高方欣

（神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古錫林浩特 026000）

0 引言

隨著中國制造2025、德國工業(yè)4.0等概念的普及，如何將信息技術(shù)與現(xiàn)場設(shè)備深度融合，加強(qiáng)生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，是各類生產(chǎn)、制造企業(yè)急需攻關(guān)的課題。大數(shù)據(jù)又名巨量資料，是一種通過持續(xù)的捕捉、管理、統(tǒng)計(jì)、分析數(shù)據(jù)來指導(dǎo)或控制信息源狀態(tài)的技術(shù)。合理利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析可以使維修方式從應(yīng)急搶修向計(jì)劃維修、狀態(tài)維修過渡。有效控制人力、維修成本，排除影響生產(chǎn)的因素。

1 設(shè)備管理現(xiàn)狀分析

在實(shí)際的工作中，經(jīng)常會(huì)遇到一些引人深思的問題，比如“穩(wěn)定運(yùn)行了幾天的設(shè)備，怎么突然就壞了？維修人員不靠譜，今天的生產(chǎn)任務(wù)又完不成了?！薄白蛱焓前礄z修計(jì)劃做的檢修項(xiàng)目，今天就壞了，是不是按照定制的檢修流程和檢修時(shí)間來安排的檢修任務(wù)呢？”“設(shè)備有好有壞，操作設(shè)備的人技能也有好有壞，反正我是按工藝和要求維修的，總壞我也沒辦法！”等。

2 三段兩過

在設(shè)備管理的過程中，存在三個(gè)階段、兩個(gè)過渡，而出現(xiàn)問題的原因就是在第二個(gè)過渡中沒有找到最好的解決方法。

（1）一階段。被動(dòng)式維修，發(fā)現(xiàn)故障、解決故障。

（2）一次過渡。以固定周期對設(shè)備進(jìn)行檢修，減少停機(jī)維修時(shí)間。

（3）二階段。主動(dòng)式維護(hù)，制定維修計(jì)劃、制定維修策略，記錄保養(yǎng)數(shù)據(jù)。

（4）二次過渡。隨著科技進(jìn)步、設(shè)備數(shù)據(jù)化，依據(jù)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況和有效數(shù)據(jù)分析制定較優(yōu)的維修計(jì)劃，保障設(shè)備良好運(yùn)行的情況下，降低故障風(fēng)險(xiǎn)和維修成本，對發(fā)生的故障進(jìn)行快速維修。

（5）三階段。預(yù)測性維護(hù)，合理安排維修時(shí)間和策略、快速分析故障根本原因、合理的預(yù)處理方式。

從20世紀(jì)80年代開始，各企業(yè)為了加強(qiáng)設(shè)備管理的工作，主要引進(jìn)學(xué)習(xí)的是英國設(shè)備綜合工程學(xué)和日本全員生產(chǎn)保全這2種設(shè)備管理模式，而這2種管理模式的核心都是加強(qiáng)設(shè)備預(yù)防性計(jì)劃檢修工作的有效性。在機(jī)電設(shè)備管理的體系中，各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集整理完善程度決定了設(shè)備管理的有效程度，所有的預(yù)防性計(jì)劃檢修工作都應(yīng)建立在可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上來確保相應(yīng)檢修工作起到應(yīng)有作用。而不能把定期檢修作業(yè)作為發(fā)生故障事故推脫責(zé)任的依據(jù)。20年前，由于計(jì)算機(jī)的普及性不高，設(shè)備檔案、狀態(tài)檔案都是靠筆來記。10年前就有一部分信息依靠計(jì)算機(jī)了，但是仍然不夠完善，因受科技技術(shù)影響，數(shù)據(jù)采集能力較低、數(shù)據(jù)處理能力的不足、各類數(shù)據(jù)之間的連接性不強(qiáng)，信息與信息的關(guān)聯(lián)性不夠，即使發(fā)現(xiàn)問題，各類記錄也只能單獨(dú)查看。導(dǎo)致數(shù)據(jù)對于日常檢修工作的指導(dǎo)性較差，檢修作業(yè)的實(shí)施方向以經(jīng)驗(yàn)為主，造成了大量的人力浪費(fèi)，盲目的更換性檢修會(huì)造成大量成本浪費(fèi)。

