工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)綜合應(yīng)用 課件 項(xiàng)目二任務(wù)2.1 設(shè)備運(yùn)維指標(biāo)體系搭建

《工業(yè)數(shù)據(jù)處理與分析》/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系列課程

項(xiàng)目二工業(yè)設(shè)備健康維度分析任務(wù)一設(shè)備運(yùn)維指標(biāo)體系搭建>>目錄任務(wù)說明01《工業(yè)數(shù)據(jù)處理與分析》/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系列課程知識(shí)準(zhǔn)備02任務(wù)實(shí)施03思考與討論04任務(wù)說明在沖壓機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)中：主電機(jī)長時(shí)間工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)軸承磨損、螺栓松動(dòng)等現(xiàn)象，引起主電機(jī)的電流、溫度上升和主軸轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定。在生產(chǎn)中：主電動(dòng)機(jī)的失效，將會(huì)使沖壓機(jī)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使車間無法正常生產(chǎn)。因此需要對企業(yè)的經(jīng)營目標(biāo)進(jìn)行分析，對設(shè)備故障指標(biāo)進(jìn)行拆解，并搭建沖壓機(jī)故障指標(biāo)體系。學(xué)習(xí)導(dǎo)圖學(xué)習(xí)導(dǎo)圖目錄任務(wù)說明01《工業(yè)數(shù)據(jù)處理與分析》/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系列課程知識(shí)準(zhǔn)備02任務(wù)實(shí)施03思考與討論04設(shè)備故障診斷故障診斷：通過現(xiàn)有的信號檢測技術(shù)和數(shù)據(jù)分析手段，判斷裝備是否發(fā)生故障，并在裝備發(fā)生故障時(shí)對故障部位、類型、程度等進(jìn)行分析判斷，為消除故障提供相應(yīng)的解決方案和運(yùn)維策略。經(jīng)驗(yàn)型故障診斷技術(shù)：基于工程師或維護(hù)人員的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，通過對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的觀察、檢查和分析來判斷可能存在的故障原因的技術(shù)。模型類故障診斷技術(shù)：利用物理模型、數(shù)學(xué)模型或統(tǒng)計(jì)模型對設(shè)備進(jìn)行建模和仿真，通過比較實(shí)際數(shù)據(jù)與模型預(yù)測結(jié)果的差異來診斷設(shè)備故障。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型故障診斷技術(shù)：基于設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等方法，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析來發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常行為并診斷可能存在的故障的技術(shù)。設(shè)備故障診斷經(jīng)驗(yàn)型故障診斷技術(shù)的核心在于從業(yè)者對設(shè)備特定故障模式和典型故障現(xiàn)象的熟悉程度，以及對設(shè)備操作和維護(hù)過程的深入理解。通過長期的工作經(jīng)驗(yàn)積累，從業(yè)者能夠快速識(shí)別設(shè)備可能出現(xiàn)的問題，并根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行維修和保養(yǎng)。這種技術(shù)常常被用于處理設(shè)備常見故障或特定類型的問題。用途主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：快速響應(yīng)：在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，經(jīng)驗(yàn)豐富的從業(yè)者可以迅速判斷可能的故障原因，加快故障排除的速度，從而縮短停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。故障預(yù)防：通過對歷史故障案例的總結(jié)和分析，從業(yè)者能夠形成對設(shè)備故障模式和趨勢的認(rèn)識(shí)，從而采取預(yù)防性措施，減少類似故障再次發(fā)生的可能性。臨時(shí)維護(hù)：在缺乏詳盡的設(shè)備文檔或先進(jìn)的診斷設(shè)備的情況下，經(jīng)驗(yàn)型故障診斷技術(shù)可以作為一種有效的手段，幫助從業(yè)者應(yīng)對突發(fā)的設(shè)備故障。