 利用設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測及智能診斷

3.1 在線監(jiān)測及智能診斷總體目標(biāo)

在線監(jiān)測及智能診斷的總體目標(biāo)是在鞍鋼智能制造總體建設(shè)目標(biāo)的框架下，對全公司各分廠生產(chǎn)線的A類關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線數(shù)據(jù)采集，建立設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、智能分析、故障診斷、趨勢預(yù)警、圖形圖表可視化等核心功能，通過動態(tài)掌握關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況，對異常情況進(jìn)行分析，定位故障點(diǎn)和故障原因，及時采取相關(guān)措施保障關(guān)鍵裝備的功能精度穩(wěn)定，為高效生產(chǎn)和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量提供設(shè)備保障。

3.2 在線監(jiān)測及智能診斷指導(dǎo)思想

在線監(jiān)測及智能診斷的指導(dǎo)思想按照公司智能制造項(xiàng)目的總體實(shí)施要求，遵循“先進(jìn)、實(shí)用、投資省”的總體原則，既結(jié)合了“中國制造2025”和工業(yè)4.0的戰(zhàn)略發(fā)展要求，在設(shè)計(jì)方案上采用目前最先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想、技術(shù)理念和理論方法，又結(jié)合了鞍鋼實(shí)際的生產(chǎn)現(xiàn)狀和裝備條件，在設(shè)計(jì)方案上充分考慮實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和可操作性，充分利用現(xiàn)有的軟硬件條件，避免重復(fù)投資，同時在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時充分考慮系統(tǒng)功能架構(gòu)的可移植性和可擴(kuò)展性，為將來系統(tǒng)功能的升級與擴(kuò)充提供了足夠的接口。

3.3 在線監(jiān)測及智能診斷的總體方案

設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測與智能分析管理系統(tǒng)，包含數(shù)據(jù)采集層、大數(shù)據(jù)傳輸、分析管理層、用戶層等多個功能模塊，其系統(tǒng)總體架構(gòu)圖如圖6所示，功能模塊圖如圖7所示。

3.3.1 數(shù)據(jù)采集

整個系統(tǒng)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，利用分布式數(shù)據(jù)采集技術(shù)和邊緣計(jì)算技術(shù)，對全公司各分廠建立數(shù)據(jù)接口統(tǒng)一的設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)。各分廠的設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)通過新增傳感器和集成現(xiàn)有系統(tǒng)相結(jié)合的方式，采集或收集設(shè)備狀態(tài)相關(guān)的各類數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)通訊把數(shù)據(jù)發(fā)送給公司的設(shè)備狀態(tài)管理大數(shù)據(jù)平臺。

3.3.2 設(shè)備狀態(tài)主題大數(shù)據(jù)

在公司統(tǒng)一的數(shù)據(jù)硬件平臺上，對各分廠各類采集系統(tǒng)所獲取的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換、時空匹配、預(yù)處理等操作后，建立以設(shè)備狀態(tài)為主題的大數(shù)據(jù)平臺。

3.3.3 分析管理

開發(fā)基于大數(shù)據(jù)分析的機(jī)械設(shè)備故障診斷分析系統(tǒng)、液壓設(shè)備故障診斷分析系統(tǒng)、電氣設(shè)備故障診斷分析系統(tǒng)、設(shè)備綜合評價系統(tǒng)。提供時域分析、頻域分析、精密分析、趨勢分析、過程監(jiān)測、狀態(tài)報警、故障診斷和規(guī)則推理等各類分析工具，對設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、綜合、歸納和診斷，為現(xiàn)有設(shè)備管理系統(tǒng)中功能精度管理、維修維護(hù)管理、備件采購管理等提供有效的決策。

圖6 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

圖7 系統(tǒng)功能模塊圖

3.3.4 智能診斷

智能診斷適用于有成熟智能診斷模型的設(shè)備，如關(guān)鍵機(jī)泵、風(fēng)機(jī)。針對設(shè)備不同故障類型，結(jié)合故障機(jī)理、專家經(jīng)驗(yàn)，融合各類系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并利用檢維修記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)記。由數(shù)據(jù)中提取計(jì)算特征指標(biāo)，通過故障診斷模型庫對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行高效準(zhǔn)確的診斷分析，智能識別設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。為運(yùn)維人員提供直觀的設(shè)備狀態(tài)分析參考，提高診斷準(zhǔn)確性及檢維修計(jì)劃針對性。故障診斷模型庫基于人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)算法和大量實(shí)際閉環(huán)案例，建立故障數(shù)據(jù)標(biāo)簽庫，根據(jù)故障機(jī)理及專家知識，從中提取故障相關(guān)度較高的敏感指標(biāo)體系，結(jié)合數(shù)據(jù)標(biāo)簽及經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)建立完備的案例標(biāo)簽數(shù)據(jù)集。使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，對帶有故障標(biāo)簽及經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，得到相應(yīng)的智能模型。同時，故障模型的訓(xùn)練結(jié)果數(shù)據(jù)能夠用于優(yōu)化數(shù)據(jù)集，隨著現(xiàn)場案例數(shù)據(jù)的積累，可持續(xù)訓(xùn)練出更完善的模型支撐更高精度的智能輔助診斷。

智能診斷結(jié)論包括故障部件、嚴(yán)重程度階段、關(guān)注內(nèi)容建議、處理時間預(yù)測、備件及數(shù)量信息推送，診斷結(jié)論可以為檢修、維護(hù)提供針對性信息。

4 結(jié)語

未來智能工廠對設(shè)備管理的要求必然是變過去基于經(jīng)驗(yàn)的決策為將來基于標(biāo)準(zhǔn)的決策。然而，目前的國際標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并不能滿足未來智能工廠精準(zhǔn)決策的需求。鞍鋼股份有限公司設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)是對以往特征值類型標(biāo)準(zhǔn)的完善和創(chuàng)新，是類型設(shè)備所對應(yīng)的類型故障在設(shè)備完整生命周期歷程的被標(biāo)準(zhǔn)化了的自我展開，通過這個透明的標(biāo)準(zhǔn)化展開能實(shí)現(xiàn)維護(hù)、檢修時機(jī)的最優(yōu)化和庫存指標(biāo)的最經(jīng)濟(jì)化。同時，設(shè)備全壽命診斷標(biāo)準(zhǔn)為實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測及智能診斷奠定了基礎(chǔ),在線監(jiān)測及智能診斷是實(shí)現(xiàn)智能制造的必經(jīng)之路,智能制造的創(chuàng)新能夠大力推進(jìn)智慧鞍鋼的建設(shè)。