工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺綜合應用 課件 項目二任務2.1 設備運維指標體系搭建

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

項目二工業(yè)設備健康維度分析任務一設備運維指標體系搭建>>目錄任務說明01《工業(yè)數(shù)據(jù)處理與分析》/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系列課程知識準備02任務實施03思考與討論04任務說明在沖壓機主傳動系統(tǒng)中：主電機長時間工作時會出現(xiàn)軸承磨損、螺栓松動等現(xiàn)象，引起主電機的電流、溫度上升和主軸轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定。在生產(chǎn)中：主電動機的失效，將會使沖壓機無法正常運轉(zhuǎn)，從而使車間無法正常生產(chǎn)。因此需要對企業(yè)的經(jīng)營目標進行分析，對設備故障指標進行拆解，并搭建沖壓機故障指標體系。學習導圖學習導圖目錄任務說明01《工業(yè)數(shù)據(jù)處理與分析》/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系列課程知識準備02任務實施03思考與討論04設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)生故障時對故障部位、類型、程度等進行分析判斷，為消除故障提供相應的解決方案和運維策略。經(jīng)驗型故障診斷技術(shù)：基于工程師或維護人員的經(jīng)驗和專業(yè)知識，通過對設備運行狀態(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)學模型或統(tǒng)計模型對設備進行建模和仿真，通過比較實際數(shù)據(jù)與模型預測結(jié)果的差異來診斷設備故障。數(shù)據(jù)驅(qū)動型故障診斷技術(shù)：基于設備實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，利用機器學習、人工智能等方法，通過對數(shù)據(jù)進行處理和分析來發(fā)現(xiàn)設備的異常行為并診斷可能存在的故障的技術(shù)。設備故障診斷經(jīng)驗型故障診斷技術(shù)的核心在于從業(yè)者對設備特定故障模式和典型故障現(xiàn)象的熟悉程度，以及對設備操作和維護過程的深入理解。通過長期的工作經(jīng)驗積累，從業(yè)者能夠快速識別設備可能出現(xiàn)的問題，并根據(jù)其經(jīng)驗采取相應的措施進行維修和保養(yǎng)。這種技術(shù)常常被用于處理設備常見故障或特定類型的問題。用途主要體現(xiàn)在以下幾個方面：快速響應：在設備出現(xiàn)故障時，經(jīng)驗豐富的從業(yè)者可以迅速判斷可能的故障原因，加快故障排除的速度，從而縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率。故障預防：通過對歷史故障案例的總結(jié)和分析，從業(yè)者能夠形成對設備故障模式和趨勢的認識，從而采取預防性措施，減少類似故障再次發(fā)生的可能性。臨時維護：在缺乏詳盡的設備文檔或先進的診斷設備的情況下，經(jīng)驗型故障診斷技術(shù)可以作為一種有效的手段，幫助從業(yè)者應對突發(fā)的設備故障。缺點：受限于從業(yè)者個人經(jīng)驗的局限性，可能會面臨對不熟悉的故障或新型設備的診斷挑戰(zhàn)。設備故障診斷模型類故障診斷技術(shù)的核心在于建立準確的設備模型，這可能涉及到設備的結(jié)構(gòu)、工作原理、性能特征等方面的詳細理解，同時還需要考慮設備在不同工況下的響應特性?；谶@些模型，可以通過仿真和預測來診斷設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)在以下幾個方面：預測性維護：通過建立設備的數(shù)學模型或仿真模型，可以對設備的健康狀態(tài)進行實時監(jiān)測和預測，提前發(fā)現(xiàn)可能存在的故障跡象，并采取預防性維護措施，以最大程度地減少停機時間和維修成本。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、準確地進行故障排除和維修。設備優(yōu)化改進：通過對設備模型進行分析，可以發(fā)現(xiàn)設備運行中的潛在問題和性能瓶頸，為設備改進和優(yōu)化提供依據(jù)，從而提高設備的可靠性、安全性和效率。