性能预测与智能维护技术优化策略

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：智能维护技术是设备状态监测与诊断维护技术、计算机网络技术、信息处理技术、嵌入式计算机技术、数据库技术和人工智能技术的有机结合，其主要研究领域包括以下几个方面：远程维护系统架构和网络技术研究。多通道同步高速信号采集技术与高可靠性监测技术的研究。

1.性能预测

对设备性能的预测分析以及对故障时间的估算，如对设备实际健康状况的评估、对设备的表现或衰退轨迹的描述、对设备或任何组件何时失效及怎样失效的预测等，能够减少不确定性的影响并为用户提供预先的缓和措施及解决对策，减少生产运营中产能与效率的损失。而具备可进行上述预测建模工作的智能软件的制造系统，称为预测制造系统。

一个精心设计开发的预测制造系统具有以下优点：

（1）降低成本。通过对生产资产实际情况的了解，维护工作可以在更合适的条件下实施，而不是在故障发生后才更换损坏的部件，或过早将完好的部件进行不必要的更换，即做到及时维护。另外，历史健康信息也可以由系统反馈到机器设备的设计部门，从而形成闭环的生命周期更新设计。

（2）提高运营效率。当预测到设备很可能失效时，系统可以使生产和维修主管更合理地安排相关活动，从而最大限度地提高设备的可用性和正常运行时间。

（3）提高产品质量。将近乎实时的设备状态监测数据与过程控制系统相结合，可以在设备或系统状况随时间变化的同时保持产品质量的稳定。

2.智能维护技术研究

智能维护是采用性能衰退分析和预测方法，结合现代电子信息技术，使设备达到近乎零故障性能的一种新型维护技术。智能维护技术是设备状态监测与诊断维护技术、计算机网络技术、信息处理技术、嵌入式计算机技术、数据库技术和人工智能技术的有机结合，其主要研究领域包括以下几个方面：

（1）远程维护系统架构和网络技术研究。利用网络技术，实现信息（包括数据、语音和图像）的多向畅通传输，根据远程诊断数据，保证网络各节点（诊断维护中心、用户、制造厂和诊断专家）正常传输信息，综合考虑网络设备的价格和保障信息传输的带宽等因素，从硬件、软件和集成等方面研究系统的实现及应用方案，这是实现远程维护的基础。

（2）网络诊断维护标准、规范的研究。网络诊断维护的核心是技术资源的共享，要实现这一目的，必须研究制定通用的标准和规范，并与国际标准和规范接轨，包括监测方案、监测输出参数的定义、有关参数的限值、测试数据存储格式、数据表达形式、传输协议、诊断维护分析方法等。

（3）多通道同步高速信号采集技术与高可靠性监测技术的研究。其主要包括如何针对设备不同的工作状态和不同的监测信号，采用DSP（数字信号处理）实现多种方式的多通道同步高速信号采集、处理与故障特征提取的研究；基于VXI总线（一种VXIbus器件之间的开放通信标准）的数据采集监测系统的研究，以提高可靠性、实时性和多功能为目标，提高现有系统的性能和技术水平。

（4）嵌入式网络接入技术的研究。以高性能嵌入式微处理器和嵌入式操作系统（EOS）为核心，对10/100 M内置以太网接口、可监测设备状态、嵌入式数据网络化传输终端进行开发研究，以此为基础，建设嵌入式Web Server（网页服务器）并实现基于网络的系统维护功能，让用户可通过Web（网页）形式查看设备状态数据。

（5）基于图形化编程语言的远程监测软件研究。研究开发能够支持网络化数据通信接口、快速描述监测系统环境、定义数据传输及处理过程的图形化编程软件工具，以便根据不同监测对象快速构建监测诊断软件平台。

（6）智能分析诊断技术的研究。其主要包括基于神经网络、模糊理论等智能信息处理方法和基因算法，对设备故障的智能诊断技术及多种智能诊断方法相融合技术的研究：对基于模糊的和确定性的知识进行综合推理的专家系统的研究；对基于小波分析、分形理论等方法的信号分析、故障特征提取技术的研究。

（7）基于Web的网络诊断知识库、数据库和案例库的研究。针对不同应用对象，研究制定故障诊断规则，筛选监测诊断数据和故障案例，建立基于1Web的网络诊断知识库、数据库和案例库。

（8）多参数综合诊断技术的研究。采用多参数信息融合技术，研究故障对设备有关状态参数（振动、油液和热力参数）影响的机理、特征和规律；以信息融合的多参数设备故障综合诊断技术为基础，研究制定相应的诊断规则，并开发相应的网络化运行软件。

（9）专家会诊环境的研究。研究开发具有开放接口的远程设备故障诊断分析工具包，提供频谱、细化谱、倒谱等常规分析，以及小波、经验模态分解（EMD）等先进分析工具；研究电子白板、BBS（网络论坛）、Net meeting（网络会议）等技术与应用方案，采用设备状态数据Web发布技术与诊断专家网络群件系统技术，实现专家会诊环境，支持集成数据、语音和视频的信息交流。

性能预测与智能维护技术优化策略

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