張濤 李曉華 顧尚林 王立林

摘?要：設(shè)備安全、可靠、高效、低耗運(yùn)行是企業(yè)安全生產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要保障，我國首條擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的等離子顯示屏生產(chǎn)線，經(jīng)過5年多的量產(chǎn)運(yùn)行，設(shè)備狀態(tài)開始出現(xiàn)明顯老化、劣化傾向，各種設(shè)備故障頻發(fā)。本文對PDP生產(chǎn)線進(jìn)行了簡要介紹，詳細(xì)分析了PDP生產(chǎn)線故障情況，并提出了具體故障診斷對策。

關(guān)鍵詞：PDP生產(chǎn)線;設(shè)備;故障診斷

1.故障診斷技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展帶動了現(xiàn)代工業(yè)及其生產(chǎn)設(shè)備的快速發(fā)展，各種生產(chǎn)線及設(shè)備日趨大型化、集成化、高速化、自動化和智能化，如果發(fā)生故障停機(jī)，給其造成的損失也將會十分巨大。不管是設(shè)備綜合工程學(xué)、設(shè)備壽命周期費(fèi)用（LCC）、以可靠性為中心的維修（RCM）、由生產(chǎn)部門主導(dǎo)更強(qiáng)調(diào)全員化的全員生產(chǎn)維護(hù)（TotalProductiveManagement簡稱TMP）或全員規(guī)范化生產(chǎn)維護(hù)（Total?Normalized?Productive?Maintenance簡稱TnMP），還是由設(shè)備部門主導(dǎo)更注重專業(yè)化的裝備保障管理體系（CMP），各種設(shè)備管理方式都非常重視設(shè)備的安全性、可靠性和維修性，近年來已將故障診斷技術(shù)、修復(fù)技術(shù)和潤滑技術(shù)列為設(shè)備管理和維護(hù)工作的三項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)，尤其是故障診斷技術(shù)已成為推進(jìn)設(shè)備管理現(xiàn)代化，保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行的重要手段。

我國第一條擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高度自動化等離子屏（Plasma?Display?Panel?簡稱PDP）生產(chǎn)線，投資較大生產(chǎn)節(jié)拍快，工藝設(shè)備多達(dá)數(shù)百臺，某臺設(shè)備若出現(xiàn)非正常工作狀態(tài)，將會導(dǎo)致廢損品增多、良品率下降、停產(chǎn)和維修費(fèi)用增高，給企業(yè)造成巨大損失。因此PDP生產(chǎn)線上的設(shè)備運(yùn)行狀況直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，監(jiān)測PDP生產(chǎn)線設(shè)備故障并采取科學(xué)合理的預(yù)防措施，對設(shè)備的稼動率及良品率影響極大，由此可知在PDP生產(chǎn)線上積極開展故障分析及故障診斷對策研究顯得尤其重要和急迫。

2.PDP生產(chǎn)線簡介

設(shè)備安全、可靠、高效、低耗運(yùn)行是企業(yè)安全生產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要保障。PDP生產(chǎn)線上設(shè)備投入量產(chǎn)已經(jīng)五年多，設(shè)備每天24小時的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，各種運(yùn)動部件、動力機(jī)構(gòu)、電線電纜出現(xiàn)明顯磨損和老化，各種控制板卡元器件失效增加，控制系統(tǒng)運(yùn)行趨緩，由此帶來的未知各種故障及安全隱患逐漸加大，設(shè)備狀態(tài)已逐漸進(jìn)入浴盆曲線的第三階段—耗損故障期，設(shè)備整體上已經(jīng)開始出現(xiàn)明顯老化、劣化傾向。

全自動PDP生產(chǎn)線涉及高性能PLC及PC控制系統(tǒng)、設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控管理、復(fù)雜高精度運(yùn)動控制、現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)通信、自動光學(xué)檢查、高真空鍍膜、非接觸式檢測、激光修復(fù)、高溫?zé)Y(jié)、熱壓、印刷、潔凈、QAQC、智能立體倉儲及自動機(jī)器人等多種技術(shù)，其技術(shù)特點(diǎn)有：

（1）大型化（設(shè)備種類及技術(shù)門類眾多、多產(chǎn)品同時加工：42”和50”屏）。

（2）高度自動化（潔凈室無人化管理、全自動流水不間斷作業(yè)）。

（3）高精尖（微納米級加工）。

3.PDP生產(chǎn)線故障情況分析

大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，大多數(shù)機(jī)械系統(tǒng)其故障率是時間的函數(shù)，對于機(jī)械方面，包括其總成、零部件，其磨損、腐蝕、變形、斷裂、應(yīng)力微裂紋顯現(xiàn)，最后導(dǎo)致設(shè)備配合間隙過大，松動、振動、精度劣化、機(jī)體開裂等，將導(dǎo)致設(shè)備功能的喪失——機(jī)械故障的產(chǎn)生。對于電子電氣方面，包括其總成、部件乃至元器件，由于長期的外電沖擊、冷熱變形交替、灰塵的覆蓋，散熱不良，甚至小昆蟲進(jìn)入的局部短路，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)電氣元器件電參數(shù)特性發(fā)生變化，如電阻、電容、電感變化，甚至芯片中的數(shù)字程序發(fā)生變化——電氣故障的產(chǎn)生。在兩年滿負(fù)荷生產(chǎn)周期內(nèi)，根據(jù)MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）和維修工程師記錄的故障情況，僅就設(shè)備本身原因造成的故障進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析。

