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1、设备管理和诊断技术的进步与对策李寒峰 贸志龙中国钢铁工业协会钢铁工业信息及口动化推进中心2002年年会指出要研究如何按照党的16大粘神, 全面总结了国内外工业化的经验教训，充分研究了我国国情，指出了在我国实现工业化耍走新路子的战略 决策，这就是：坚持以信息化带动T业化，以工业化促进信息化，走出一条科技含量髙、经济效益好、资 源消耗低、环境污染好、人力资源得到充分发挥的新型工业化路子。设备状态良好是关系到工厂的作业率、 质量和产量、低成本及重人的经济效益。因此，研究国内外设备管理和诊断技术的进步与提出对策是急不 容缓的重要任务。1、发达国家设备管理的发展以日本为例，其设备管理的发展见表1。由于预
2、报维护（CBM）,即除大修外不再安排定期检修时间 而是监视设备状况，进行适时维护，它不仅提高作业率，而且减少备品消耗和维护费用，故成为当代设备 管理的主流，为实现这一点就需要人力使用和开发设备诊断技术和改革设备管理方式方法。农1 口本设备管理的发展1950年以前上世纪50年 代上世纪60年 代上世纪70年代上世纪80年 代90年代以后设备管理发 展故障时停车维修预防性维护生产维护全M生产维护预报维护新技术预报维护维护方式随机性以时间为基准的维护以状态为基准的维护日本五大钢 铁公司建立预报维护引入卞产维护 的概念*改造维护机制 *开展产品质量 维护*引入诊断技术 *规划设备诊断 系统*开发设备诊
3、 断技术和控制 系统*开发全 体产品质量维 护系统*人工智能的应 用*优化维护等数 模*远距离诊断技 术*人工免役系统 等2、设备管理和诊断技术的进步（1）电脑化与人规模信息网络。设备诊断初期是采用简单工具（如用钎子听声音），70年代使用记 录设备和FFT （副里哀频谱分析），80年代则已电脑化，不仅使用便携式电脑诊断仪，而且在线检测，近 来更有使川大规模全厂性设备诊断网络和计算机系统，如日木新日铁八幡厂的热轧厂，从加热炉至卷取设 有设备诊断的计算机系统，包括专用的多个工作站，进行全厂设备检测、评价、分析和预报。（2）使用模型进行故障诊断与预报。最常用是基于信号及其处理來进行故障诊断，最简单是
4、状态监 测和越限报警，亦冇使用如频谱、相关函数、白动冋归滑动平均值分析等分析测得的信号以提取谋差、幅 值等特性值并与预定值比较进行故障诊断。为了更有效诊断与预报，近來使用数学模型进行诊断，主耍有 两类模型： 基于解析方法的模型。如参数佔计法、状态佔计法、等价空间法等，由于大多数系统都是非线性的, 故近來更多研究基于非线性模型，如基于区间参数模型、基于冇不确定环节模型等，但人都很复杂，多科 学技术的含义，使用观测器、知识工程、白适应、鲁棒控制技术等其至混合技术，故在钢铁工业成功并商品化的不多； 基于知识方法的模型。如专家系统、模糊技术、神经网络、peri网、符号有向图、模式识别等。在钢铁工业主要
5、是使用专家系统，它使没冇经验的人员借此也可以达到专家水平而人受欢迎，它可以是单 项的商品化的专家系统，例如旋转机械故障诊断专家系统、电机故障诊断专家系统，也可以是实现在线计 算机系统中的一个功能的专家系统，如冷轧计算机系统中的轧机液压压下设备故障诊断专家系统，还可以 是更大的专门机组的AI系统，如高炉余压发电故障诊断专家系统等。模式识别也广泛使用，因为某些记 录曲线，专家一看就知道是会出现故障，例如连铸钢包冋转台轴承故障诊断和预报是很关键的，特别是冋 转台转到中间但未到位，如果轴承出故障，停车更换要很长的时间，那钢水会冻住凝结，损失就很人，而 回转台是旋转极慢（0.7rpm） 般方法无法预报故