3 設(shè)備大數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用

實(shí)現(xiàn)設(shè)備大數(shù)據(jù)的應(yīng)用應(yīng)遵循收集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析、分析結(jié)果應(yīng)用的流程。

3.1 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)

持續(xù)不斷的積累設(shè)備運(yùn)行日志信息，運(yùn)行狀態(tài)、維修記錄、檢查記錄等，利用數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行歸納采集，集中保存來，保持設(shè)備運(yùn)行信息的完整性。

3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

定期對設(shè)備信息進(jìn)行梳理備案，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，排除不良數(shù)據(jù)，將不同設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行一致化整理，約簡各類數(shù)據(jù)中的稀疏特性，提升需求數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

3.3 數(shù)據(jù)分析

在周期內(nèi)對比設(shè)備故障的數(shù)據(jù)相關(guān)合集，分析發(fā)生故障的線性條件，提出假設(shè)發(fā)生故障條件，制定隱患故障模板，推斷類似故障的預(yù)期故障范圍。

3.4 結(jié)果應(yīng)用

利用數(shù)據(jù)分析出的故障模板，預(yù)測設(shè)備的運(yùn)行趨勢，元器件的運(yùn)行狀態(tài)，合理的根據(jù)數(shù)據(jù)趨勢制定相應(yīng)維修維護(hù)工作，避免故障的發(fā)生。

4 信息化機(jī)電檔案的建立

4.1 信息化機(jī)電檔案的主要內(nèi)容

（1）運(yùn)行記錄。運(yùn)行數(shù)據(jù)是支撐整個(gè)設(shè)備大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，在設(shè)備完整的生命周期內(nèi)應(yīng)持續(xù)不斷的完善、記錄。包含設(shè)備在運(yùn)行過程中的詳細(xì)信息，設(shè)備累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、作業(yè)工況、操作人、作業(yè)中的一些典型行為等。

準(zhǔn)確詳實(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)在發(fā)生故障后的分析過程中，可以起到明確設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備操作人、設(shè)備作業(yè)方式、故障發(fā)生誘因和基礎(chǔ)工作是否到位的作用。

（2）維修記錄。維修記錄是故障分析總結(jié)的重要核心，每次故障處理的方式方法、典型現(xiàn)象、判斷流程以及對應(yīng)方法，應(yīng)全面、詳實(shí)。內(nèi)容包括設(shè)備故障小時(shí)數(shù)、故障現(xiàn)象或代碼、處理時(shí)間、操作人員、維修人員、更換元器件位置、元器件的數(shù)量、機(jī)械結(jié)構(gòu)件質(zhì)量參數(shù)、排查過程、處理過程等。

（3）保養(yǎng)記錄。保養(yǎng)記錄作為維修人員實(shí)施保養(yǎng)項(xiàng)目的痕跡管理，應(yīng)以定期檢查項(xiàng)目的落實(shí)情況，觀察元件的劣化程度為主，定期檢驗(yàn)設(shè)備的參數(shù)如潤滑油質(zhì)檢測數(shù)據(jù)、活動(dòng)結(jié)構(gòu)件的配合參數(shù)為輔。設(shè)立不同部位數(shù)據(jù)的維修上下限，超出范圍則進(jìn)行二次檢測確認(rèn)并進(jìn)行分析處理，以數(shù)據(jù)作為開展設(shè)備預(yù)防性維修的基礎(chǔ)，達(dá)到設(shè)備預(yù)防性維修，減少臨時(shí)故障的作用。

