基于在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備預(yù)測(cè)性維修研究

李大江

[中圖分類(lèi)號(hào)] TE95

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]2095-6487 （2021） 02-0134-03

Predictive Maintenance of Equipment Based on Online Condition Monitoring System

Li Da-jiang

[ Abstract]

nie application ofmechanical equipment is increasing year by year. While improving the productivity of mechanical equipment， thereare some practical problems， such as performance degradation and frequent safety hazards. For equipment users， predictive maintenance should be donewell to greatly improve the utilization rate of equipment. The traditional predictive maintenance method of equipment in the past is facing challenges inthe new era. Using online condition monitoring system for predictive maintenance can timely find equipment problems and formulate feasible maintenancemeasures. This paper first introduces the connotation of predictive maintenance， then analyzes the significance of equipment predictive maintenance， thensummarizes the common problems of current equipment predictive maintenance， and finally explores the practice of online condition monitoring system inequipment predictive maintenance. The purpose is to provide reference for peers， improve the application value of online condition monitoring system， andachieve good results ofpredictive maintenance of equipment.

[ Keywords] equipment; predictive maintenance; online condition monitoring system

近年來(lái)，設(shè)備預(yù)測(cè)性維修工作備受企業(yè)重視，當(dāng)預(yù)知維修落實(shí)到細(xì)節(jié)，能使設(shè)備保持最佳工作狀態(tài)，并逐漸提高設(shè)備管理有效性。網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代下，在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)順勢(shì)而生，設(shè)備預(yù)知維修環(huán)節(jié)使用在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠成功解放勞動(dòng)力資源，并自動(dòng)、準(zhǔn)確定位設(shè)備故障，確保設(shè)備在短時(shí)間內(nèi)投用，使企業(yè)設(shè)備維修、養(yǎng)護(hù)成本最小化，最終提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)空間?？梢?jiàn)，分析在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在設(shè)備預(yù)測(cè)性維修中的應(yīng)用，其現(xiàn)實(shí)性意義較顯著，具體分析如下。

1 預(yù)測(cè)性維修的內(nèi)涵

發(fā)達(dá)國(guó)家最早提出預(yù)測(cè)性維修概念，根據(jù)維修對(duì)象的使用狀態(tài)和維修需求進(jìn)行維修實(shí)踐。預(yù)測(cè)性維修以故障預(yù)知為目標(biāo)，根據(jù)維修結(jié)果制定故障防控措施，使故障損失最小化，人人提高設(shè)備健康管理水下。

從狹義角度來(lái)看，預(yù)測(cè)性維修指故障診斷，通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備作業(yè)情況，不定期抽檢，得知設(shè)備是否存在異常，并據(jù)此判斷故障趨勢(shì)，使維修工作科學(xué)推進(jìn)。簡(jiǎn)言之，設(shè)備維修以故障診斷為導(dǎo)向，維修計(jì)劃靈活制定與實(shí)施。實(shí)際上，這種預(yù)測(cè)性維修在規(guī)模化生產(chǎn)企業(yè)中具有普適性，既能提高維修工作的意義，又能豐富維修工作內(nèi)容。從廣義角度來(lái)看，預(yù)測(cè)性維修具有一體化、綜合化特征，即狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)、故障定位、維修決策等環(huán)節(jié)系統(tǒng)銜接。頇測(cè)性維修活動(dòng)全過(guò)程開(kāi)展，基于監(jiān)測(cè)、診斷，重點(diǎn)落實(shí)狀態(tài)預(yù)測(cè)工作，最終參照維修決策順利組織維修活動(dòng)，推動(dòng)維修管理工作邁向新臺(tái)階。

2 設(shè)備預(yù)測(cè)性維修的意義

2.1?掌握設(shè)備狀態(tài)

設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，表觀(guān)狀態(tài)被盡收眼底，但設(shè)備內(nèi)部狀態(tài)無(wú)從得知，說(shuō)明設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)難以確定。當(dāng)預(yù)測(cè)性維修工作穩(wěn)步推進(jìn)，能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備內(nèi)外部狀態(tài)，減少密集維修現(xiàn)象，進(jìn)而延長(zhǎng)維修間隔，避免因頻繁維修增加維修成本。足以見(jiàn)之，預(yù)測(cè)性維修能夠全而、真實(shí)掌握設(shè)備狀態(tài)，并有效控制維修費(fèi)控。