3.1各故障類別故障數(shù)據(jù)分析

故障原因類型大致可分為：傳感器、控制器件、?PLC相關(guān)、機(jī)械損壞、機(jī)械調(diào)整、伺服相關(guān)等，根據(jù)實(shí)際發(fā)生的故障情況按不同的故障類型，故障停機(jī)時間與故障停機(jī)次數(shù)分別統(tǒng)計(jì)如下。

各故障類型月平均故障停機(jī)時間占比前八位分別是：傳感器13.2%，控制器件9.8%，機(jī)械損壞8.8%，機(jī)械調(diào)整8.2%，PLC相關(guān)7.5%，程序軟件7.1%，參數(shù)調(diào)整7.0%，伺服相關(guān)6.0%，如圖1所示：

圖1?故障類別故障停機(jī)時間占比圖

各故障類型月平均故障停機(jī)次數(shù)占比前五位分別是：?傳感器20.6%，?PLC相關(guān)8.9%，機(jī)械調(diào)整8.6，伺服相關(guān)6.8%，PC相關(guān)6.0%，如圖2所示：

圖2?故障類別故障停機(jī)次數(shù)占比圖

3.2各工藝設(shè)備故障數(shù)據(jù)分析

根據(jù)兩年觀察期內(nèi)生產(chǎn)線故障情況記錄，故障主要集中發(fā)生在Wet?Equipment（濕設(shè)備）、Assembler（對合機(jī)）、Assembler（裝配線）Conveyor（傳輸線）、AOI?&?Reviewer（AOI光學(xué)檢查機(jī)）等設(shè)備上，詳細(xì)情況如下所示。

各設(shè)備月平均故障停機(jī)時間占比前七位分別是：Wet?Equipment（濕設(shè)備）13.1%，Assembler（對合機(jī)）10.7%，O/S?Tester（通斷測試機(jī)）8.5%，Conveyor（前物流線）8.5%，Bonding（綁定機(jī)）7.1%，Dual?MgO（二次MgO噴涂）6.8%，AOI?&?Reviewer（AOI光學(xué)檢查機(jī)）6.8%，如圖3所示：

圖3?工藝設(shè)備故障停機(jī)時間占比圖

月平均故障停機(jī)次數(shù)占比前六位分別是：Wet?Equipment（濕設(shè)備）15.9%，Assembler（裝配線）10.7%，Conveyor（傳輸線）9.4%，AOI?&?Reviewer（AOI光學(xué)檢查機(jī)）?6.7%，Bonding（綁定機(jī)）6.3%，如圖4所示：

圖4?工藝設(shè)備故障停機(jī)次數(shù)占比圖

3.3引發(fā)故障的其它原因

根據(jù)多年來的實(shí)際運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備性能、點(diǎn)檢巡視、操作維護(hù)、工藝品質(zhì)、物料檢驗(yàn)、生產(chǎn)環(huán)境和動力供給這七大因素也會直接或間接造成設(shè)備故障，引起生產(chǎn)效率、產(chǎn)能、質(zhì)量水平及良品率發(fā)生波動，帶來維修工作量和維修成本的極大上升。

4.PDP生產(chǎn)線故障診斷對策研究

設(shè)備越復(fù)雜，故障率就越高，隨機(jī)性也更多，采用以時間為基礎(chǔ)的維修方式難以解決問題，科學(xué)地管理和使用好設(shè)備，保證生產(chǎn)設(shè)備安全、平穩(wěn)、長周期、連續(xù)運(yùn)行，延長設(shè)備使用壽命，降低設(shè)備運(yùn)行成本，加快從事后被動處理向事前主動預(yù)防模式轉(zhuǎn)換，是當(dāng)前設(shè)備管理人員的主要任務(wù)。首先，我們應(yīng)該圍繞設(shè)備運(yùn)行的全員、全要素、全過程來充分開展此項(xiàng)工作，主要包括設(shè)備的操作使用、現(xiàn)場監(jiān)控、維護(hù)保養(yǎng)、故障診斷及維修;其次，做好故障診斷和預(yù)測也是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)課題，本文主要對故障診斷和預(yù)測做了一點(diǎn)基本研究。

4.1針對不同故障類別采取不同的應(yīng)對措施

根據(jù)前面的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，引發(fā)PDP生產(chǎn)線故障發(fā)生的主要原因有：傳感器、控制器件、機(jī)械損壞、機(jī)械調(diào)整、PLC相關(guān)、程序軟件、參數(shù)調(diào)整、伺服相關(guān)、PC相關(guān)。為了降低故障發(fā)生率保證狀態(tài)設(shè)備完好，首先要完善點(diǎn)檢內(nèi)容做好日常點(diǎn)檢，另外還應(yīng)根據(jù)各種診斷技術(shù)的特點(diǎn)，采取有針對性的診斷措施。

