機(jī)器人和電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)在焊裝線上的研發(fā)與應(yīng)用

漢俊梅 杜儉狀 張錦楓 程鵬力 齊石

（一汽模具制造有限公司，長(zhǎng)春130013）

1 前言

傳統(tǒng)生產(chǎn)線主要采用事后控制的方式解決設(shè)備維護(hù)問(wèn)題，為了避免事后維護(hù)給生產(chǎn)線帶來(lái)?yè)p失，采用預(yù)防性維護(hù)的方式，即在規(guī)劃的時(shí)間里對(duì)生產(chǎn)線的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一維護(hù)保養(yǎng)、更換、升級(jí)。采用預(yù)防性維護(hù)可規(guī)避發(fā)生大故障的風(fēng)險(xiǎn)，但同時(shí)也不可避免地廢棄了設(shè)備的剩余使用價(jià)值，且也不能真正地避免發(fā)生突發(fā)故障。

從生產(chǎn)線資產(chǎn)管理角度來(lái)看，每套機(jī)械設(shè)備都是企業(yè)的一筆重要資產(chǎn)。設(shè)備長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行，不但能保證正常的生產(chǎn)和可靠的質(zhì)量，而且可以避免故障引發(fā)的停機(jī)。為此，生產(chǎn)線中對(duì)出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重影響生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備采用預(yù)測(cè)性維護(hù)方案，即這類設(shè)備在故障發(fā)生前出現(xiàn)預(yù)警再完成維護(hù)，既可以大幅度降低維護(hù)成本和故障率，也可以提高設(shè)備運(yùn)行的生命周期。

2 預(yù)測(cè)性維護(hù)與預(yù)防性維護(hù)的對(duì)比分析

維護(hù)觸發(fā)點(diǎn)的對(duì)比如下。

a.預(yù)測(cè)性維護(hù)。在故障發(fā)生前，給維護(hù)人員預(yù)留足夠應(yīng)對(duì)時(shí)間以做出應(yīng)對(duì)措施。

b.預(yù)防性維護(hù)。周期固定，不考慮設(shè)備實(shí)際狀態(tài)，可能帶來(lái)過(guò)渡維護(hù)。

維護(hù)方式的對(duì)比如下。

a.預(yù)測(cè)性維護(hù)。根據(jù)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)來(lái)決定設(shè)備的維護(hù)方式以及維護(hù)關(guān)注點(diǎn)。

b.預(yù)防性維護(hù)。根據(jù)設(shè)備各部件的平均損壞率經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行維護(hù)，不考慮實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。

維護(hù)成本的對(duì)比如下。

a.預(yù)測(cè)性維護(hù)。維護(hù)成本較低，設(shè)備停機(jī)、生產(chǎn)停產(chǎn)時(shí)間更短。

b.預(yù)防性維護(hù)。維護(hù)成本較高，設(shè)備停機(jī)、生產(chǎn)停產(chǎn)時(shí)間更長(zhǎng)。

使用場(chǎng)景的對(duì)比如下。

a.預(yù)測(cè)性維護(hù)?？梢詫?shí)時(shí)獲取各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和時(shí)間。

b.預(yù)防性維護(hù)。無(wú)法準(zhǔn)確獲取各個(gè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和時(shí)間。

3 預(yù)測(cè)性維護(hù)的優(yōu)勢(shì)

成本控制是制造業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵，一直以來(lái)，制造商在積極尋求降低成本，提高投資回報(bào)率。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷突破，生產(chǎn)成本控制有了一個(gè)更好的解決方案，那就是對(duì)設(shè)備的監(jiān)控和預(yù)測(cè)性維護(hù)。預(yù)測(cè)性維護(hù)可以幫助生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中減少非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間、降低維護(hù)成本、消除潛在設(shè)備故障、增加產(chǎn)量等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)對(duì)于提升質(zhì)量、延續(xù)設(shè)備使用價(jià)值做出貢獻(xiàn)，取得良好的經(jīng)濟(jì)收益。

4 焊裝線預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的構(gòu)成和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

本項(xiàng)目對(duì)某焊裝生產(chǎn)線各條線體中的機(jī)器人（包含機(jī)器人七軸）、滑臺(tái)電機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)轂電機(jī)進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)，見(jiàn)表1。預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)見(jiàn)圖1（圖中的LEVEL1層只以下部線部分線體為例，其它線體類同），機(jī)器人預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)見(jiàn)圖2，電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)見(jiàn)圖3。

