鍛造企業(yè)實施設備預測性維護的方法

對于鍛造企業(yè)來說，設備維護至關重要，它是保障設備正常運行和提高生產(chǎn)效率的關鍵環(huán)節(jié)。隨著鍛造工藝的不斷升級和設備自動化程度的提高，傳統(tǒng)設備維護方式較長的停機時間將對鍛造企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益產(chǎn)生不良影響，因此無法滿足智能制造發(fā)展戰(zhàn)略的要求。在此背景下，預測性維護逐漸推廣和應用。預測性維護是一種新型設備維護方式，其能夠連續(xù)監(jiān)測設備的在線運行狀態(tài)并進行數(shù)據(jù)分析，診斷并預測設備故障發(fā)生的概率及發(fā)展趨勢，幫助鍛造企業(yè)提前制訂維護計劃和實施維護措施，從而及時消除設備故障，減少設備非計劃性停機時間，進而提高鍛造設備的穩(wěn)定性。

一、鍛造企業(yè)在設備維護方面存在的問題

目前，鍛造企業(yè)主要采用定期維護和故障維修兩種方式來維護設備。定期維護指的是鍛造企業(yè)按照一定的時間間隔對設備進行預防性檢查、保養(yǎng)和維修，以確保設備的正常運行。然而，傳統(tǒng)的定期維護方式存在一些問題。

一方面，定期維護可能會產(chǎn)生無效維護或浪費維護資源的問題。同時，受到復雜的工藝流程和材料特性的影響，鍛造企業(yè)設備的實際工作負荷和磨損程度可能與預想的情況存在較大的差異。因此，固定的維護計劃無法滿足設備的實際維護需求。這可能導致一些設備在維護周期內(nèi)未能得到必要的維護，從而增加設備故障風險和緊急維修的頻率。

另一方面，定期維護需要投入大量的人力、物力和財力，維護成本較高。而鍛造企業(yè)的生產(chǎn)設備通常規(guī)模大且種類多，包括鍛壓機、冷卻設備、加熱爐等。如果采用定期維護方式，鍛造企業(yè)就需要投入大量的人力資源，并花費大量的資金購買維修工具及備件，從而增加維護成本。

故障維修雖然能夠盡快讓設備恢復正常運行，但也存在一些弊端。首先，故障維修需要花費大量的時間，嚴重影響鍛造企業(yè)的生產(chǎn)效率。其次，故障維修往往在設備出現(xiàn)故障后進行，而在鍛造過程中，設備故障會導致生產(chǎn)停滯，從而造成生產(chǎn)計劃延誤和產(chǎn)品交付延遲等后果。最后，如果故障維修不及時，設備故障就可能給設備帶來不可逆的損傷，進一步影響設備的穩(wěn)定性和使用壽命。

二、預測性維護的含義和作用

（一）預測性維護的含義

預測性維護是指鍛造企業(yè)以設備運行狀態(tài)為依據(jù)開展的維護工作，即鍛造企業(yè)在設備運行時，定期（或連續(xù)）監(jiān)測其主要部位的運行狀態(tài)，診斷這些部位是否發(fā)生故障，預測設備運行狀態(tài)的發(fā)展趨勢，并依據(jù)預測結果制訂預測性維修計劃，確定設備維護的時間、內(nèi)容、方式等。預測性維護的邏輯結構如圖1所示。

預測性維護采用了物聯(lián)感知技術，能夠?qū)崟r采集、傳輸和處理設備的運行數(shù)據(jù)。同時，預測性維護運用了數(shù)據(jù)分析技術和故障診斷、故障預警模型算法，能夠識別設備故障的特征與規(guī)律，預測設備的故障和維護需求，從而為鍛造企業(yè)做出合理的設備維護決策提供數(shù)據(jù)支持。

（二）預測性維護的作用

1.提高生產(chǎn)效率

實時監(jiān)測設備狀態(tài)、預測故障、采取相應的維護措施，并做好預測性維護，可以避免因設備故障而造成的生產(chǎn)中斷，減少計劃外的停機時間，提高生產(chǎn)效率。