缺點(diǎn)：受限于從業(yè)者個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的局限性，可能會(huì)面臨對不熟悉的故障或新型設(shè)備的診斷挑戰(zhàn)。設(shè)備故障診斷模型類故障診斷技術(shù)的核心在于建立準(zhǔn)確的設(shè)備模型，這可能涉及到設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、性能特征等方面的詳細(xì)理解，同時(shí)還需要考慮設(shè)備在不同工況下的響應(yīng)特性。基于這些模型，可以通過仿真和預(yù)測來診斷設(shè)備是否存在潛在的故障，以及可能的故障原因。用途主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：預(yù)測性維護(hù)：通過建立設(shè)備的數(shù)學(xué)模型或仿真模型，可以對設(shè)備的健康狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)測，提前發(fā)現(xiàn)可能存在的故障跡象，并采取預(yù)防性維護(hù)措施，以最大程度地減少停機(jī)時(shí)間和維修成本。故障診斷精度提高：模型類故障診斷技術(shù)可以為從業(yè)者提供更全面、客觀的故障診斷信息，幫助確定故障類型和根本原因，有助于更快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行故障排除和維修。設(shè)備優(yōu)化改進(jìn)：通過對設(shè)備模型進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中的潛在問題和性能瓶頸，為設(shè)備改進(jìn)和優(yōu)化提供依據(jù)，從而提高設(shè)備的可靠性、安全性和效率。缺點(diǎn)：受限于對設(shè)備和系統(tǒng)的深入理解、模型建立的復(fù)雜性以及對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的及時(shí)獲取和處理。設(shè)備故障診斷數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型故障診斷技術(shù)的核心在于從海量數(shù)據(jù)中挖掘出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征，并通過建立模型和算法來自動(dòng)識(shí)別設(shè)備的異常行為和潛在的故障跡象。通過對歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備性能下降、部件磨損、系統(tǒng)失效等問題，并提供故障診斷的決策支持。用途主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：實(shí)時(shí)監(jiān)測與預(yù)警：通過對設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析，可以快速發(fā)現(xiàn)設(shè)備可能存在的異常情況，并提前進(jìn)行預(yù)警，避免由于故障導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷或安全風(fēng)險(xiǎn)。自動(dòng)化診斷與決策支持：利用機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等方法，可以建立設(shè)備的故障診斷模型，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)識(shí)別和分類，為維護(hù)人員提供故障診斷的決策支持。故障分析與優(yōu)化改進(jìn)：通過對大量設(shè)備數(shù)據(jù)的分析，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過程中的潛在問題、性能瓶頸和優(yōu)化空間，為設(shè)備的改進(jìn)和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。缺點(diǎn)：受限于數(shù)據(jù)質(zhì)量和可靠性、算法的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性等因素。故障預(yù)測和健康度管理

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，在航天航空、制造業(yè)、通信應(yīng)用等不同領(lǐng)域的工程系統(tǒng)日益復(fù)雜，復(fù)雜系統(tǒng)的復(fù)雜性、綜合化、智能化程度不斷提高，使其研制、生產(chǎn)尤其是維護(hù)和保障的成本越來越高，復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和影響因素的增加，發(fā)生故障的頻率逐漸加大，因此，復(fù)雜系統(tǒng)故障診斷和維護(hù)成為了企業(yè)設(shè)備管理的焦點(diǎn)。故障預(yù)測和健康度管理故障預(yù)測和健康管理技術(shù)：通過利用先進(jìn)的傳感器技術(shù)，感知與裝備健康狀態(tài)密切相關(guān)的可測量信息，如振動(dòng)、溫度、電流、電壓等，以實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜系統(tǒng)的在線監(jiān)測、早期故障檢測、性能衰退預(yù)測和剩余使用壽命估計(jì)等目標(biāo)。