表1 機(jī)器人和關(guān)鍵設(shè)備電機(jī)匯總表 臺(tái)

圖1 預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖2 機(jī)器人預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖3 電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5 預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)基本架構(gòu)

在預(yù)測(cè)性維護(hù)中，通過(guò)采集歷史數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)等綜合數(shù)據(jù)來(lái)有效地解決設(shè)備生產(chǎn)允許的實(shí)際問(wèn)題，主要包括設(shè)備使用情況、設(shè)備預(yù)計(jì)壽命、設(shè)備發(fā)生故障概率、設(shè)備發(fā)送故障原因、發(fā)生故障時(shí)最合適的維修方案等。本項(xiàng)目預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)基本架構(gòu)包括機(jī)器人數(shù)據(jù)采集與工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)、設(shè)備上電機(jī)振動(dòng)等信號(hào)實(shí)時(shí)采集數(shù)學(xué)模型，見(jiàn)圖4。

圖4 預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)

6 機(jī)器人預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)實(shí)施方案

本項(xiàng)目機(jī)器人預(yù)測(cè)性維護(hù)是通過(guò)機(jī)器人控制器內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集程序?qū)χ攸c(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理。數(shù)據(jù)采集通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)區(qū)域設(shè)立數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，并運(yùn)行數(shù)據(jù)采集軟件服務(wù)的形式完成。需要采集的數(shù)據(jù)如下。

a.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。機(jī)器人名稱、機(jī)器人序列號(hào)、控制器地址、軟件版本號(hào)、RAPID程序已用內(nèi)存、RAPID程序未用內(nèi)存。

b.監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。內(nèi)部軸電機(jī)的齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、PTC溫度報(bào)警狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)(motor on/off)、外部電機(jī)PTC溫度報(bào)警狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)單元溫度。

c.工藝數(shù)據(jù)。機(jī)器人的工作總時(shí)間、單個(gè)循環(huán)周期時(shí)間、自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)間、手動(dòng)模式運(yùn)行時(shí)間、HOME位置監(jiān)控、各軸工作時(shí)長(zhǎng)、各軸工作角度、急停情況統(tǒng)計(jì)。

d.事件與報(bào)警數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的報(bào)警信息、警告信息、提示信息。

機(jī)器人預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的功能模塊包括數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)及預(yù)處理模塊、測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)趨勢(shì)及關(guān)聯(lián)性分析模塊、機(jī)器人生產(chǎn)關(guān)鍵部件運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊、告警分析及管理模塊、模型（組）配置及管理模塊、用戶權(quán)限及系統(tǒng)配置模塊?；谶@些功能模塊，本項(xiàng)目所研發(fā)的預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)能滿足對(duì)目標(biāo)機(jī)器人的狀態(tài)監(jiān)控，提供機(jī)器人的實(shí)時(shí)報(bào)警列表、參數(shù)實(shí)時(shí)趨勢(shì)、以及基本信息查詢。機(jī)器人詳細(xì)數(shù)據(jù)列表見(jiàn)表2。

表2 獲取機(jī)器人詳細(xì)數(shù)據(jù)列表

從數(shù)據(jù)分析層面出發(fā)，本方案所描述的機(jī)器人預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)，提供相關(guān)智能算法以滿足對(duì)機(jī)器人狀態(tài)量數(shù)據(jù)（如對(duì)作業(yè)機(jī)器人本體相關(guān)重要部件健康度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及預(yù)警）的分析與建模。機(jī)器人預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)路線如下。