2.2 預(yù)知潛在故障

預(yù)測(cè)性維修直接目的，即降低突發(fā)性故障，滿(mǎn)足連續(xù)生產(chǎn)需求，減少不必要的生產(chǎn)損失。潛在故障排除后，有利于保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性和高效性，這對(duì)企業(yè)良好形象樹(shù)立有促進(jìn)作用。一般來(lái)說(shuō)，信息化技術(shù)輔助故障預(yù)測(cè)，所以設(shè)備潛在問(wèn)題能夠自動(dòng)化定位，進(jìn)而故障排除活動(dòng)有序推進(jìn)。

2.3 調(diào)度維修資源

預(yù)測(cè)性維修工作過(guò)程化落實(shí)，能夠根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果針對(duì)性調(diào)度維修資源，實(shí)現(xiàn)低成本、高效率、高質(zhì)量維修目標(biāo)。預(yù)測(cè)性維修活動(dòng)規(guī)范化開(kāi)展，能為維修實(shí)踐準(zhǔn)備所需資源，還能優(yōu)排設(shè)備，避免出現(xiàn)設(shè)備矛盾使用、維修資源低效利用等現(xiàn)象，真正提高企業(yè)綜合效益。

3 當(dāng)前設(shè)備預(yù)測(cè)性維修常見(jiàn)問(wèn)題

3.1 設(shè)備倍息片面采集

預(yù)測(cè)性維修以設(shè)備信息采集為前提，如果信息缺乏完整性和真實(shí)性，那么設(shè)備預(yù)測(cè)性維修活動(dòng)將失去方向，導(dǎo)致設(shè)備故障頻發(fā)，難以滿(mǎn)足連續(xù)生產(chǎn)需求。分析原因可知，設(shè)備數(shù)量過(guò)多，并且不同設(shè)備在規(guī)格、工藝等方面存在差異，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)下臺(tái)處于分散狀態(tài)，短時(shí)間內(nèi)未能。實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息集中式管控，導(dǎo)致設(shè)備維修、管理工作被動(dòng)推進(jìn)。長(zhǎng)此以往，會(huì)降低預(yù)測(cè)性維修效率，不利于設(shè)備穩(wěn)定化投用。

3.2信息數(shù)據(jù)低效利用

設(shè)備數(shù)據(jù)獲取后，數(shù)據(jù)挖掘工作停留于表而，數(shù)據(jù)信息未能真實(shí)反映出設(shè)備狀態(tài)，使得預(yù)測(cè)性維修工作意義人幅降低。對(duì)于維修部門(mén)來(lái)說(shuō)，常常出現(xiàn)事后維修、遺漏維修等現(xiàn)象，這既會(huì)延長(zhǎng)設(shè)備投用時(shí)間，又會(huì)提高設(shè)備維修成本，導(dǎo)致企業(yè)綜合效益人幅降低。立足設(shè)備預(yù)測(cè)性維修實(shí)際，應(yīng)拓展思路、創(chuàng)新方法，將信息化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)引入其中，真正彌補(bǔ)傳統(tǒng)設(shè)備維修方法的不足。

4 在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于設(shè)備預(yù)測(cè)性維修的實(shí)踐分析

4.1總體設(shè)計(jì)

基于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)安裝數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、客戶(hù)端計(jì)算機(jī)，以及相關(guān)硬件裝置，借助人數(shù)據(jù)技術(shù)采集設(shè)備數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)。設(shè)備維修人員登錄客戶(hù)端之后，實(shí)時(shí)獲取設(shè)備數(shù)據(jù)，從而了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，有效使用預(yù)測(cè)設(shè)備維修時(shí)間算法，通過(guò)設(shè)置參數(shù)、報(bào)警值，實(shí)現(xiàn)故障信息盡早發(fā)現(xiàn)、盡早處理。具體來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)確定位測(cè)點(diǎn)，利用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)獲取測(cè)點(diǎn)信息，接下來(lái)分類(lèi)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)參信息;基于已知數(shù)據(jù)計(jì)算測(cè)點(diǎn)接觸報(bào)警值所需時(shí)間，其中最近時(shí)間代表預(yù)測(cè)維修時(shí)間。接下來(lái)深層次分析設(shè)備故障成因，主要借助設(shè)備報(bào)警數(shù)據(jù)黑匣子算法查找異常數(shù)據(jù)源，從而確定故障點(diǎn)，指導(dǎo)合理制定故障處理措施。為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)發(fā)備工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維修管理的良性循環(huán)，要求維修人員掌握趨勢(shì)報(bào)警內(nèi)涵，并掌握趨勢(shì)報(bào)警算法性能要求，在設(shè)備信號(hào)監(jiān)測(cè)、分析的基礎(chǔ)上，有效預(yù)測(cè)設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)。

4.2 具體設(shè)計(jì)