4.1.1人工診斷檢查

做好設(shè)備管理工作，離不開最基本的人工診斷檢查，一些簡單的故障、缺陷和目前尚無手段能檢測的故障信息仍需通過人工感官和經(jīng)驗(yàn)去完成。直觀檢查包括一些影響設(shè)備運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量等的重點(diǎn)風(fēng)險項(xiàng)目，如ITO刻蝕潤滑液噴淋不到位、燒結(jié)工序產(chǎn)品背面鈦環(huán)粘附、物流防塵簾干擾、產(chǎn)品表面附帶大尺寸異物等現(xiàn)象。針對振動、碰撞、松動等引起的機(jī)械部件、傳感器等位置變動，可采用廣泛應(yīng)用的I-Mark劃線標(biāo)記法，易于操作，便于查看和判斷，方便快捷。做好以上人工檢查工作，能有效解決傳感器誤動作、機(jī)械損壞、機(jī)械調(diào)整等問題。

4.1.2設(shè)備參數(shù)監(jiān)測

PDP生產(chǎn)線涉及數(shù)量和種類繁多的精密運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)，包括伺服、變頻、步進(jìn)等多種形式，當(dāng)電機(jī)、氣缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)在長時間使用中因磨損、損壞、松動等出現(xiàn)劣化時，一般驅(qū)動電流、負(fù)載率等參數(shù)會發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)過載報(bào)警。該參數(shù)可通過相應(yīng)的驅(qū)動器面板進(jìn)行查看和記錄，也可通過通信接口和專業(yè)軟件進(jìn)行讀取和監(jiān)控。對于此類異?，F(xiàn)象，在排除執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身的問題后，可直接考慮和處理負(fù)載系統(tǒng)方面的原因。如在ITO曝光機(jī)的UV?Shutter故障檢測中，可通過檢測軟件看到絲桿導(dǎo)軌因鏡面殘?jiān)慈鎻氐浊謇頃r，其伺服負(fù)載電流出現(xiàn)明顯的上升。以上方法有利于盡快確定控制器件、機(jī)械損壞、伺服相關(guān)等故障原因。

4.1.3溫度監(jiān)測

機(jī)電一體化設(shè)備的機(jī)構(gòu)或器件出現(xiàn)異?；蛄踊瘯r，較多的會表現(xiàn)為局部溫度升高，紅外測溫儀可以遠(yuǎn)距離，非接觸式測溫，具有信息處理、運(yùn)算和判斷功能，可精確地確定儀器工作環(huán)境溫度狀態(tài)與變化情況。目前已使用專業(yè)的高性能紅外熱像儀（如Fluke公司的TI32），通過高熱靈敏度傳感器完成被測對象的紅外圖像和可見光圖像的同時采集與融合，測量數(shù)據(jù)存取使用方便，設(shè)置通用接口可與計(jì)算機(jī)通信，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控和報(bào)警參數(shù)設(shè)定，還可以通過配套應(yīng)用軟件對采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行后期統(tǒng)計(jì)、分析和判斷，對線纜接線端子松動、線纜磨損、負(fù)載過大等故障原因的診斷與排除非常有效。

4.1.4振動監(jiān)測

振動是機(jī)械設(shè)備工作過程中的常見現(xiàn)象，特別是在設(shè)備使用多軸高速運(yùn)動的控制機(jī)構(gòu)時問題更加突出，它是機(jī)械故障的外在反映，是分析識別機(jī)械故障、評價機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)、安全性和穩(wěn)定性的重要標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)60%以上的機(jī)械故障都與振動有關(guān)。由于振動的廣泛性、參數(shù)多維性，測振方法的無損性、在線性，決定了人們將機(jī)械設(shè)備振動監(jiān)測診斷作為機(jī)械設(shè)備故障診斷的常用方法。通過專業(yè)的機(jī)械振動分析儀，檢測設(shè)備振動的頻率、速度、加速度、位移量、相位等參數(shù)，能實(shí)時、直觀、精確地表征機(jī)械動態(tài)特征及其變化過程，從中可以找出產(chǎn)生振動變化的原因。

目前，振動測量僅在離心分離機(jī)的轉(zhuǎn)子在線監(jiān)測中使用到，對于軸承松動和對中不良、轉(zhuǎn)軸變形和磨損、機(jī)械松動和損壞、電機(jī)損壞及旋轉(zhuǎn)機(jī)械平衡不良等此方法十分有效，此領(lǐng)域有待進(jìn)一步研究和推廣應(yīng)用。

4.1.5油液監(jiān)測

從設(shè)備潤滑系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)中抽取油樣，檢測油品品質(zhì)、污染水平以及金屬磨損顆粒的狀況，通過粘度、酸度、水分、閃點(diǎn)測試得知其物理、化學(xué)指標(biāo)。機(jī)械摩擦幅的金屬表面間不同磨損方式和磨損速度造成油液中微粒總量、形態(tài)和尺寸分布的差異，根據(jù)金屬微粒的總量可以判斷磨損所處階段;根據(jù)尺寸分布來判斷磨損的程度;根據(jù)微粒形態(tài)來判斷磨損類型;根據(jù)化學(xué)成分可以判斷磨損部位。主要監(jiān)測對象：發(fā)動機(jī)、壓縮機(jī)、液壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)，針對故障率高發(fā)的濕設(shè)備采用這種診斷技術(shù)非常有效。次方法運(yùn)用于濕設(shè)備上，可預(yù)防S/M清洗機(jī)、BR剝膜機(jī)、ITO刻蝕機(jī)以及BR刻蝕機(jī)返回泵時常發(fā)生堵塞，對于數(shù)量眾多的濕設(shè)備的藥液系統(tǒng)的藥液質(zhì)量的監(jiān)測也非常有效。