2.降低維護成本和優(yōu)化備件庫存結構

做好預測性維護可以優(yōu)化維護計劃和資源分配，減少不必要的維修與維護時間，從而降低總體維護成本。同時，通過評估故障部件的使用壽命和預測故障發(fā)生的概率，鍛造企業(yè)可以合理規(guī)劃備件采購方案與優(yōu)化備件庫存結構，從而減少因備件積壓或短缺而導致的成本浪費及停機時間過長的問題。

3.減少非計劃停機次數(shù)和提升設備可用率

通過預測性維護，鍛造企業(yè)可以提前發(fā)現(xiàn)故障跡象，從而采取預防性維護措施，減少非計劃停機次數(shù)，提高設備的可用率和穩(wěn)定性，避免生產(chǎn)中斷或延誤，確保生產(chǎn)線的平穩(wěn)運行。

4.保障生產(chǎn)安全

預測性維護可以幫助鍛造企業(yè)實時監(jiān)測設備狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，并采取相應的預防措施，降低設備故障帶來的安全風險，避免設備故障導致安全事故，從而保障生產(chǎn)安全，保證員工的生命安全。

5.提升管理水平

通過預測性維護，鍛造企業(yè)能夠收集和管理大量的設備運行數(shù)據(jù)，并針對這些數(shù)據(jù)進行分析、預測和建模，從而更好地掌握設備運行狀態(tài)和維護需求，進而制定更科學的設備管理與維護流程，做出更合理的設備管理決策。

三、鍛造企業(yè)實施預測性維護的方法

（一）確定預測性維護流程

預測性維護流程可分為數(shù)據(jù)采集和處理、健康度預測、維護管理與執(zhí)行三大階段。

在數(shù)據(jù)采集和處理階段，鍛造企業(yè)需要通過物聯(lián)網(wǎng)來采集設備的溫度、壓力、振動、電流、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)，并對其進行分類，從而為后續(xù)預測設備的健康情況提供數(shù)據(jù)支持。

在健康度預測階段，鍛造企業(yè)先要根據(jù)故障機理、多維數(shù)據(jù)、行業(yè)專家知識庫等，建立分析模型，隨后將設備的特征數(shù)據(jù)輸入分析模型中進行分析，以揭示設備的運行規(guī)律，判斷設備的運行狀態(tài)和變化趨勢，識別潛在的故障特征，提前預測設備發(fā)生故障的可能性和設備未來的健康度。

在維護管理與執(zhí)行階段，鍛造企業(yè)需要結合健康度預測結果，確定維護計劃和策略；監(jiān)控維護策略的執(zhí)行情況，記錄維護過程；根據(jù)維護數(shù)據(jù)，改進維護策略。

（二）選擇合適的設備和監(jiān)測參數(shù)

在確定預測性維護流程后，鍛造企業(yè)需要考慮設備的可靠性、耐久性、易維護性、故障率等因素，并通過對設備的重要性評估、歷史故障分析和對生產(chǎn)線關鍵節(jié)點的分析來確定需要監(jiān)控的設備，確保這些設備能夠提高生產(chǎn)線的穩(wěn)定性和效率。在確定需要監(jiān)控的設備以后，鍛造企業(yè)就要開始選擇監(jiān)測參數(shù)。常見的監(jiān)測參數(shù)包括溫度、振動幅度、電流和鍛壓機的壓力與壓速、加熱爐的溫度控制精度等。為了有效地監(jiān)測這些參數(shù)，鍛造企業(yè)應在合適的位置，采用科學的方法，加裝傳感器和監(jiān)測裝置。

（三）采集和存儲數(shù)據(jù)

鍛造企業(yè)不僅要應用物聯(lián)網(wǎng)技術，通過傳感器和互聯(lián)網(wǎng)連接設備來建立一個可靠的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時采集與傳輸，還要利用云平臺來存儲、管理和分析大量的設備數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。需要注意的是，鍛造企業(yè)還要將采集到的數(shù)據(jù)進行備份，以防止數(shù)據(jù)丟失。