缺點：受限于對設備和系統(tǒng)的深入理解、模型建立的復雜性以及對實時數(shù)據(jù)的及時獲取和處理。設備故障診斷數(shù)據(jù)驅(qū)動型故障診斷技術(shù)的核心在于從海量數(shù)據(jù)中挖掘出設備運行狀態(tài)的特征，并通過建立模型和算法來自動識別設備的異常行為和潛在的故障跡象。通過對歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的分析，可以發(fā)現(xiàn)設備性能下降、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)在以下幾個方面：實時監(jiān)測與預警：通過對設備實時數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析，可以快速發(fā)現(xiàn)設備可能存在的異常情況，并提前進行預警，避免由于故障導致的生產(chǎn)中斷或安全風險。自動化診斷與決策支持：利用機器學習、深度學習等方法，可以建立設備的故障診斷模型，實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)的自動識別和分類，為維護人員提供故障診斷的決策支持。故障分析與優(yōu)化改進：通過對大量設備數(shù)據(jù)的分析，可以發(fā)現(xiàn)設備運行過程中的潛在問題、性能瓶頸和優(yōu)化空間，為設備的改進和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。缺點：受限于數(shù)據(jù)質(zhì)量和可靠性、算法的準確性和實時性等因素。故障預測和健康度管理

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，在航天航空、制造業(yè)、通信應用等不同領(lǐng)域的工程系統(tǒng)日益復雜，復雜系統(tǒng)的復雜性、綜合化、智能化程度不斷提高，使其研制、生產(chǎn)尤其是維護和保障的成本越來越高，復雜系統(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，復雜系統(tǒng)故障診斷和維護成為了企業(yè)設備管理的焦點。故障預測和健康度管理故障預測和健康管理技術(shù)：通過利用先進的傳感器技術(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、溫度、電流、電壓等，以實現(xiàn)對復雜系統(tǒng)的在線監(jiān)測、早期故障檢測、性能衰退預測和剩余使用壽命估計等目標。PHM技術(shù)依托信號處理、機器學習和數(shù)據(jù)挖掘等先進方法，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和當前監(jiān)測數(shù)據(jù)的融合分析，判斷設備的在線運行狀態(tài)，揭示性能的衰退規(guī)律，預測未來時刻的健康狀態(tài)和剩余使用壽命。故障預測和健康度管理概念上：PHM包含了設備狀態(tài)監(jiān)測，異常預測，故障診斷，壽命預測，維護決策等。技術(shù)上：

PHM包括故障預測和健康管理。設備狀態(tài)監(jiān)測：利用先進的傳感器技術(shù)和信息采集系統(tǒng)，實時監(jiān)測設備運行的各項參數(shù)和特征。異常預測：借助機器學習等方法，分析歷史和實時數(shù)據(jù)，識別設備可能出現(xiàn)的異常行為和趨勢，實現(xiàn)早期故障檢測。故障診斷：基于設備歷史和當前信息，評估設備的當前健康狀況，對設備進行異常監(jiān)測、故障定位和故障評估。壽命預測：結(jié)合設備使用環(huán)境、條件、計劃任務等信息，預測設備的性能變化、剩余壽命和故障的概率，為設備維護提供依據(jù)。維護決策：根據(jù)故障預測和健康狀態(tài)評估結(jié)果，調(diào)整生產(chǎn)計劃或改變控制策略，實現(xiàn)自適應容錯控制，優(yōu)化運行維護策略，延長設備使用壽命。設備運維指標體系設備管理是以設備為中心，在設備管理層次上建立設備管理指標的目標是控制、監(jiān)督、測量、統(tǒng)計和分析、評價與考核設備管理各個環(huán)節(jié)的水平和效果，以保證設備管理工作的正常開展。設備管理指標設備完好率故障停機率特大重大事故次數(shù)設備資產(chǎn)保值增值率設備利用率從某種意義上說，該評價體系對企業(yè)進行宏觀調(diào)控和企業(yè)設備管理工作的評價具有一定的指導意義。