4.1.6工控PC及PLC監(jiān)測

工控PC及PLC在現(xiàn)在自動化生產(chǎn)線中的使用已經(jīng)非常普遍，如自動光學(xué)檢查、精密測量、激光加工、高真空鍍膜、介質(zhì)涂敷、噴涂設(shè)備等。PC的日常管理和監(jiān)測，主要重點(diǎn)為做好磁盤空間清理、CPU占用率、內(nèi)存占用、病毒查殺等，也包括機(jī)箱散熱、系統(tǒng)報(bào)警等。任何PLC都具有自診斷功能，當(dāng)PLC異常時應(yīng)該充分利用其自診斷功能以分析故障原因。目前，在各種設(shè)備上開展的自診斷工作內(nèi)容：故障報(bào)警內(nèi)容準(zhǔn)確化、信息代碼化、顯示圖示化以及指導(dǎo)明確化，主要措施如下：

（1）故障報(bào)警內(nèi)容準(zhǔn)確化

增加報(bào)警的邏輯判斷，做到異常時有報(bào)警，如干燥爐內(nèi)傳送異常、動作指定時間不到位、各類驅(qū)動器報(bào)警時傳送到主控PLC等;報(bào)警內(nèi)容描述清楚異常的來源與關(guān)聯(lián)影響，指出具體的報(bào)警位置、器件、節(jié)點(diǎn)、線路等;

（2）異常報(bào)警信息代碼化

以代碼的形式體現(xiàn)常見的異常，便于后期統(tǒng)計(jì)、分析和查閱;

（3）異常報(bào)警顯示圖示化

使用布局圖、示意圖、動畫等方式顯示故障發(fā)生位置，便于故障查找與處理;

（4）報(bào)警異常處理指導(dǎo)明確化

在報(bào)警信息中增加故障處理指導(dǎo)內(nèi)容，如處理方法、流程、備件信息、參數(shù)設(shè)置等;

4.1.7設(shè)備精度監(jiān)測

隨著生產(chǎn)線長時間連續(xù)運(yùn)行，設(shè)備的定位精度和重復(fù)精度會逐漸下降，對產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量和效率造成影響，特別是主要生產(chǎn)設(shè)備，如測量精度、平臺的平面度、軌道和絲桿的平行度、定位機(jī)構(gòu)的對中精度等，需要專職檢查人員或維修人員依據(jù)設(shè)備精度標(biāo)準(zhǔn)定期進(jìn)行停機(jī)檢測、確認(rèn)和校準(zhǔn)，確保設(shè)備應(yīng)有性能和精度等級。

4.1.8?MES系統(tǒng)功能開發(fā)

MES系統(tǒng)為設(shè)備管理建立了完善的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，在企業(yè)信息化架構(gòu)中起著承上啟下的作用。MES系統(tǒng)中設(shè)備管理的主要任務(wù)是分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，合理制定日常維護(hù)計(jì)劃，科學(xué)控制在線設(shè)備的壽命，經(jīng)過進(jìn)一步開發(fā)，其中的診斷模塊能夠?qū)υO(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，并以報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)終端顯示方式，提示給維修人員，使之快速分析出故障原因，并盡快排除故障恢復(fù)設(shè)備的正常運(yùn)行。

5.結(jié)束語

設(shè)備故障診斷技術(shù)來自于生產(chǎn)實(shí)踐中，各種先進(jìn)技術(shù)、理論的最終使用效果必須接受實(shí)踐檢驗(yàn)，我們在生產(chǎn)中應(yīng)該接受最新研究成果的指導(dǎo)，遵照理論聯(lián)系實(shí)際的原則，更好地服務(wù)于我們的現(xiàn)代化大生產(chǎn)。從經(jīng)濟(jì)角度和可行性方面考慮，根據(jù)設(shè)備狀況有針對性的安排檢查和檢修任務(wù)，這種基于狀態(tài)的維修方法大大提高了工作效率和設(shè)備使用效率，降低了維修成本，是一種更經(jīng)濟(jì)的維修管理方式。做好生產(chǎn)線設(shè)備故障分析，充分掌握設(shè)備的狀態(tài)，設(shè)備故障診斷在此顯得十分重要和關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修的基礎(chǔ)和可靠保證。針對生產(chǎn)線上關(guān)鍵設(shè)備、重點(diǎn)設(shè)備以及頻繁出現(xiàn)的故障現(xiàn)象開展故障診斷工作，從易于著手的可操作性比較強(qiáng)的技術(shù)路線入手，隨著維修經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)的逐步積累，將有利于其它較為復(fù)雜和高級診斷技術(shù)在PDP生產(chǎn)線的有序推進(jìn)和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[4]周斌.設(shè)備管理在MES

