现代设备管理与故障诊断技术的发展

现代设备管理与故障诊断技术的发展李葆文广州大学信息与机电工程学院020-83500523，[e-mail]设备管理发展历史回顾事后维修（第一代）兼修阶段分工淡化坏了操作工＝维修工才修专修阶段分工清楚不坏我操作，你维修不修设备管理发展历史回顾预防维修阶段（第二代）计划预修制强调计划性维修（前苏联）强制计划过剩预防维修制强调预防性维修（美国等）检查计划不足设备管理发展历史回顾生产维修阶段（第三代）事后维修(breakdownmaintenance)预防维修(preventivemaintenance)纠正维修(correctivemaintenance)维修预防(maintenanceprevention)设备管理发展历史回顾各种方式并行阶段（第四代）综合工程学强调寿命周期（英国）强调多部共管全员生产维修强调全员参与（日本）强调基础保养设备综合管理强调系统综合（中国）强调兼容并蓄从预知维修到状态维修预知维修（PredictiveMaintenance)通过检测、连续数据采集系统和计算机软件来记录和评估设备状况，预测故障，决定维修策略的程序和方法。最早向以时间为基础的维修（TBM－TimeBasedMaintenance)模式挑战的概念！检测手段落后－计算机落后预测准确性不够。从预知维修到状态维修状态维修(ConditionBasedMaintenance)基于设备的检查和检测，通过计算机处理数据，掌握和评估设备状态、预测故障，进行维修决策的管理方法。是预测维修的发展和延续。是预测维修的更完善形式。从预知维修到状态维修CBM（III）：初级，费用最低。离线、简单手提数据采集器，辅之以人工巡回点检，计算机分析处理数据。CBM（II）：中级，费用中等。在线与离线相结合，效果中等。CBM（I）：高级，费用较高。设备配备永久性在线监测系统，计算机智能检测、报警，专家系统决策。从预知维修到状态维修状态维修技术振动监测分析：适用于机械转动设备；油液铁、光谱分析：适用啮合摩擦设备；红外成像分析：适用于不均匀发热设备；电路测试技术：适用于电子线路、元件其它手段：无损探伤、声发射、超声波、X光衍射…….以利用率为中心的维修以利用率为中心的维修(AvailabilityCenteredMaintenance)把设备按照故障对利用率的影响排序，按照利用率为主要参考值，再根据不同的故障特征，选择定期维修、视情维修、事后维修、机会维修和改进维修等不同维修策略的管理模式。以利用率为中心的维修序号设备名停机次数停机小时对利用对可靠（2年内）率影响性影响1反射炉10次309大小2浇铸机55次77小大按照以利用率为中心的原则，我们更应该重视反射炉。ACM管理模式流程确定单台关键设备生产流程以利用率为中心评估排序维修数据按故障模式故障分析确定维修方式状态监测视情定期机会改进事后维修维修维修维修维修编制单台设备维修计划生产空隙时间编制成套设备维修规划维修资源全面计划质量维修全面计划质量维修(TotalPlanningQualitativeMaintenance)以设备整个寿命周期内的可靠性、有效利用率以及经济性为总目标的维修技术和资源管理体系。TPQM强调维修范围的全面性、维修过程的系统性、标准化及维修技术的基础性。全面计划质量维修TPQM维修职能的十要素质量考核标准维修技术管理组织维修任务维修职能工作控制后勤保障信息系统组态管理人力资源技术文件全面计划质量维修TPQM强调综合、整体化管理其中一个要素发生变化，其它要素也要相应调整。TPQM强调程序化和组织化的管理以规范化代替随意性。TPQM强调维修工艺研究和质量管理把维修技术作为维修质量保障的基础TPQM实施过程－PDCA循环企业方针工作任务指令维修维修维修开发后勤维修评价对象分析计划维修保障数据结果选择3W程序工具记录维修1H备件效果人员文件反馈选择开发实施准备执行评价适应性维修适应性维修(AdaptiveMaintenance)以最小综合费用为目标，综合生产、设备劣化、诊断技术各种因素来制订维修策略的管理模式。