PHM技術(shù)依托信號處理、機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘等先進(jìn)方法，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前監(jiān)測數(shù)據(jù)的融合分析，判斷設(shè)備的在線運(yùn)行狀態(tài)，揭示性能的衰退規(guī)律，預(yù)測未來時(shí)刻的健康狀態(tài)和剩余使用壽命。故障預(yù)測和健康度管理概念上：PHM包含了設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，異常預(yù)測，故障診斷，壽命預(yù)測，維護(hù)決策等。技術(shù)上：

PHM包括故障預(yù)測和健康管理。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測：利用先進(jìn)的傳感器技術(shù)和信息采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)和特征。異常預(yù)測：借助機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，分析歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，識(shí)別設(shè)備可能出現(xiàn)的異常行為和趨勢，實(shí)現(xiàn)早期故障檢測。故障診斷：基于設(shè)備歷史和當(dāng)前信息，評估設(shè)備的當(dāng)前健康狀況，對設(shè)備進(jìn)行異常監(jiān)測、故障定位和故障評估。壽命預(yù)測：結(jié)合設(shè)備使用環(huán)境、條件、計(jì)劃任務(wù)等信息，預(yù)測設(shè)備的性能變化、剩余壽命和故障的概率，為設(shè)備維護(hù)提供依據(jù)。維護(hù)決策：根據(jù)故障預(yù)測和健康狀態(tài)評估結(jié)果，調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃或改變控制策略，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)容錯(cuò)控制，優(yōu)化運(yùn)行維護(hù)策略，延長設(shè)備使用壽命。設(shè)備運(yùn)維指標(biāo)體系設(shè)備管理是以設(shè)備為中心，在設(shè)備管理層次上建立設(shè)備管理指標(biāo)的目標(biāo)是控制、監(jiān)督、測量、統(tǒng)計(jì)和分析、評價(jià)與考核設(shè)備管理各個(gè)環(huán)節(jié)的水平和效果，以保證設(shè)備管理工作的正常開展。設(shè)備管理指標(biāo)設(shè)備完好率故障停機(jī)率特大重大事故次數(shù)設(shè)備資產(chǎn)保值增值率設(shè)備利用率從某種意義上說，該評價(jià)體系對企業(yè)進(jìn)行宏觀調(diào)控和企業(yè)設(shè)備管理工作的評價(jià)具有一定的指導(dǎo)意義。但是，隨著設(shè)備管理內(nèi)涵的不斷發(fā)展和改變，設(shè)備維護(hù)觀念的轉(zhuǎn)變，使其管理的目的從單純的確保生產(chǎn)任務(wù)到實(shí)現(xiàn)整體的經(jīng)營目標(biāo)，同時(shí)，原有的指標(biāo)也存在一定的缺陷，使評價(jià)結(jié)果的片面性和局限性逐漸顯露出來。傳統(tǒng)的設(shè)備管理指標(biāo)得出的結(jié)果只能簡單反映設(shè)備單方面的客觀狀況，因此，設(shè)備管理體系在制造業(yè)企業(yè)的實(shí)施過程中應(yīng)該不斷改進(jìn)指標(biāo)體系內(nèi)容和指標(biāo)計(jì)算公式，使其更加科學(xué)、合理和實(shí)用。目錄任務(wù)說明01《工業(yè)數(shù)據(jù)處理與分析》/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系列課程知識(shí)準(zhǔn)備02任務(wù)實(shí)施03思考與討論04分析業(yè)務(wù)目標(biāo)沖壓機(jī)工作過程在機(jī)械沖壓機(jī)工作時(shí):大皮帶輪是由馬達(dá)通過三角帶驅(qū)動(dòng)的，經(jīng)過齒輪副和離合器帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，使滑塊和凸模直線下行。機(jī)械壓力機(jī)在鍛壓工作完成后滑塊上行，離合器自動(dòng)脫開，同時(shí)曲柄軸上的制動(dòng)器接通，使滑塊停止在上止點(diǎn)附近。多工位沖壓機(jī)床是一種高度自動(dòng)化的高精密沖壓機(jī)械，其功能等同于多個(gè)沖壓機(jī)械和卸料機(jī)的一體化。分析業(yè)務(wù)目標(biāo)接下來將以沖壓機(jī)為例，進(jìn)行工業(yè)設(shè)備故障指標(biāo)體系搭建。首先對沖壓機(jī)生產(chǎn)過程進(jìn)行調(diào)查；與現(xiàn)場實(shí)施人員一起，找出容易引起沖壓機(jī)故障的關(guān)鍵指標(biāo)項(xiàng)。