（四）進行數(shù)據(jù)分析和建模

在完成數(shù)據(jù)采集工作后，鍛造企業(yè)應使用數(shù)據(jù)分析技術來處理采集到的數(shù)據(jù)。鍛造企業(yè)需要先對這些數(shù)據(jù)進行預處理，包括數(shù)據(jù)清洗、特征提取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。隨后，鍛造企業(yè)應利用統(tǒng)計學算法來統(tǒng)計、識別、分析和評估采集到的設備運行數(shù)據(jù)，從而為后續(xù)的數(shù)據(jù)建模工作提供支持。

在建模過程中，鍛造企業(yè)應充分認識到，設備的工作狀態(tài)和性能受多種因素（如鍛件材料特性、模具磨損程度等）的影響。在完成建模后，鍛造企業(yè)可以使用歷史數(shù)據(jù)來訓練算法模型。

（五）進行故障預測和預警

通過將實時數(shù)據(jù)輸入預測模型中，鍛造企業(yè)可以進行故障預測和異常檢測，識別設備故障的模式和特征。當模型檢測到故障或異常時，系統(tǒng)將生成和發(fā)出預警信息，通知相關人員處理故障。需要注意的是，鍛造企業(yè)應基于預測結果的嚴重程度，在模型中設定預警級別。當預測結果的嚴重程度達到相應的預警級別時，系統(tǒng)便可進行預警。另外，鍛造企業(yè)還可以引入圖像識別和機器視覺技術，分析設備的工作狀態(tài)、鍛件表面的缺陷等，為設備的實時監(jiān)測和故障診斷提供支持。

（六）優(yōu)化維護計劃

根據(jù)預測模型的預測結果和預警信息，鍛造企業(yè)可以確定設備維護的優(yōu)先級和時間表，制訂更有效的維護計劃。對于較大的故障，鍛造企業(yè)應立即安排維護人員進行檢查和維修，以避免設備故障對生產(chǎn)造成的嚴重影響。對于較小的故障，鍛造企業(yè)可以在不影響生產(chǎn)的情況下，根據(jù)生產(chǎn)計劃來維護和修理設備。同時，基于預警信息，鍛造企業(yè)可以調(diào)整和優(yōu)化設備的維護策略，制訂更合理的維護計劃，同時更換更有效的維護方法和工具，以最大限度地延長設備的使用壽命，降低故障發(fā)生的概率。

（七）收集反饋數(shù)據(jù)并持續(xù)改進預測模型和算法

預測性維護是一個持續(xù)性的過程，在這一過程中，鍛造企業(yè)需要不斷更新和改進預測模型與算法，以保障預測結果的準確性。具體而言，鍛造企業(yè)需要建立合適的數(shù)據(jù)分析和反饋機制，及時收集維護記錄、故障數(shù)據(jù)、維護成本等信息，以評估預測性維護系統(tǒng)的性能及效果，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)反饋，持續(xù)優(yōu)化與改進預測模型和算法，從而不斷提升預測性維護系統(tǒng)的準確性與可靠性。

四、結語

現(xiàn)階段，我國大多數(shù)鍛造企業(yè)還不具備預測性維護條件，但這并不意味著鍛造企業(yè)要放棄預測性維護方式。相反，鍛造企業(yè)應立足當下，通過開展試點項目的方式來實施預測性維護策略。通過試點項目，鍛造企業(yè)可以積累經(jīng)驗，逐步構建預測性維護體系的框架，建立數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，優(yōu)化預測模型和算法，提升維護團隊的技能水平。同時，這也能夠幫助鍛造企業(yè)認識并彌補預測性維護方式存在的不足，從而加速推動預測性維護在我國鍛造行業(yè)的推廣應用。

（作者單位：陜西宏遠航空鍛造有限責任公司）