（4）狀態(tài)記錄。狀態(tài)記錄是涵蓋設(shè)備整體運(yùn)行中，各部位或各元件工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)記錄，采集方式是以各類傳感器或儀器進(jìn)行監(jiān)測，范圍盡量覆蓋全運(yùn)行、全方位、全狀態(tài)。在發(fā)現(xiàn)或發(fā)生故障時(shí)，可以調(diào)取一定周期內(nèi)相應(yīng)部位的狀態(tài)變化，也是作為預(yù)測故障模板的數(shù)據(jù)來源。比如各關(guān)鍵機(jī)械軸承、軸的溫升參數(shù)、震動(dòng)參數(shù)、環(huán)境溫度、電氣參數(shù)、電氣元件的通斷次數(shù)等。

（5）改造記錄。在發(fā)現(xiàn)缺陷和隱患的同時(shí)要對關(guān)鍵部位進(jìn)行一定的技術(shù)改造，以改造時(shí)間、目的、效果等作為對比參數(shù)進(jìn)行記錄，確認(rèn)效果的同時(shí)進(jìn)行推廣覆蓋，并根據(jù)改造內(nèi)容編制修訂設(shè)備基礎(chǔ)圖冊確保環(huán)節(jié)不缺失，為日后各類工作提供方便。

4.2 狀態(tài)數(shù)據(jù)的預(yù)處理

設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)具有一些特殊性，需要在數(shù)據(jù)的預(yù)處理過程中將其歸納整理，一般有3個(gè)特點(diǎn)。

（1）多屬性。同部位的數(shù)據(jù)具有多重屬性，即單一的數(shù)據(jù)是由多種狀態(tài)決定的，例如軸承溫升參數(shù)，由連續(xù)工作時(shí)間、環(huán)境溫度、載荷情況等組成。反而觀之，在多個(gè)同類數(shù)據(jù)合集的基礎(chǔ)上也能根據(jù)條件公式反推出其他數(shù)據(jù)對于需求數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。如何在多重屬性的影響下做出數(shù)據(jù)運(yùn)行趨勢的合理判斷是需要詳細(xì)考慮的問題。

（2）多層級。在整體數(shù)據(jù)的記錄中，同樣存在多層級的情況，有些數(shù)據(jù)針對于單個(gè)元件、有些數(shù)據(jù)針對局部系統(tǒng)，有些數(shù)據(jù)覆蓋整體設(shè)備，較低層級的數(shù)據(jù)是較高層級數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，高層級數(shù)據(jù)是低層級數(shù)據(jù)的融合，同一層級間的數(shù)據(jù)既是互補(bǔ)也是對比。例如減速箱輸出軸端溫升、減速箱箱體油溫，前后輸入軸的溫升可以作為對比，也可以同樣參照減速箱油溫進(jìn)行統(tǒng)一補(bǔ)充。

（3）“臟數(shù)據(jù)”。在數(shù)據(jù)采集錄入的過程中，難免會(huì)產(chǎn)生因?yàn)槿藶椴僮骰蛟O(shè)備儀器誤差等產(chǎn)生的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，就需要通過多次整理分析進(jìn)行排除，其中包括“噪聲數(shù)據(jù)”，偏離范圍過大的異常數(shù)據(jù)；“重復(fù)數(shù)據(jù)”，人為記錄產(chǎn)生的重復(fù)性數(shù)據(jù)；“缺失數(shù)據(jù)”，一些偶然因素引起的數(shù)據(jù)缺失。這些“臟數(shù)據(jù)”在整體數(shù)據(jù)的記錄過程中過多，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析不客觀、喪失規(guī)律性或錯(cuò)誤結(jié)果，需要人為干預(yù)修正或刪除。

4.3 數(shù)據(jù)分析及結(jié)果應(yīng)用

取一臺大型挖掘設(shè)備數(shù)據(jù)，分甲乙丙?。ú僮鲉T）4組，采集數(shù)據(jù)為開斗接觸器吸合次數(shù)以及提升機(jī)構(gòu)提升操作時(shí)間＞5 s的次數(shù)做分析。采集數(shù)據(jù)說明：單斗—卡車挖掘工藝，開斗門為單斗裝車必須執(zhí)行的指令之一。開斗機(jī)構(gòu)的開斗門操作是由開斗電機(jī)接觸器來決定的，所以開斗電機(jī)接觸器吸合次數(shù)可以代表操作人員裝車單斗次數(shù)。預(yù)期數(shù)值的計(jì)算方式為，按平均單班效率100車，平均每車4斗，增加修工作幫、清理工作面等容差率10%，單班理想開斗次數(shù)440次。圓班（天）開斗次數(shù)1320次。