a.確定對(duì)機(jī)器人發(fā)生故障相關(guān)聯(lián)的設(shè)備，以及故障敏感的測(cè)點(diǎn)/部件；

b.設(shè)計(jì)接口，有數(shù)據(jù)源導(dǎo)出相關(guān)數(shù)據(jù)；

c.通過(guò)關(guān)聯(lián)性分析找到其它對(duì)故障具有預(yù)警能力的測(cè)點(diǎn)；

d.根據(jù)采集的數(shù)據(jù)和類型有針對(duì)性地建立監(jiān)控模型；

e.應(yīng)用此模型對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；

f.當(dāng)測(cè)量值與模型不符即觸發(fā)報(bào)警，并對(duì)數(shù)據(jù)劣化趨勢(shì)做出預(yù)判；

g.根據(jù)系統(tǒng)數(shù)值狀態(tài)對(duì)整體健康做出評(píng)估，負(fù)責(zé)布局更換/維修決策。

機(jī)器人機(jī)械臂的主要組成部分有機(jī)身、手臂和末端操作器。手臂一般由上臂、下臂和手腕組成。本系統(tǒng)重點(diǎn)監(jiān)控的機(jī)械部件為軸電機(jī)及齒輪箱。如圖5所示，在機(jī)器人機(jī)械臂的腕、肘、肩及腰關(guān)節(jié)處均有伺服電機(jī)及其相對(duì)應(yīng)的齒輪箱。針對(duì)被監(jiān)控部件，所需采集的信號(hào)包括內(nèi)部軸電機(jī)及齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、內(nèi)部軸電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)(motor on/off)、機(jī)器人各軸工作時(shí)長(zhǎng)等等信號(hào)。機(jī)器人所有提取信號(hào)均均通過(guò)OPC形式通訊讀取，通過(guò)OPC UA Server連接機(jī)器人控制器，使得機(jī)器人控制器內(nèi)部信號(hào)開(kāi)放給OPC UA Clinet以供讀取及訪問(wèn)。

圖5 機(jī)器人機(jī)械臂構(gòu)成

7 .電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)實(shí)施方案

本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)設(shè)備電機(jī)狀況實(shí)施持續(xù)監(jiān)測(cè)，基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法和模型來(lái)分析評(píng)估設(shè)備健康狀況，基于完善的歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)未來(lái)的設(shè)備健康裂化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間故障發(fā)生的可能性。需要采集的數(shù)據(jù)如下。

a.狀態(tài)信息。振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，軟件反映出現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行記錄。

b.故障信息。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、偏心、軸彎曲、不對(duì)中、共振、跳動(dòng)、機(jī)械失效、軸承損壞（區(qū)分內(nèi)環(huán)、外環(huán)、滾子、保持架）、齒輪故障、電機(jī)氣隙不均等故障。

c.深度分析。振動(dòng)有效值和峰值，軸承和齒輪故障窄帶有效值，機(jī)械磨損現(xiàn)象，建立預(yù)測(cè)設(shè)備剩余壽命模型。

電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)中的電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、繞組問(wèn)題、電壓電流等信號(hào)通過(guò)變頻器與PLC通訊方法獲取。電機(jī)振動(dòng)傳感器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)旁安裝的振動(dòng)數(shù)據(jù)采集箱采集電機(jī)上的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行高頻采樣和本地處理。采集數(shù)據(jù)的處理結(jié)果通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)傳送給本地的振動(dòng)分析平臺(tái)上的預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)）進(jìn)行顯示。再利用特定的專家系統(tǒng)定期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并給出維護(hù)建議。

電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的專業(yè)分析報(bào)告，振動(dòng)歷史趨勢(shì)分析、軸承振動(dòng)KPI總覽及數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)、具體措施與維護(hù)建議、對(duì)未來(lái)允許趨勢(shì)作出預(yù)測(cè)等報(bào)告。

7.1 電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)算法邏輯

趨勢(shì)預(yù)測(cè)主要通過(guò)將已經(jīng)收集到的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)化，輸出對(duì)于AI算法有意義的無(wú)量綱數(shù)據(jù)，再對(duì)該有效數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，之后通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)偏差分析，最后實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)預(yù)測(cè)的分析過(guò)程。

a.數(shù)據(jù)集成管理。歷史數(shù)據(jù)讀取、試試數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理、性能。

b.相關(guān)性分析。預(yù)處理、FFT/Wavelet、相關(guān)性技術(shù)、聚類分析、時(shí)間復(fù)雜度。

c.實(shí)時(shí)偏差分析。支撐向量機(jī)、高斯混合模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

d.預(yù)測(cè)性分析。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、高斯過(guò)程。

7.2 電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)模型數(shù)據(jù)流

該系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)流見(jiàn)圖6。

圖6 電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)模型數(shù)據(jù)流程

7.3 電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)模型訓(xùn)練

自動(dòng)數(shù)據(jù)分析將短期數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)作為輸入，歷史數(shù)據(jù)將用于訓(xùn)練模型，這些模型將應(yīng)用于短期數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。建模專家根據(jù)預(yù)先定義的策略分配短期數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，并將建模配置作為輸入來(lái)訓(xùn)練模型。預(yù)測(cè)分析完成后，如果出現(xiàn)異?；驒z測(cè)到異常，將向其他組件發(fā)出警告警報(bào)。自動(dòng)數(shù)據(jù)分析主要包括四個(gè)模塊:狀態(tài)監(jiān)視、預(yù)測(cè)和調(diào)查、歷史數(shù)據(jù)檢索、建模配置。預(yù)測(cè)性維護(hù)模型訓(xùn)練流程見(jiàn)圖7。