6、障，但可用比较其振动时序曲线的方法解决，专家很容 易识别正常与将破损的曲线，故用模式识别可预知回转台轴承破损。（3）建立集中式设备故障诊断故障维修系统和远程诊断。发达国家都已建立了这样的系统，设备出 故障后，现场人员只需将现彖和记录数据通过网络或电话线通过MODEL和拨号而传送中心计算机，就町得 出诊断结论和恢复方法，在口本人型钢铁厂利用这样的系统使维修人员从原來的104人减为36人。（4）人力发展过程诊断技术。设备诊断与过程诊断密切相关，如轧钢产品尺寸不良，有操作原因， 有设备劣化原因，冷轧机监视系统包括过程诊断与设备诊断，前者主耍是监视钢带尺寸、质量数据以及冷 轧制压力等操作数据，后者监视
7、设备状态，并有分析支持功能以便进行设备和过程的综合分析。（5）人丁免役系统。是研究生物免役系统的信息处理机理发展起來的一门科学，包括免役系统模型 （如独特型免役网络模型、多值网络免役模型、免役联想记忆模型等）、免役学习算法（如反向选择算法、免役遗传算法、克隆选择算法、基于疫苗的免役算法、基于免役网络的免役算法等）。它已开始用于设备 诊断。（6）维护系统的革新和科学化。除了建立中央综合维护管理计算机系统以外，还进行管理、优化和 决策，如维护方式的选择，由于随着维护深入而使设备故障造成的产量和质量的损失减少，但维护费用增 加，故由计算机建立维护费用曲线和故障造成的损失曲线，预报MTBF （平均两次
8、故障间隔时间）和MTBR（修理平均时间）。3、对策（1）建立一个设备管理和设备诊断现代化的规划与短中期的实施计划；（2）充分利用机遇。山于设备管理和设备诊断现代化需要资金，而且相当不少，使用专门拨款方法, 要完全满足是比较闲难的，故必须抓住机遇，主动关心，冇两个方面： 抓住工厂新建成或改建机组的机遇（如新建或改建一个髙炉、焦炉、连铸、线材轧机等）。因为此 时大都资金到位,大都设有较完善的基础口动化甚至过程口动化计算机系统，实现关键部位的状态检测与 数据网络化（便于远程诊断与状态检测）并不困难； 抓住信息化的机遇，为了在激烈的市场竞争中提高竞争力，对生产进行合理有效的计划、组织、控 制和调度，使
9、生产经营活动协调冇序地进行，我国钢铁工业各人中钢铁公司纷纷实行企业资源规划（ERP） 优化系统（流程工业的CIMS,最初是6级体系结构，后來是美国Purdue模型的5级体系结构，由于6 级货级都有一定的缺点，因此近年來广泛使用BPS/MES/PCS三级结构，BPS （Business planning system）级是单纯考虑企业经营管理问题的企业资源规划（ERP）,主要是利用以财务分析决策为核心的 整体资源优化技术,MES （Manufacturing execution system,即制造执行系统）级是考虑生产与 管理结合问题的中间制造执行系统，PCS （Process Control
10、 System）级是单纯考虑生产过程问题的 过程控制系统）。 为了实行ERP和使Z有效化，耍完善PCS和建设MES,如唐钢、涟钢、济钢、江阴等钢铁公司都 已建立如铁前、烧结、焦化、炼钢、中板等MES。设备管理子系统是MES中重要系统之一，因此设备人员 要积极参与，建成有效的现代化的设备管理子系统。（3）建立和开发关键设备的现代化的状态检测故障预报及诊断专家系统，包括单个设备和全生产线 的,前者如轧钢中的人型电动机,后者如薄板坯连铸连轧全线系统等，特别现在设备人型化，稍-停车，损失就很大了。（4）加强设备管理人员的培训，捉高水平，特别是现代化设备管理与诊断技术都是新技术和多学科 交叉的技术。参考
11、文献1. HlToshio Toyota.钢铁工业维修策略的新进展。90年代钢铁工业发展趋势-第六届钢铁大 会文集,19912. 日Kiyoshi Koboyama.X厂管理中先进的机械状态临测系统。90年代钢铁工业发展趋势- 第六届钢铁大会文集，19913. 日Yoji Uchiyama.过程诊断技术的进展。90年代钢铁工业发展趋势-第六丿宙钢铁大会文集, 19914. 马竹扭.发展设备诊断技术是保证钢铁工业优质高产和低耗的关键。冶金自动化参考，1990, 105. 马竹捂.信息化、口动化的进展与钢铁工业口动化。冶金口动化，2003, 27 增刊】6. 沈标正 马竹捂.直流电机故障诊断专家系统。冶金自动化，2003, 27 增刊