提升機(jī)構(gòu)操作時(shí)間＞5 s的次數(shù)為默認(rèn)為挖掘次數(shù)，因提升機(jī)構(gòu)從設(shè)備底部提至頂部總行程約10 s，設(shè)定5 s以上計(jì)次可排除空提斗移鏟、微動(dòng)提梁注油等無關(guān)工作次數(shù)。按平均單班效率100車，考慮不滿斗情況，平均每車提升挖掘6次，增加修理車幫工作、清理工作面等容差率10%，單班理想挖掘次數(shù)660次，圓班（天）挖掘次數(shù)1980次。在持續(xù)一定周期的數(shù)據(jù)記錄后有表1幾種情況。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理后，結(jié)合運(yùn)行記錄，排除已知故障因素，取出接近平均負(fù)載、運(yùn)行效率相近的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，會(huì)發(fā)生6類的數(shù)據(jù)差別。

（1）甲的開斗次數(shù)多，單斗效率最低，操作人員對于車輛載重、挖掘力度均不能熟練掌握。

（2）乙的挖掘次數(shù)多，單斗效率較低，操作人員對于挖掘力度掌握能力較差。

（3）丙的開斗次數(shù)少，單斗效率較高，操作人員可以熟練了解裝車載重需求。

（4）丁的挖掘次數(shù)少，單斗效率最高，操作人員可以熟練完成裝車任務(wù)。

（5）開斗次數(shù)整體呈上升趨勢，應(yīng)考慮是否開斗機(jī)構(gòu)有磨損情況，斗門自開或斗門難開的情況加劇，可以提前主動(dòng)維修開斗機(jī)構(gòu)。

（6）挖掘次數(shù)整體呈上升趨勢，應(yīng)考慮是否工作幫硬度增大，挖掘難度增大，應(yīng)提前安排檢查中央樞軸間隙、其他因振動(dòng)等易損部位的檢查。

篩選出甲乙丙丁4組的數(shù)據(jù)孤立值，也可以排查出因故障停機(jī)或?qū)е律a(chǎn)效率低的組別是因?yàn)椴僮鞣绞降脑蛞鸬脑O(shè)備故障率高。開斗接觸器的有效機(jī)械次數(shù)為30萬次，斗門機(jī)械結(jié)構(gòu)的機(jī)械碰撞次數(shù)約10萬次，在接近數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上可以提前安排更換。

5 一個(gè)完善的設(shè)備信息化電子檔案系統(tǒng)

統(tǒng)一的設(shè)備檔案平臺（圖1），任何設(shè)備狀態(tài)都可以通過定位查詢確認(rèn)范圍時(shí)間內(nèi)設(shè)備的各類過程信息，如工況、操作人、元件狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)、過程參數(shù)等。能夠快速查看平臺內(nèi)設(shè)備的各類定期基礎(chǔ)信息，如維修記錄、保養(yǎng)記錄等，并可以根據(jù)關(guān)鍵文字進(jìn)行篩選。更換元件的使用時(shí)間、有效生命周期預(yù)警。

圖1 統(tǒng)一的設(shè)備檔案平臺

6 結(jié)語

在科技日新月異的今天，機(jī)電設(shè)備的管理能力決定了企業(yè)穩(wěn)定生產(chǎn)的水平，新時(shí)代下的生產(chǎn)企業(yè)如果善于運(yùn)用大數(shù)據(jù)這一新興技術(shù)，不僅可以提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低人員、設(shè)備成本，同時(shí)也為企業(yè)生產(chǎn)、決策提供了科學(xué)依據(jù)。