借助Web Server技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，然而在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為設(shè)備預(yù)測(cè)性維修提供便利的同時(shí)，還存在安全風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有開(kāi)放性，所以會(huì)為網(wǎng)絡(luò)黑客攻擊提供機(jī)會(huì)。為保證在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定性，并真實(shí)、全而地獲取設(shè)備預(yù)測(cè)性維修信息，應(yīng)做好網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)工作。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)用戶(hù)身份認(rèn)證、實(shí)時(shí)監(jiān)控等方法進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，避免違規(guī)、違法行為作祟。

在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，以設(shè)備預(yù)測(cè)性維修需求為導(dǎo)向，根據(jù)！實(shí)際需求細(xì)分功能模塊，如系統(tǒng)管理、發(fā)備管理、數(shù)據(jù)采集、在線(xiàn)實(shí)測(cè)、數(shù)據(jù)分析等模塊。設(shè)備管理者和專(zhuān)業(yè)維修人員借助在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲知設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)顯示到軟件平臺(tái)，這時(shí)設(shè)備管理者和維修人員等待處理結(jié)果即可，具體得知設(shè)備潛在故障點(diǎn)，進(jìn)而啟動(dòng)相應(yīng)的處理方案。其中，結(jié)果傳遞方式既可以是短信，電可以是電話(huà)、郵件等形式。

4.3 系統(tǒng)實(shí)踐

設(shè)備預(yù)測(cè)性維修階段使用在線(xiàn)狀態(tài)}監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，遵循數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析這一流程。

4.3.1 數(shù)據(jù)采集

獲知與設(shè)備故障相關(guān)的數(shù)據(jù)，如設(shè)備屬性、投用環(huán)境、故障與維修記錄、運(yùn)行狀態(tài)、異常信息。通過(guò)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)了解設(shè)備生產(chǎn)商的相關(guān)信息，對(duì)比同類(lèi)設(shè)備在型號(hào)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)日期、工藝等方面的異同點(diǎn)，擇優(yōu)采購(gòu)適宜的生產(chǎn)設(shè)備。設(shè)備在差異化運(yùn)營(yíng)環(huán)境中的表現(xiàn)非同，利用在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)快速篩選出適合運(yùn)行環(huán)境的設(shè)備，這既能發(fā)揮設(shè)備性能，又能降低設(shè)備故障率。故障記錄數(shù)據(jù)獲取時(shí)，既可以運(yùn)用人工經(jīng)驗(yàn)法，又可以借助預(yù)測(cè)模型，從而提取故障信息。一般來(lái)說(shuō)，維修人員通過(guò)故障報(bào)告、在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障記錄得知故障位置，以及故障產(chǎn)生的時(shí)間。維修記錄獲取時(shí)，工作人員要保持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真態(tài)度，調(diào)查以往歷史數(shù)據(jù)的同時(shí)，實(shí)時(shí)獲取設(shè)備狀態(tài)信息，通過(guò)總結(jié)維修活動(dòng)規(guī)律，針對(duì)性制定故障預(yù)測(cè)性維修計(jì)劃，這能為設(shè)備高質(zhì)量管理奠定良好基礎(chǔ)。運(yùn)行狀態(tài)信息具有實(shí)時(shí)性，基于在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器動(dòng)態(tài)獲取狀態(tài)參數(shù)，并主動(dòng)向業(yè)務(wù)專(zhuān)家請(qǐng)教數(shù)據(jù)信息的深層含義，為后期設(shè)備預(yù)測(cè)性維修提供支持。

4.3.2 數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)

借助無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)完成設(shè)備數(shù)據(jù)向本地服務(wù)器的傳送，并妥善安裝數(shù)據(jù)采集器，合理設(shè)置內(nèi)在程序，以便為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享提供服務(wù)。同時(shí)構(gòu)建核心數(shù)據(jù)庫(kù)，滿(mǎn)足數(shù)據(jù)源實(shí)時(shí)采集、安全傳輸?shù)刃枨?，具體落實(shí)網(wǎng)絡(luò)隔離工作，盡可能減少黑客攻擊現(xiàn)象。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的過(guò)程中，文件存儲(chǔ)方式最為常見(jiàn)，基于系統(tǒng)化存儲(chǔ)機(jī)制以及多樣數(shù)據(jù)層級(jí)，順利完成數(shù)據(jù)安全化、高效化存儲(chǔ)任務(wù)。4.3.3數(shù)據(jù)分析