但是，隨著設備管理內(nèi)涵的不斷發(fā)展和改變，設備維護觀念的轉(zhuǎn)變，使其管理的目的從單純的確保生產(chǎn)任務到實現(xiàn)整體的經(jīng)營目標，同時，原有的指標也存在一定的缺陷，使評價結(jié)果的片面性和局限性逐漸顯露出來。傳統(tǒng)的設備管理指標得出的結(jié)果只能簡單反映設備單方面的客觀狀況，因此，設備管理體系在制造業(yè)企業(yè)的實施過程中應該不斷改進指標體系內(nèi)容和指標計算公式，使其更加科學、合理和實用。目錄任務說明01《工業(yè)數(shù)據(jù)處理與分析》/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系列課程知識準備02任務實施03思考與討論04分析業(yè)務目標沖壓機工作過程在機械沖壓機工作時:大皮帶輪是由馬達通過三角帶驅(qū)動的，經(jīng)過齒輪副和離合器帶動曲柄滑塊機構(gòu)，使滑塊和凸模直線下行。機械壓力機在鍛壓工作完成后滑塊上行，離合器自動脫開，同時曲柄軸上的制動器接通，使滑塊停止在上止點附近。多工位沖壓機床是一種高度自動化的高精密沖壓機械，其功能等同于多個沖壓機械和卸料機的一體化。分析業(yè)務目標接下來將以沖壓機為例，進行工業(yè)設備故障指標體系搭建。首先對沖壓機生產(chǎn)過程進行調(diào)查；與現(xiàn)場實施人員一起，找出容易引起沖壓機故障的關(guān)鍵指標項。沖壓機故障的關(guān)鍵指標項實現(xiàn)沖壓機運行性能的實時監(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)務目標根據(jù)維修緊急程度和造成損失的嚴重程度，確定緊急報警、重要報警、警告報警、一般報警4類。分析業(yè)務目標與領(lǐng)導層溝通，確定沖壓機故障的關(guān)鍵性指標。拆解設備故障指標體系在設備運行過程中，設備健康管理是十分重要的，根據(jù)業(yè)務目標的分析，對沖壓機關(guān)鍵部位進行健康度分析。今日主電機健康度拆解：當主電機轉(zhuǎn)速報警標識、主電機溫度報警標識、主電機電流報警標識中任一標識發(fā)出報警時，主電機報警為報警狀態(tài)。在設備狀態(tài)為作業(yè)狀態(tài)時，當主電機溫度超過130℃，則報警標識為報警，否則報警標識為正常；當主電機轉(zhuǎn)速超時，則報警標識為報警，否則報警標識為3000ramp正常；當主電機電流不在10A-20A，則報警標識為報警，否則報警標識為正常。今日主電機健康度拆解拆解設備故障指標體系當采集到的液壓墊通訊狀態(tài)和液壓墊同步狀態(tài)中有一個發(fā)出報警時，液壓墊就會產(chǎn)生報警。今日液壓墊健康度拆解：今日液壓墊報警次數(shù)和今日液壓墊報警時長是通過對液壓墊報警的監(jiān)測來獲取的。今日液壓墊健康度拆解拆解設備故障指標體系今日離合器健康度拆解：當離合器壓力報警標識、離合器油箱液位報警標識中任一標識發(fā)出報警時，離合器就產(chǎn)生報警。設備狀態(tài)處于作業(yè)狀態(tài)時，當離合器壓力不65Mpar-78Mpar之間則報警標識為報警。當郵箱液位不在200MM-1000MM區(qū)間內(nèi)，則報警標識為報警，否則報警標識為正常。今日離合器健康度拆解拆解設備故障指標體系今日滑塊健康度拆解:由今日滑塊報警次數(shù)決定?；瑝K信號從0-1記一次狀態(tài)變化，當1小時內(nèi)滑塊狀態(tài)次數(shù)變化次數(shù)超過15次時發(fā)出滑塊報警，否則報警標識為正常。今日滑塊健康度拆解搭建設備故障指標體系了解業(yè)務目標后，搭建沖壓機主要部件的報警指標體系。梳理數(shù)據(jù)采集值（連接變量）。數(shù)據(jù)采集值屬性設備狀態(tài)連接變量主電機溫度連接變量主電機電流連接變量主電機轉(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)連接變量搭建設備故障指標體系建立五級指標體系，在本項目中所有的五級指標由數(shù)據(jù)采集值按一定規(guī)則計算得到。搭建五級指標體系搭建設備故障指標體系構(gòu)建四級指標及其規(guī)則：在本項目中，根據(jù)指標體系拆解可以得到，四級指標主電機報警、離合器報警是由五級指標按照一定的規(guī)則計算得到，四級指標液壓墊報警、滑塊狀態(tài)次數(shù)由數(shù)據(jù)采集值計算得到。搭建四級指標體系搭建設備故障指標體系搭建三級指標體系：根據(jù)四級指標主電機報警可以得到主電機報警總次數(shù)、今日主電機報警次數(shù)和今日主電機報警的時長。搭建三級指標體系搭建設備故障指