沖壓機(jī)故障的關(guān)鍵指標(biāo)項(xiàng)實(shí)現(xiàn)沖壓機(jī)運(yùn)行性能的實(shí)時(shí)監(jiān)測是保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、減少生產(chǎn)成本的重要手段之一。分析業(yè)務(wù)目標(biāo)根據(jù)維修緊急程度和造成損失的嚴(yán)重程度，確定緊急報(bào)警、重要報(bào)警、警告報(bào)警、一般報(bào)警4類。分析業(yè)務(wù)目標(biāo)與領(lǐng)導(dǎo)層溝通，確定沖壓機(jī)故障的關(guān)鍵性指標(biāo)。拆解設(shè)備故障指標(biāo)體系在設(shè)備運(yùn)行過程中，設(shè)備健康管理是十分重要的，根據(jù)業(yè)務(wù)目標(biāo)的分析，對沖壓機(jī)關(guān)鍵部位進(jìn)行健康度分析。今日主電機(jī)健康度拆解：當(dāng)主電機(jī)轉(zhuǎn)速報(bào)警標(biāo)識(shí)、主電機(jī)溫度報(bào)警標(biāo)識(shí)、主電機(jī)電流報(bào)警標(biāo)識(shí)中任一標(biāo)識(shí)發(fā)出報(bào)警時(shí)，主電機(jī)報(bào)警為報(bào)警狀態(tài)。在設(shè)備狀態(tài)為作業(yè)狀態(tài)時(shí)，當(dāng)主電機(jī)溫度超過130℃，則報(bào)警標(biāo)識(shí)為報(bào)警，否則報(bào)警標(biāo)識(shí)為正常；當(dāng)主電機(jī)轉(zhuǎn)速超時(shí)，則報(bào)警標(biāo)識(shí)為報(bào)警，否則報(bào)警標(biāo)識(shí)為3000ramp正常；當(dāng)主電機(jī)電流不在10A-20A，則報(bào)警標(biāo)識(shí)為報(bào)警，否則報(bào)警標(biāo)識(shí)為正常。今日主電機(jī)健康度拆解拆解設(shè)備故障指標(biāo)體系當(dāng)采集到的液壓墊通訊狀態(tài)和液壓墊同步狀態(tài)中有一個(gè)發(fā)出報(bào)警時(shí)，液壓墊就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。今日液壓墊健康度拆解：今日液壓墊報(bào)警次數(shù)和今日液壓墊報(bào)警時(shí)長是通過對液壓墊報(bào)警的監(jiān)測來獲取的。今日液壓墊健康度拆解拆解設(shè)備故障指標(biāo)體系今日離合器健康度拆解：當(dāng)離合器壓力報(bào)警標(biāo)識(shí)、離合器油箱液位報(bào)警標(biāo)識(shí)中任一標(biāo)識(shí)發(fā)出報(bào)警時(shí)，離合器就產(chǎn)生報(bào)警。設(shè)備狀態(tài)處于作業(yè)狀態(tài)時(shí)，當(dāng)離合器壓力不65Mpar-78Mpar之間則報(bào)警標(biāo)識(shí)為報(bào)警。當(dāng)郵箱液位不在200MM-1000MM區(qū)間內(nèi)，則報(bào)警標(biāo)識(shí)為報(bào)警，否則報(bào)警標(biāo)識(shí)為正常。今日離合器健康度拆解拆解設(shè)備故障指標(biāo)體系今日滑塊健康度拆解:由今日滑塊報(bào)警次數(shù)決定。滑塊信號從0-1記一次狀態(tài)變化，當(dāng)1小時(shí)內(nèi)滑塊狀態(tài)次數(shù)變化次數(shù)超過15次時(shí)發(fā)出滑塊報(bào)警，否則報(bào)警標(biāo)識(shí)為正常。今日滑塊健康度拆解搭建設(shè)備故障指標(biāo)體系了解業(yè)務(wù)目標(biāo)后，搭建沖壓機(jī)主要部件的報(bào)警指標(biāo)體系。梳理數(shù)據(jù)采集值（連接變量）。數(shù)據(jù)采集值屬性設(shè)備狀態(tài)連接變量主電機(jī)溫度連接變量主電機(jī)電流連接變量主電機(jī)轉(zhuǎn)速連接變量液壓墊通訊狀態(tài)連接變量液壓墊同步狀態(tài)連接變量離合器壓力連接變量離合器郵箱液位連接變量滑塊狀態(tài)連接變量搭建設(shè)備故障指標(biāo)體系建立五級指標(biāo)體系，在本項(xiàng)目中所有的五級指標(biāo)由數(shù)據(jù)采集值按一定規(guī)則計(jì)算得到。搭建五級指標(biāo)體系搭建設(shè)備故障指標(biāo)體系構(gòu)建四級指標(biāo)及其規(guī)則：在本項(xiàng)目中，根據(jù)指標(biāo)體系拆解可以得到，四級指標(biāo)主電機(jī)報(bào)警、離合器報(bào)警是由五級指標(biāo)按照一定的規(guī)則計(jì)算得到，四級指標(biāo)液壓墊報(bào)警、滑塊狀態(tài)次數(shù)由數(shù)據(jù)采集值計(jì)算得到。搭建四級指標(biāo)體系搭建設(shè)備故障指標(biāo)體系搭建三級指標(biāo)體系：根據(jù)四級指標(biāo)主電機(jī)報(bào)警可以得到主電機(jī)報(bào)警總次數(shù)、今日主電機(jī)報(bào)警次數(shù)和今日主電機(jī)報(bào)警的時(shí)長。搭建三級指標(biāo)體系搭建設(shè)備故障指