摘?要：設(shè)備安全、可靠、高效、低耗運(yùn)行是企業(yè)安全生產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要保障，我國首條擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的等離子顯示屏生產(chǎn)線，經(jīng)過5年多的量產(chǎn)運(yùn)行，設(shè)備狀態(tài)開始出現(xiàn)明顯老化、劣化傾向，各種設(shè)備故障頻發(fā)。本文對PDP生產(chǎn)線進(jìn)行了簡要介紹，詳細(xì)分析了PDP生產(chǎn)線故障情況，并提出了具體故障診斷對策。

關(guān)鍵詞：PDP生產(chǎn)線;設(shè)備;故障診斷

1.故障診斷技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展帶動了現(xiàn)代工業(yè)及其生產(chǎn)設(shè)備的快速發(fā)展，各種生產(chǎn)線及設(shè)備日趨大型化、集成化、高速化、自動化和智能化，如果發(fā)生故障停機(jī)，給其造成的損失也將會十分巨大。不管是設(shè)備綜合工程學(xué)、設(shè)備壽命周期費(fèi)用（LCC）、以可靠性為中心的維修（RCM）、由生產(chǎn)部門主導(dǎo)更強(qiáng)調(diào)全員化的全員生產(chǎn)維護(hù)（TotalProductiveManagement簡稱TMP）或全員規(guī)范化生產(chǎn)維護(hù)（Total?Normalized?Productive?Maintenance簡稱TnMP），還是由設(shè)備部門主導(dǎo)更注重專業(yè)化的裝備保障管理體系（CMP），各種設(shè)備管理方式都非常重視設(shè)備的安全性、可靠性和維修性，近年來已將故障診斷技術(shù)、修復(fù)技術(shù)和潤滑技術(shù)列為設(shè)備管理和維護(hù)工作的三項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)，尤其是故障診斷技術(shù)已成為推進(jìn)設(shè)備管理現(xiàn)代化，保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行的重要手段。

我國第一條擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高度自動化等離子屏（Plasma?Display?Panel?簡稱PDP）生產(chǎn)線，投資較大生產(chǎn)節(jié)拍快，工藝設(shè)備多達(dá)數(shù)百臺，某臺設(shè)備若出現(xiàn)非正常工作狀態(tài)，將會導(dǎo)致廢損品增多、良品率下降、停產(chǎn)和維修費(fèi)用增高，給企業(yè)造成巨大損失。因此PDP生產(chǎn)線上的設(shè)備運(yùn)行狀況直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，監(jiān)測PDP生產(chǎn)線設(shè)備故障并采取科學(xué)合理的預(yù)防措施，對設(shè)備的稼動率及良品率影響極大，由此可知在PDP生產(chǎn)線上積極開展故障分析及故障診斷對策研究顯得尤其重要和急迫。

2.PDP生產(chǎn)線簡介

設(shè)備安全、可靠、高效、低耗運(yùn)行是企業(yè)安全生產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要保障。PDP生產(chǎn)線上設(shè)備投入量產(chǎn)已經(jīng)五年多，設(shè)備每天24小時的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，各種運(yùn)動部件、動力機(jī)構(gòu)、電線電纜出現(xiàn)明顯磨損和老化，各種控制板卡元器件失效增加，控制系統(tǒng)運(yùn)行趨緩，由此帶來的未知各種故障及安全隱患逐漸加大，設(shè)備狀態(tài)已逐漸進(jìn)入浴盆曲線的第三階段—耗損故障期，設(shè)備整體上已經(jīng)開始出現(xiàn)明顯老化、劣化傾向。

全自動PDP生產(chǎn)線涉及高性能PLC及PC控制系統(tǒng)、設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控管理、復(fù)雜高精度運(yùn)動控制、現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)通信、自動光學(xué)檢查、高真空鍍膜、非接觸式檢測、激光修復(fù)、高溫?zé)Y(jié)、熱壓、印刷、潔凈、QAQC、智能立體倉儲及自動機(jī)器人等多種技術(shù)，其技術(shù)特點(diǎn)有：

（1）大型化（設(shè)備種類及技術(shù)門類眾多、多產(chǎn)品同時加工：42”和50”屏）。

（2）高度自動化（潔凈室無人化管理、全自動流水不間斷作業(yè)）。

（3）高精尖（微納米級加工）。

3.PDP生產(chǎn)線故障情況分析

大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，大多數(shù)機(jī)械系統(tǒng)其故障率是時間的函數(shù)，對于機(jī)械方面，包括其總成、零部件，其磨損、腐蝕、變形、斷裂、應(yīng)力微裂紋顯現(xiàn)，最后導(dǎo)致設(shè)備配合間隙過大，松動、振動、精度劣化、機(jī)體開裂等，將導(dǎo)致設(shè)備功能的喪失——機(jī)械故障的產(chǎn)生。對于電子電氣方面，包括其總成、部件乃至元器件，由于長期的外電沖擊、冷熱變形交替、灰塵的覆蓋，散熱不良，甚至小昆蟲進(jìn)入的局部短路，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)電氣元器件電參數(shù)特性發(fā)生變化，如電阻、電容、電感變化，甚至芯片中的數(shù)字程序發(fā)生變化——電氣故障的產(chǎn)生。在兩年滿負(fù)荷生產(chǎn)周期內(nèi)，根據(jù)MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）和維修工程師記錄的故障情況，僅就設(shè)備本身原因造成的故障進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析。

