卷烟工厂设备健康管理探索.pdf
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1、卷烟工厂设备健康管理探索于治林(红云红河(烟草)集团有限责任公司红河卷烟厂,云南红河6 5 2 3 9 9)摘要:卷烟工厂技术装备密集,各类高精尖专用设备、通用设备使用广泛。从设备静态健康评价和设备动态健康评价两个维度,将业务工作过程中产生的数据整合为能够表征设备健康状态的相关指数,把握设备的综合健康状态和性能水平,辅助实现更为准确的生产预测和管理决策,探索以健康管理为中心的设备管理模式重塑。关键词:静态健康;动态健康;指数;预测中图分类号:TS480引言智能制造是“中国制造2 0 2 5”规划的核心,实现单机智能化是最基本的落脚点。智能单机之间互联组成智能生产线,智能生产线之间互联组成智能车
2、间,智能车间互联组成智能工厂。智能制造的实现,首先要求生产过程的智能预测,而要实现智能预测,必须对单机设备的健康状态进行综合、准确地评价。如果对设备健康状态把握不足,将导致生产、维护、管理模式等停留在依靠经验的困境之中。卷烟工厂技术装备密集,各种高精尖专业、各类通用设备使用广泛,本文以设备健康管理为中心对设备管理模式的重塑进行探索。1设备健康度的含义设备的固有性能指设备在出厂时或技术改造后必须能够达到的设计标准,是设备性能评估的基准条件,对于设备实施的一切养护、维修、技术升级工作,是为了维持设备的基准性能。设备无法达到基准性能或出现性能劣化的趋势,统一由设备健康指数来进行度量,进而实现设备性能
3、的有效评估。其中,静态健康指数实现设备偏离设计技术标准的度量,动态健康指数实现设备执行设计性能的度量。基于设备健康指数的评价,DBService.SaveDB(SaveDBMilis,strMsg):/随机存Bool hasSave=DBService.SaveDBALLDate(SaveDBMillis,tempRackets,PacketpPropertities:/打包存SaveDBMillis 时间if(hasSave)(tempPackets.Clear():1RefreshDataService.SaveToRefresDataTb(SaveDBMillis,strM-sg):3结
4、束语本文结合当前制造业生产线的主要生产特点及功能需求,从通信网络硬件架构设计与软件功能架构设计两个方面对机器人智能柔性生产线远程维护系统展开设计,为相关制造企业提供借鉴参考,以期提升我国制造业的智能化水平。智能装备文献标识码:BDOl:10.16621/ki.issn1001-0599.2023.10.59可将设备的性能划分为优秀、良好、劣化、故障4 个等级,根据不同的性能等级即可采取针对性的养护措施。2设备健康评价的方法设备的综合健康评价是一个复杂的过程,需要从多个维度展开,其手段主要是对生产活动过程中每天产生的大量原始数据、过程数据和结果数据进行有效的分析和利用,并贯穿业务理解、数据理解、
5、数据分类、数采采集、数据筛选、数据分析和建模、数据运用等过程,具体方法如下。2.1单值评价法适用于健康指数的影响因素单一、或影响因素较为简单的要素评价,例如零配件的健康指数,主要影响因素为在机使用时间,根据零配件的寿命周期实现其健康评价。2.2阅值评价法假设某要素指标的正常范围为dmin,d m x ,当该要素指标dedmin,dmx,则健康指数h=1,否则健康指数h=0。2.3趋势评价法趋势评法,即统计变化趋势和变化幅度的评价方法。例如评价指标在阈值 dmin,dmax内上下浮动,则健康指数h=1,如评价指参考文献1宫赤坤,吴浔炜,袁立鹏.基于阻抗和虚拟模型的四足机器人控制方法 J.系统仿真
6、学报,2 0 2 2,3 4(1 0):2 1 5 2-2 1 6 1.2谢小宝.工业机器人技术在自动化控制领域的实践应用分析 J.江西电力职业技术学院学报,2 0 2 2,3 5(7):1 9-2 1.3谷文通.基于网络的仿人机器人遥操作控制研究 D.沈阳:沈阳化工大学,2 0 2 2.4 魏任寒.连续体机器人控制系统的设计研究 D.北京:北方工业大学,2 0 2 2.5贾智琪.履带式变体攀爬机器人控制系统设计研究与实验 D.北京:北方工业大学,2 0 2 2.6周德威.减重助行机器人结构及控制系统设计 D.淮南:安徽理工大学,2 0 2 2.7单雪梅.不确定扰动下康复机器人具有速度决策的跟
7、踪控制研究 D.沈阳:沈阳工业大学,2 0 2 2.设备管理与维修2 0 2 3 No10(上)【编辑张韵】163标连续n次增大或减小(n3),说明其健康状态存在一个稳定的变化趋势,即劣化趋势。可以通过计算指标的变化率和变化幅度,进而实现劣化趋势的评价。2.4历史对标法把单机设备当做一个独立的个体来研究,可将设备的健康指标在一定的生命周期内进行评价,如将健康指标与周期内的均值、极大值、极小值进行比较,可以得出健康指标在设备生命周期内的水平。2.5集群对标法生产车间的不同机型之间存在差异,同样机型间也存在个体差异。通过将单机设备指标与群体设备指标进行对比,即可得到单机设备与群体间的差异,可用于评