圖7 模型訓(xùn)練流程

7.4 電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)的數(shù)學(xué)建模過(guò)程和數(shù)據(jù)來(lái)源

電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)的數(shù)學(xué)建模過(guò)程是通過(guò)對(duì)電機(jī)設(shè)備狀況實(shí)施持續(xù)監(jiān)測(cè)，基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法和模型來(lái)分析評(píng)估設(shè)備健康狀況，基于6個(gè)月歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)未來(lái)3個(gè)月的設(shè)備健康裂化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來(lái)3個(gè)月故障發(fā)生的可能性并能給出相應(yīng)的維護(hù)建議。預(yù)維護(hù)系統(tǒng)具有用戶友好的人機(jī)界面，同時(shí)具備數(shù)據(jù)采集和導(dǎo)出、在線狀態(tài)檢測(cè)與分析、預(yù)報(bào)警、深度分析設(shè)備故障等功能。實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確判定設(shè)備故障部位及程度，提出檢修指導(dǎo)建議。

預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析模型及數(shù)據(jù)規(guī)整和處理機(jī)制依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的數(shù)據(jù)量及數(shù)據(jù)質(zhì)量，并能保證設(shè)備運(yùn)行多年后因數(shù)據(jù)采集質(zhì)量和設(shè)備工況的變化以及各項(xiàng)權(quán)重因子的變化，依然能夠保證預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)功能和其準(zhǔn)確性。

預(yù)測(cè)性維護(hù)的模型和算法的數(shù)據(jù)來(lái)源如下。

a.基礎(chǔ)模型以電機(jī)典型的不平衡，不對(duì)中，軸承磨損，齒輪磨損為主，通過(guò)振動(dòng)頻率及對(duì)應(yīng)幅值進(jìn)行判斷。

b.以算法為主的模型主要針對(duì)非典型的機(jī)械磨損為主，主要通過(guò)特征值變化以及工藝參數(shù)變化為導(dǎo)向，通過(guò)一定的數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算和邏輯計(jì)算得出的結(jié)果。

c.預(yù)測(cè)結(jié)合歷史故障數(shù)據(jù)，對(duì)故障演變進(jìn)程建模，實(shí)現(xiàn)對(duì)未來(lái)故障發(fā)生時(shí)間的預(yù)估，進(jìn)而確定最合適的介入維護(hù)時(shí)間。

8 預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計(jì)

預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)功能模塊主要涵蓋登錄模塊、主監(jiān)控模塊、歷史報(bào)警模塊、模型管理模塊、資產(chǎn)管理模塊、用戶管理模塊。

a.登錄模塊。該模塊用于用戶的登入和登出，主要包含用戶登入、用戶登出、根據(jù)用戶名獲取用戶頭像等功能。

b.主監(jiān)控模塊。該模塊主要用于查看設(shè)備的一些監(jiān)控功能。查看各設(shè)備的健康度（可以根據(jù)單個(gè)設(shè)備ID號(hào)查詢?cè)O(shè)備最新的健康值，根據(jù)多個(gè)設(shè)備ID號(hào)查詢多個(gè)設(shè)備最新的健康值，查詢蘑菇時(shí)間段內(nèi)某個(gè)設(shè)備的健康值，根據(jù)設(shè)備ID號(hào)查詢?cè)撛O(shè)備是否有模型在監(jiān)控），查看某個(gè)時(shí)間段內(nèi)某個(gè)傳感器的FFT（傅里葉變換）數(shù)據(jù)、某個(gè)傳感器的最近幾條FFT數(shù)據(jù)，查看某個(gè)時(shí)間段內(nèi)某個(gè)傳感器的原始數(shù)據(jù)、某個(gè)傳感器的最近幾條原始數(shù)據(jù)，查詢某個(gè)時(shí)間段內(nèi)某個(gè)傳感器某幾個(gè)特征的特征數(shù)據(jù)和最近幾條特征數(shù)據(jù)，設(shè)備告警次數(shù)的統(tǒng)計(jì)（以日、周、月為單位統(tǒng)計(jì)各個(gè)設(shè)備所發(fā)生的異常告警次數(shù)）。

c.歷史告警模塊。在歷史告警模塊中，系統(tǒng)給用戶提供了歷史高級(jí)信息的顯示和交互功能。該模塊主要包含告警信息的更新（確認(rèn)為真正告警）、根據(jù)查詢條件列出符合條件的告警信息并分頁(yè)顯示。