3.1各故障類別故障數(shù)據(jù)分析

故障原因類型大致可分為：傳感器、控制器件、?PLC相關(guān)、機(jī)械損壞、機(jī)械調(diào)整、伺服相關(guān)等，根據(jù)實(shí)際發(fā)生的故障情況按不同的故障類型，故障停機(jī)時間與故障停機(jī)次數(shù)分別統(tǒng)計(jì)如下。

各故障類型月平均故障停機(jī)時間占比前八位分別是：傳感器13.2%，控制器件9.8%，機(jī)械損壞8.8%，機(jī)械調(diào)整8.2%，PLC相關(guān)7.5%，程序軟件7.1%，參數(shù)調(diào)整7.0%，伺服相關(guān)6.0%，如圖1所示：

圖1?故障類別故障停機(jī)時間占比圖

各故障類型月平均故障停機(jī)次數(shù)占比前五位分別是：?傳感器20.6%，?PLC相關(guān)8.9%，機(jī)械調(diào)整8.6，伺服相關(guān)6.8%，PC相關(guān)6.0%，如圖2所示：

圖2?故障類別故障停機(jī)次數(shù)占比圖

3.2各工藝設(shè)備故障數(shù)據(jù)分析

根據(jù)兩年觀察期內(nèi)生產(chǎn)線故障情況記錄，故障主要集中發(fā)生在Wet?Equipment（濕設(shè)備）、Assembler（對合機(jī)）、Assembler（裝配線）Conveyor（傳輸線）、AOI?&?Reviewer（AOI光學(xué)檢查機(jī)）等設(shè)備上，詳細(xì)情況如下所示。

各設(shè)備月平均故障停機(jī)時間占比前七位分別是：Wet?Equipment（濕設(shè)備）13.1%，Assembler（對合機(jī)）10.7%，O/S?Tester（通斷測試機(jī)）8.5%，Conveyor（前物流線）8.5%，Bonding（綁定機(jī)）7.1%，Dual?MgO（二次MgO噴涂）6.8%，AOI?&?Reviewer（AOI光學(xué)檢查機(jī)）6.8%，如圖3所示：

圖3?工藝設(shè)備故障停機(jī)時間占比圖

月平均故障停機(jī)次數(shù)占比前六位分別是：Wet?Equipment（濕設(shè)備）15.9%，Assembler（裝配線）10.7%，Conveyor（傳輸線）9.4%，AOI?&?Reviewer（AOI光學(xué)檢查機(jī)）?6.7%，Bonding（綁定機(jī)）6.3%，如圖4所示：

圖4?工藝設(shè)備故障停機(jī)次數(shù)占比圖

3.3引發(fā)故障的其它原因

根據(jù)多年來的實(shí)際運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備性能、點(diǎn)檢巡視、操作維護(hù)、工藝品質(zhì)、物料檢驗(yàn)、生產(chǎn)環(huán)境和動力供給這七大因素也會直接或間接造成設(shè)備故障，引起生產(chǎn)效率、產(chǎn)能、質(zhì)量水平及良品率發(fā)生波動，帶來維修工作量和維修成本的極大上升。

4.PDP生產(chǎn)線故障診斷對策研究

設(shè)備越復(fù)雜，故障率就越高，隨機(jī)性也更多，采用以時間為基礎(chǔ)的維修方式難以解決問題，科學(xué)地管理和使用好設(shè)備，保證生產(chǎn)設(shè)備安全、平穩(wěn)、長周期、連續(xù)運(yùn)行，延長設(shè)備使用壽命，降低設(shè)備運(yùn)行成本，加快從事后被動處理向事前主動預(yù)防模式轉(zhuǎn)換，是當(dāng)前設(shè)備管理人員的主要任務(wù)。首先，我們應(yīng)該圍繞設(shè)備運(yùn)行的全員、全要素、全過程來充分開展此項(xiàng)工作，主要包括設(shè)備的操作使用、現(xiàn)場監(jiān)控、維護(hù)保養(yǎng)、故障診斷及維修;其次，做好故障診斷和預(yù)測也是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)課題，本文主要對故障診斷和預(yù)測做了一點(diǎn)基本研究。

4.1針對不同故障類別采取不同的應(yīng)對措施

根據(jù)前面的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，引發(fā)PDP生產(chǎn)線故障發(fā)生的主要原因有：傳感器、控制器件、機(jī)械損壞、機(jī)械調(diào)整、PLC相關(guān)、程序軟件、參數(shù)調(diào)整、伺服相關(guān)、PC相關(guān)。為了降低故障發(fā)生率保證狀態(tài)設(shè)備完好，首先要完善點(diǎn)檢內(nèi)容做好日常點(diǎn)檢，另外還應(yīng)根據(jù)各種診斷技術(shù)的特點(diǎn)，采取有針對性的診斷措施。