综合费用＝维修费用＋设备因素生产损失适应性维修追求综合费用最小费综合费用用最小点维修费用生产损失维修方式适应性维修适应性维修实现的条件维修费用和生产损失的可度量性计算机信息系统的支持维修模式计算机生产损失组合成本信息处理费用综合费用最小方式维修管理模型设计可靠性维修可靠性维修(ReliabilityBasedMaintenance)以设备可靠性为基础，以主动维修为导向的维修体制。这一模式旨在通过系统地消灭故障根源，尽最大努力削减维修工作总量，最大限度地延长设备寿命，把主动维修、预测维修和预防维修结合起来，形成一个统一的维修策略。可靠性维修主动维修利用先进的方法和修复技术，立足于永久消灭故障，特别是重复性故障。1找出重复性故障，通过改进设计加以消除；2通过性能检验，确保维修后的设备无故障隐患；3按照严格的精度要求维修和安装；4辨认和消除各种影响设备寿命的因素。可靠性维修维修模式发展和功能进步主动维修立足根除故障，根本改变系统预测维修监测设备，预知状态，既可避免维修过剩又可避免维修不足，没考虑根除故障预防维修减少非计划停机，易产生维修过剩或不足，没考虑根除故障可靠性维修设备早期故障根源重设计水平低要制造质量差程安装不当度试运转不当操作不正确不必要的日常维修过多的损坏性维修工人技术不佳早期失效原因时间t可靠性维修主动维修技术1故障根源分析2精细的大修理和安装3设备购置和维修的标准和规范4建立修理验收合格证制度5可靠性维修可靠性维修三种维修制度的平衡预防维修主动维修预测维修以可靠性为中心的维修以可靠性为中心的维修（ReliabilityCenteredMaintenance)根据设备的可靠性状况，以最少的维修资源消耗，运用逻辑决断分析法来确定所需的维修内容、维修类型、维修间隔期和维修级别，制度出预防维修大纲，从而达到预防维修的目的。以可靠性为中心的维修RCM原理之一TBM（定时维修）对复杂设备的故障预防作用不大，但对简单设备的故障预防有作用。设备老，故障不见得多；设备新，故障不见得少。设备故障与使用时间没有直接关系，定时维修不普遍适用。设备故障率曲线的变化第一阶段第二阶段第三阶段4％2％非主流5％次主流7％主流14％右半浴盆典型浴盆68％（左半浴盆）1940195019601970198019902000结论：引进新的初始高故障状况定时预防大修理可能造成的危害故障修理周期率寿命周期以可靠性为中心的维修RCM原理之二RCM提出潜在故障的概念，设备可以在不发生功能故障的前提下充分利用。视情维修由潜在故障发展为功能故障的间隔时间来确定。潜在故障：临近功能故障的渐变状态，可观察，可检测，可鉴别。以可靠性为中心的维修潜在故障P－F间隔状态检测间隔期AP视情维修TcF间隔期P’F’tTA：故障开始发生点P：能检测到的潜在故障发生点F：功能故障发生点以可靠性为中心的维修例：滚动轴承同一故障模式在功能故障前的不同潜在故障点劣化起始点振动分析潜在故障点AP1P2油液分析潜在故障点P3噪声分析潜在故障点P4手摸发热潜在故障点F功能故障点P1’P2’P3’P4’F’时间t以可靠性为中心的维修设计研制部门可靠性依据同类型设备维修大纲无维修设计可维修性设计、制造、材料、试验数据思想早期类似设备初始预防性类似型号设备维修大纲维修大纲维修经验使用维修部门依据设备使用工况条件，设备负荷和故障实况、后果、修复经验修订新工作环境新故障模式及后果成熟预防性维修大纲风险维修风险维修以设备或部件的风险来制定维修策略的管理模式称为风险维修。风险＝后果×概率后果：健康与安全环境耽误的生产或服务材料损坏风险维修风险分析回答三个问题：1什么地方可能出问题？故障2有多大可能出问题？概率3会出现什么后果？