d.模型管理模塊。在模型管理模塊中，系統(tǒng)提供了對(duì)模型的新增、查詢、修改、刪除、訓(xùn)練、停止訓(xùn)練、運(yùn)行及停止運(yùn)行的功能。該模塊主要包含根據(jù)查詢條件列出符合條件的模型信息并分頁(yè)顯示、根據(jù)多個(gè)模型的id號(hào)查詢模型的信息、查詢某個(gè)設(shè)備的模型信息、新增模型、修改模型信息、修改模型信息、激活/停止監(jiān)控模型、訓(xùn)練模型、停止模型訓(xùn)練等功能。

e.資產(chǎn)管理模塊。該模塊主要是對(duì)分組、設(shè)備以及傳感器進(jìn)行管理。對(duì)于分組主要包括新建、修改、刪除、查詢等功能，并可獲取所有分組的狀態(tài)值（即健康值）。對(duì)于設(shè)備主要包括新建、修改、刪除、查詢、顯示等設(shè)備信息功能，同時(shí)可獲取所有設(shè)備的ID號(hào)、運(yùn)行模型的名稱、模型的數(shù)量。對(duì)于傳感器主要包括新建、修改、刪除、查詢等傳感器信息功能，同時(shí)根據(jù)設(shè)備ID號(hào)查詢傳感器信息并分頁(yè)顯示。

f.用戶管理模塊。在用戶管理模塊中，系統(tǒng)提供了對(duì)用戶的新增、查詢、修改、刪除的功能，并分配權(quán)限。

9 預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)交互界面展示

預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)交互界面主要保護(hù)設(shè)備組狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)，設(shè)備監(jiān)控詳情頁(yè)、報(bào)警詳情頁(yè)等。

畫(huà)面使用儀表盤來(lái)展示相應(yīng)設(shè)備組的健康度（0%～100%），且分為3個(gè)等級(jí)：優(yōu)（≥60%）、中(≥30%，＜60)、差（＜30%），該范圍可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，見(jiàn)圖8。

圖8 設(shè)備組狀態(tài)示意

設(shè)備使用交通燈來(lái)顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，交通燈狀態(tài)包括優(yōu)、良、差、未監(jiān)視。優(yōu)、良和差是系統(tǒng)對(duì)已監(jiān)視的設(shè)備做出的健康狀態(tài)評(píng)估（評(píng)判指標(biāo)范圍可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整），如果設(shè)備沒(méi)有相關(guān)預(yù)測(cè)模型在運(yùn)行時(shí)，顯示未監(jiān)視，見(jiàn)圖9。

圖9 設(shè)備狀態(tài)示意

在監(jiān)視狀態(tài)畫(huà)面中展示設(shè)備監(jiān)控健康詳情，如圖10所示。設(shè)備健康狀況及預(yù)測(cè)基于最新一次采集的數(shù)據(jù)，使用訓(xùn)練好的監(jiān)測(cè)模型評(píng)估及預(yù)測(cè)設(shè)備健康狀況，其中預(yù)測(cè)的健康狀況曲線被置信區(qū)間所包圍。

圖10 設(shè)備健康度示意

報(bào)警分析界面主要包含報(bào)警統(tǒng)計(jì)信息、報(bào)警列表、報(bào)警詳情頁(yè)。統(tǒng)計(jì)設(shè)備最近1天/7天/30天所產(chǎn)生的報(bào)警數(shù)目，可對(duì)日期進(jìn)行切換，預(yù)警分為高預(yù)警（危險(xiǎn)預(yù)警）和低預(yù)警（普通預(yù)警），見(jiàn)圖11。

圖11 報(bào)警統(tǒng)計(jì)信息示意

10 結(jié)論

預(yù)測(cè)性維護(hù)在技術(shù)方面的價(jià)值在于將開(kāi)源的信息集成技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，打通IT（互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)）與OT（運(yùn)營(yíng)技術(shù)），完成OT層面的數(shù)據(jù)采集、IT層面的信息集成，并應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，即預(yù)測(cè)性建模。通過(guò)對(duì)設(shè)備監(jiān)控和預(yù)測(cè)性維護(hù)，可以降低產(chǎn)線與設(shè)備的當(dāng)機(jī)，有利于降低廢品率，同時(shí)良好的設(shè)備運(yùn)行和可預(yù)測(cè)的故障都會(huì)對(duì)安全運(yùn)行帶來(lái)幫助。