8、价其健康状态。2.6机理模型法可通过综合以上各种方法、深度挖掘内部机理,并考虑各要素之间的串、并联关系,对设备健康状态进行准确建模。3设备静态健康评价设备静态健康是指设备满足其固有设计技术标准的情况。通过对设备进行全方位的“体检”,找出影响设备静态健康状态的所有要素,并建立起各要素的评价标准、评价方法,从而量化评价为设备的静态健康指数,指导预测性生产维护。3.1备件寿命健康指数将设备整机化整为零。设备整机是由很多单一零配件装配构成,每个零配件的失效均可能造成设备整体性能的失效。每个零配件的MTBF(MeanTime BetweenFailures,平均失效周期)存在一定的规律性,通过监测并采集
9、设备维修的零件更换记录,以换件时间为起点,上机使用时间为监测点,备件平均使用寿命为基准,跟踪每个关键易损件的寿命周期,即可实现零配件的健康指数的评价。回x100%;备件i其中,备件的寿命周期=备件使用时间,MTBF的健康指数 h;=1-tio设备BOM(BillOf Materials,物料清单)结构是将某一机型的设备按照工艺、功能装置、功能部件、零部件4 个级别进行展开,形成设备的BOM结构树,则部件j的健康指数为:(1)在得出设备各部件的健康指数H和相关零配件的健康指数h.后,可按照设备BOM结构输出H,和hi,并能列出HO的部件和h0的零配件清单进行报警提示,指导设备检维修和换件计划的编
10、制。3.2设备模块健康指数红河卷烟厂按照设备BOM结构,将设备划分为若干个模块,通过制定每个模块的检维修标准,然后以模块为中心,将“大水漫灌”或“零敲碎打”式的检修转变为更有针对性、统筹性、有序性、有效性、灵活性和经济性的模块化轮保。模块化轮保建立在备件寿命和健康指数的有效监控上,假设某个模块的检修周期为T,备件i的寿命周期为t,则执行一次模块化轮保即完成了所有tT的选换件更换,模块及该模块中的各零配件的健康指数完成新一轮初始化。164设备管理与维修2 0 2 3 No10(上)假设模块i的检修周期为T,则模块i的寿命周期T=模块使用时间1 0 0%;模块的健康指数 H=1-T。T在得出设备各
11、模块的健康指数H,后,可列出HO的模块清单进行报警提示,指导设备检维修计划的编制。3.3关键功能健康指数对于某些关键零部件,它们的运行状况是否正常、工艺指标是否失准和失效,对设备的质量、效率和健康有着十分关键的影响,如计量泵的计量精度、截止阀动作的有效性、风机的风压、电机的电流和温度等。对于此类备件,除了进行寿命健康指数的评价,还需要对其运行过程中表现出来的状态、达成的工艺指标进行监控,实现其关键功能健康指数的评价。关键功能零部件的物理状态和工艺指标,可以通过单机智能化自动监测或人工专业点检、测试、测量来得到。通过对得到的数据进行建模,计算得出关键功能部件的健康指数。例如利用阅值和趋势评价法进
12、行测算:测量值ded m in,d m x ,且不存在连续k次增大或减小(k3),则健康指数h=1。测量值dedmin,dmx,且连续k次增大或减小(k3),则健康指数h=0.5。测量值dednin,d m a x ,则健康指数h=0。观测对象功能、工艺有效,h=1。观测对象功能、工艺失准、失效,h=0。若关键功能的项目数为n,则设备关键功能健康指数为各健康指数加权求和:(2)n其中,f为权重系数。在得出设备关键功能健康指数H、各单项关键指标的健康指数h,后,可列出h1的清单进行报警提示,指导维修计划的编制,及时组织对关键功能零部件进行专项维修调校。3.4设备隐患健康指数设备隐患是设备故障发展
13、的早期阶段,表征设备健康状态出现不同程度的劣化或缺陷并带病运转,若不及时处理,可能造成严重的设备停机或质量缺陷。设备隐患数据来源于设备例行性常规维护、突发性维修以及人工录入的隐患信息,隐患是表征设备健康劣化的重要指标。根据隐患的轻重缓急程度,隐患指数T可以从隐患发展为故障的可能性L(较高,L=3;一般,L=2;较低,L=1)隐患发展为故障后的严重性C(严重,C=3;一般,C=2;轻微,C=1)两方面进行量化评价,则:设备隐患指数T-LxC。设备隐患健康指数 h=1-Tmax设备同时存在多个隐患时,设备健康指数的计算公式为:H=II-hi(3)通过在检维修信息化平台上建立隐患管理中心,对设备各种
14、隐患信息集中监控。在通过L值和C值的人工分析与判定后,计算得出设备隐患健康指数hi。设备出现隐患后,需要立即采取措施并组织专项维修来解除设备隐患,以防止隐患逐步发展劣智能装备化,造成更大的停机损失。4设备动态健康评价如果设备静态健康是对设备本身的各项“体检指标”进行评价,那么设备动态健康就是对设备实际运行过程中的各项效能表现进行评价,包括设备效率水平、故障水平、质量水平、物耗水平4 个方面。4.1设备效率表现指数在高品质、低物耗的前提下,设备效率是表征设备动态健康最直接的指标。影响设备效率发挥的因素有设备故障停机率和设备车速水平,只有设备在连续不间断、并且高速作业情况下,设备效率才能够得到有效
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