4.1.1人工診斷檢查

做好設(shè)備管理工作，離不開最基本的人工診斷檢查，一些簡單的故障、缺陷和目前尚無手段能檢測的故障信息仍需通過人工感官和經(jīng)驗(yàn)去完成。直觀檢查包括一些影響設(shè)備運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量等的重點(diǎn)風(fēng)險項(xiàng)目，如ITO刻蝕潤滑液噴淋不到位、燒結(jié)工序產(chǎn)品背面鈦環(huán)粘附、物流防塵簾干擾、產(chǎn)品表面附帶大尺寸異物等現(xiàn)象。針對振動、碰撞、松動等引起的機(jī)械部件、傳感器等位置變動，可采用廣泛應(yīng)用的I-Mark劃線標(biāo)記法，易于操作，便于查看和判斷，方便快捷。做好以上人工檢查工作，能有效解決傳感器誤動作、機(jī)械損壞、機(jī)械調(diào)整等問題。

4.1.2設(shè)備參數(shù)監(jiān)測

PDP生產(chǎn)線涉及數(shù)量和種類繁多的精密運(yùn)動控制機(jī)構(gòu)，包括伺服、變頻、步進(jìn)等多種形式，當(dāng)電機(jī)、氣缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)在長時間使用中因磨損、損壞、松動等出現(xiàn)劣化時，一般驅(qū)動電流、負(fù)載率等參數(shù)會發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)過載報(bào)警。該參數(shù)可通過相應(yīng)的驅(qū)動器面板進(jìn)行查看和記錄，也可通過通信接口和專業(yè)軟件進(jìn)行讀取和監(jiān)控。對于此類異常現(xiàn)象，在排除執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身的問題后，可直接考慮和處理負(fù)載系統(tǒng)方面的原因。如在ITO曝光機(jī)的UV?Shutter故障檢測中，可通過檢測軟件看到絲桿導(dǎo)軌因鏡面殘?jiān)慈鎻氐浊謇頃r，其伺服負(fù)載電流出現(xiàn)明顯的上升。以上方法有利于盡快確定控制器件、機(jī)械損壞、伺服相關(guān)等故障原因。

4.1.3溫度監(jiān)測

機(jī)電一體化設(shè)備的機(jī)構(gòu)或器件出現(xiàn)異?；蛄踊瘯r，較多的會表現(xiàn)為局部溫度升高，紅外測溫儀可以遠(yuǎn)距離，非接觸式測溫，具有信息處理、運(yùn)算和判斷功能，可精確地確定儀器工作環(huán)境溫度狀態(tài)與變化情況。目前已使用專業(yè)的高性能紅外熱像儀（如Fluke公司的TI32），通過高熱靈敏度傳感器完成被測對象的紅外圖像和可見光圖像的同時采集與融合，測量數(shù)據(jù)存取使用方便，設(shè)置通用接口可與計(jì)算機(jī)通信，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控和報(bào)警參數(shù)設(shè)定，還可以通過配套應(yīng)用軟件對采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行后期統(tǒng)計(jì)、分析和判斷，對線纜接線端子松動、線纜磨損、負(fù)載過大等故障原因的診斷與排除非常有效。

4.1.4振動監(jiān)測

振動是機(jī)械設(shè)備工作過程中的常見現(xiàn)象，特別是在設(shè)備使用多軸高速運(yùn)動的控制機(jī)構(gòu)時問題更加突出，它是機(jī)械故障的外在反映，是分析識別機(jī)械故障、評價機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)、安全性和穩(wěn)定性的重要標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)60%以上的機(jī)械故障都與振動有關(guān)。由于振動的廣泛性、參數(shù)多維性，測振方法的無損性、在線性，決定了人們將機(jī)械設(shè)備振動監(jiān)測診斷作為機(jī)械設(shè)備故障診斷的常用方法。通過專業(yè)的機(jī)械振動分析儀，檢測設(shè)備振動的頻率、速度、加速度、位移量、相位等參數(shù)，能實(shí)時、直觀、精確地表征機(jī)械動態(tài)特征及其變化過程，從中可以找出產(chǎn)生振動變化的原因。

目前，振動測量僅在離心分離機(jī)的轉(zhuǎn)子在線監(jiān)測中使用到，對于軸承松動和對中不良、轉(zhuǎn)軸變形和磨損、機(jī)械松動和損壞、電機(jī)損壞及旋轉(zhuǎn)機(jī)械平衡不良等此方法十分有效，此領(lǐng)域有待進(jìn)一步研究和推廣應(yīng)用。

4.1.5油液監(jiān)測

從設(shè)備潤滑系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)中抽取油樣，檢測油品品質(zhì)、污染水平以及金屬磨損顆粒的狀況，通過粘度、酸度、水分、閃點(diǎn)測試得知其物理、化學(xué)指標(biāo)。機(jī)械摩擦幅的金屬表面間不同磨損方式和磨損速度造成油液中微?？偭?、形態(tài)和尺寸分布的差異，根據(jù)金屬微粒的總量可以判斷磨損所處階段;根據(jù)尺寸分布來判斷磨損的程度;根據(jù)微粒形態(tài)來判斷磨損類型;根據(jù)化學(xué)成分可以判斷磨損部位。主要監(jiān)測對象：發(fā)動機(jī)、壓縮機(jī)、液壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)，針對故障率高發(fā)的濕設(shè)備采用這種診斷技術(shù)非常有效。次方法運(yùn)用于濕設(shè)備上，可預(yù)防S/M清洗機(jī)、BR剝膜機(jī)、ITO刻蝕機(jī)以及BR刻蝕機(jī)返回泵時常發(fā)生堵塞，對于數(shù)量眾多的濕設(shè)備的藥液系統(tǒng)的藥液質(zhì)量的監(jiān)測也非常有效。