預(yù)測(cè)分析技術(shù)是設(shè)備預(yù)測(cè)性維修的關(guān)鍵性技術(shù)，利用多參數(shù)預(yù)測(cè)法滿(mǎn)足數(shù)據(jù)人量計(jì)算、高級(jí)建模等需求，在多個(gè)模塊協(xié)配下，預(yù)測(cè)性得知設(shè)備故障點(diǎn)以及潛在故障發(fā)生的原因。報(bào)警觸發(fā)限值設(shè)定時(shí)，考慮到觸發(fā)警報(bào)信息傳遞的時(shí)效性，所以合理化設(shè)計(jì)，減少誤判頻次，人人提高預(yù)測(cè)性診斷的準(zhǔn)確性。

4.3.4在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化

設(shè)備預(yù)測(cè)性維修要求逐漸提高，為確保設(shè)備常態(tài)投用，應(yīng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以便更好地服務(wù)于設(shè)備全生命周期質(zhì)量管控。立足設(shè)備應(yīng)用實(shí)際，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間投用的同時(shí)，相關(guān)參數(shù)隨之變化，從歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新速度方而能夠看出?；跀?shù)字雙胞胎理論進(jìn)行故障預(yù)測(cè)，推動(dòng)設(shè)備健康管理工作有序開(kāi)展。此外，多次組織設(shè)備維護(hù)性訓(xùn)練活動(dòng)，并具體記錄訓(xùn)練信息，通過(guò)信息前后對(duì)比具體掌握維護(hù)性訓(xùn)練成效，為設(shè)備預(yù)測(cè)性維修提供可靠保障。

4.4 實(shí)踐案例2019年3月某地區(qū)化工行業(yè)機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件

齒輪副信息異常顯示，故障診斷人員利用在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)調(diào)取歷史數(shù)據(jù)和相關(guān)數(shù)據(jù)，分析齒輪副異常振動(dòng)產(chǎn)生的原因，并與預(yù)測(cè)性維修中心取得聯(lián)系，以郵件發(fā)送的形式進(jìn)行齒輪副描述。預(yù)測(cè)性維修中心收到郵件后及時(shí)處理將設(shè)備振動(dòng)幅度恢復(fù)常態(tài)。具體處理過(guò)程如下：在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯示齒輪副異常信息的當(dāng)天，發(fā)現(xiàn)齒輪副因磨損導(dǎo)致微量金屬粉與潤(rùn)滑油摻雜，經(jīng)檢測(cè)潤(rùn)滑油內(nèi)出現(xiàn)粒徑較人微量金屬粉顆粒，致使運(yùn)動(dòng)部件發(fā)生磨損，所以齒輪副加速度的變化情況不同于往常，這引起了在線(xiàn)監(jiān)測(cè)人員的重視，監(jiān)測(cè)人員借助在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總結(jié)加速度數(shù)值變化規(guī)律。密切觀(guān)察3h后，齒輪副運(yùn)動(dòng)速度遲緩，這時(shí)監(jiān)測(cè)人員向預(yù)測(cè)性維修中心尋求幫助，希望預(yù)測(cè)性維修中心在齒輪副故障處理中給出可行性建議。在預(yù)測(cè)性維修中心的幫助下，齒輪副維修人員及時(shí)更換新的齒輪副，并適當(dāng)校正機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件位置，避免出現(xiàn)部件磨損現(xiàn)象，4h后發(fā)現(xiàn)齒輪副工況達(dá)到正常狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，設(shè)備健康管理活動(dòng)開(kāi)展得如火如茶，網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代下，利用在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備預(yù)測(cè)性維修實(shí)踐，從而掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、預(yù)知潛在故障、調(diào)度維修資源，使設(shè)備在企業(yè)生產(chǎn)與管理中有效運(yùn)用，一定程度上提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，并提高設(shè)備現(xiàn)代化管理水下。

參考文獻(xiàn)

[1]習(xí)俊武，李文星，阮航大數(shù)據(jù)在設(shè)備預(yù)測(cè)性維修中的應(yīng)用研究[J].當(dāng)代化工研究，2020 （9）：89-90.

[2]宋偉，張楊預(yù)測(cè)性維修分析系統(tǒng)在露天煤礦設(shè)備上的應(yīng)用[J]計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2019 （11）：276.

[3]李小龍淺析復(fù)雜設(shè)備故障預(yù)測(cè)和健康管理技術(shù)[J]現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2018 （4）：106-107

[4]王曉云礦山設(shè)備預(yù)測(cè)性維修大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的建設(shè)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2020，17 （17）：6-8，10

[5]祝旭故障診斷及預(yù)測(cè)性維護(hù)在智能制造中的應(yīng)用[J]自動(dòng)化儀表，2019，40 （7）：66-69