后果风险维修风险维修的几个重要概念1直接成本日常维护成本（CBS）预测与预防维修成本（CPM）纠正性维修即改善维修成本（CCM）2间接成本组织、管理、后勤支持3故障后果成本（CRISKEX）健康、环境与安全生产/服务的延迟材料损坏信誉损失风险维修各种维修成本之间关系成本CRISKEXCTOT（总成本）（风险维修）CMIN（最小成本）CPM（预防维修）CCM（改善维修）CBS（基础保养）基础保养如清洁、润滑等0100％预防维修水平风险维修风险检查设备设施：管道、容器、结构件……。（非破坏性试验）检查：磁粉检测、超声波试验、X光放射试验、涡流检测……。成果：优化检查方法优化检查间隔期提高可靠性和利用率降低检查成本风险维修风险维修设备类型：旋转设备、过程仪器、电机、发电机……。可检测故障：高振动、磨损、滴漏，……。分析方法：RCM，分析分析，成本－效益分析成果：潜在风险排序维修重要性水平维修程序优化风险维修维修程序维修对象建立维修程序分析维修计划/日程维修实施结果报告与记录TPM——全面生产维护TPM是以设备综合效率为目标，以设备时间、空间全系统为载体，全体人员参与为基础的设备保养、维修体制TPM在设备维护体制中的定位企业设备维护体制TPM全系统现场设备管理生产维修体制清洁点检保养润滑预防事后改善维修自主维修维修维修维修预防如果设备是人体，TPM是：设备（人体）手段：TPM维修相当于人的：自我保健手术治疗达到目的：增加免疫力驱除疾病设备目标：保持基本状态零故障修复故障四TPM的五大支柱和三个“全”最高设备全系统所有部门从领导到小组活动综合效率预防维修全体参加每个员工动机管理TPM五大支柱里的三个“全”全效率是目标全效率全系统是载体全系统全员是基础全员TPM的5S活动整理：取舍分开，取留舍弃；整顿：条理摆放，取用快捷；清扫：清扫垃圾，不留污物；清洁：清除污染，美化环境；素养：形成制度，养成习惯。营建一个“绿色”的企业！TPM的5个S之间的关系企业核心是整理整顿素养素养清扫清洁文化TPM的自主维修渐进过程自主管理的深入整理整顿规范化自主点检总点检临时基准与规范的编制对问题根源的攻关对策初始清洁绿色维修与再制造工程全球工业污染状况：55亿吨无害废弃物+7亿吨有害废弃物平均2500万辆汽车+2000万台计算机报废处理环境经济和朴素经济社会资源的最佳利用1绿色维修（可循环利用，可维修，保护环境的弃件处理）2再制造（环境周期寿命设计，精度恢复，再成型）绿色维修与再制造工程设备环境寿命周期的绿色维修和再制造设备环境周期加工使用维修整体可持续设计制造维护修复报废再利用解体节能节材环保再再材环加工使制料保回处用造收理人的可靠性对设备管理影响的研究统计表明：30％－80％的设备故障与事故和人为失误有关！把人看成系统中的一个部件。材料人（系统中的部件）使监用视设备输出人的可靠性对设备管理影响的研究SRK模型（JensRasmussen）人的行为分为三类（驾驶汽车为例）*以技艺为基础的行为（司机换档）*以规则为基础的行为（遵守交通规则）*以知识为基础的行为（寻求最佳路线）人的可靠性对设备管理影响的研究人脑处理问题能力102比特/秒信息输入信息处理信息输出视觉技能语言听觉规则动作其它（感知）知识表情109比特/秒102比特/秒107比特/秒失误：忽略，忘记，太早，太晚，太多，太少人的可靠性对设备管理影响的研究人类失误分层模型分类表现心理原因失误无意识滑过没注意不正确潜意识中的错误习惯漏掉忘记有意识错误规则性错误知识性错误技艺性失误破坏故意人的可靠性对设备管理影响的研究实践证明：80％的人为失误是管理不善造成的成也管理，败也管理*组织结构不合理；*工作划分不科学；*定置化、目视化、规范化现场管理不善；没有：让容易发生的失误很难发生；让很难做好的事情易于实现；*员工培训不够；*企业文化，员工愿景，心智模式不良结论：设备可靠性人的可靠性从管理做起设备管理是企业文化的一部分世界级维修的概念WorldClass世界级企业ManufacturerWorldClass世界级维修