4.1.6工控PC及PLC監(jiān)測

工控PC及PLC在現(xiàn)在自動化生產(chǎn)線中的使用已經(jīng)非常普遍，如自動光學(xué)檢查、精密測量、激光加工、高真空鍍膜、介質(zhì)涂敷、噴涂設(shè)備等。PC的日常管理和監(jiān)測，主要重點(diǎn)為做好磁盤空間清理、CPU占用率、內(nèi)存占用、病毒查殺等，也包括機(jī)箱散熱、系統(tǒng)報(bào)警等。任何PLC都具有自診斷功能，當(dāng)PLC異常時應(yīng)該充分利用其自診斷功能以分析故障原因。目前，在各種設(shè)備上開展的自診斷工作內(nèi)容：故障報(bào)警內(nèi)容準(zhǔn)確化、信息代碼化、顯示圖示化以及指導(dǎo)明確化，主要措施如下：

（1）故障報(bào)警內(nèi)容準(zhǔn)確化

增加報(bào)警的邏輯判斷，做到異常時有報(bào)警，如干燥爐內(nèi)傳送異常、動作指定時間不到位、各類驅(qū)動器報(bào)警時傳送到主控PLC等;報(bào)警內(nèi)容描述清楚異常的來源與關(guān)聯(lián)影響，指出具體的報(bào)警位置、器件、節(jié)點(diǎn)、線路等;

（2）異常報(bào)警信息代碼化

以代碼的形式體現(xiàn)常見的異常，便于后期統(tǒng)計(jì)、分析和查閱;

（3）異常報(bào)警顯示圖示化

使用布局圖、示意圖、動畫等方式顯示故障發(fā)生位置，便于故障查找與處理;

（4）報(bào)警異常處理指導(dǎo)明確化

在報(bào)警信息中增加故障處理指導(dǎo)內(nèi)容，如處理方法、流程、備件信息、參數(shù)設(shè)置等;

4.1.7設(shè)備精度監(jiān)測

隨著生產(chǎn)線長時間連續(xù)運(yùn)行，設(shè)備的定位精度和重復(fù)精度會逐漸下降，對產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量和效率造成影響，特別是主要生產(chǎn)設(shè)備，如測量精度、平臺的平面度、軌道和絲桿的平行度、定位機(jī)構(gòu)的對中精度等，需要專職檢查人員或維修人員依據(jù)設(shè)備精度標(biāo)準(zhǔn)定期進(jìn)行停機(jī)檢測、確認(rèn)和校準(zhǔn)，確保設(shè)備應(yīng)有性能和精度等級。

4.1.8?MES系統(tǒng)功能開發(fā)

MES系統(tǒng)為設(shè)備管理建立了完善的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，在企業(yè)信息化架構(gòu)中起著承上啟下的作用。MES系統(tǒng)中設(shè)備管理的主要任務(wù)是分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，合理制定日常維護(hù)計(jì)劃，科學(xué)控制在線設(shè)備的壽命，經(jīng)過進(jìn)一步開發(fā)，其中的診斷模塊能夠?qū)υO(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，并以報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)終端顯示方式，提示給維修人員，使之快速分析出故障原因，并盡快排除故障恢復(fù)設(shè)備的正常運(yùn)行。

5.結(jié)束語

設(shè)備故障診斷技術(shù)來自于生產(chǎn)實(shí)踐中，各種先進(jìn)技術(shù)、理論的最終使用效果必須接受實(shí)踐檢驗(yàn)，我們在生產(chǎn)中應(yīng)該接受最新研究成果的指導(dǎo)，遵照理論聯(lián)系實(shí)際的原則，更好地服務(wù)于我們的現(xiàn)代化大生產(chǎn)。從經(jīng)濟(jì)角度和可行性方面考慮，根據(jù)設(shè)備狀況有針對性的安排檢查和檢修任務(wù)，這種基于狀態(tài)的維修方法大大提高了工作效率和設(shè)備使用效率，降低了維修成本，是一種更經(jīng)濟(jì)的維修管理方式。做好生產(chǎn)線設(shè)備故障分析，充分掌握設(shè)備的狀態(tài)，設(shè)備故障診斷在此顯得十分重要和關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修的基礎(chǔ)和可靠保證。針對生產(chǎn)線上關(guān)鍵設(shè)備、重點(diǎn)設(shè)備以及頻繁出現(xiàn)的故障現(xiàn)象開展故障診斷工作，從易于著手的可操作性比較強(qiáng)的技術(shù)路線入手，隨著維修經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)的逐步積累，將有利于其它較為復(fù)雜和高級診斷技術(shù)在PDP生產(chǎn)線的有序推進(jìn)和應(yīng)用。

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