（机械电子工程专业论文）棉纺设备远程故障服务的研究.pdf

硕士学位论文 摘要 摘要 远程故障服务以其自身的优点，为现代企业和客户双方提供了在服 务领域理想的解决方案。综合运用计算机网络、信息集成、专家系统等 多门学科技术是远程服务的发展方向。随着这些高新技术的日趋成熟， 远程故障服务会使服务领域产生深刻的变革。 本文较为全面地研究了棉纺设备领域的远程故障服务，包括：远程故 障服务和棉纺设备特点的研究、故障诊断和排除原理的研究、远程故障 服务的功能研究等等。在此基础上，成功地设计、开发出了棉纺设备远 程故障服务系统，分别建立了整个系统和故障远程诊断的模型，并在课 题结合的工程对象中投入使用。 ( 本论文的章节组织如下： 第一章首先介绍了远程故障服务的起源、特点、应用和前景；然后 分析了课题的工程背景，并将二者结合提出了实现棉纺设备远程故障服 务的技术路径；最后指出了本文研究的主要内容。 第二章介绍了棉纺设备及其故障的情况。首先介绍了新型棉纺设备 的情况，接下来重点讨论了棉纺设备故障的特点、诊断和排除方法。 第三章首先根据棉纺设备远程故障服务的特点，提出了服务平台的 要求。在此基础上，经分析对比后，搭建出了合理的服务平台。 第四、五、六章结合课题的研究对象，按照面向对象建模语言u m l 的规范对整个棉纺设备远程故障服务系统进行建模。主要分析了系统主 要的功能需求，建立起了系统的概念模型，并在此基础上设计了系统的支 持数据库的结构。最后，得出了系统详尽的类。 第七章研究了系统远程诊断模块的关键技术。依据棉纺设备故障的 实际，建立了基于贝叶斯网络的故障模型，引入了概率推理算法并探索 将该算法用于辅助决策。 第八章用范例演示的方式，介绍了系统功能的实现。设计、开发了 数据库层的备份功能。最后，介绍了系统实际的运用情况。 第九章为本论文的结论与展望。 对象工具设计、开发出了棉纺设备远程故障服务系统，并探讨了远程故 障诊断模块的关键技术。目前系统已开始投入企业应用，得到企业的充 分认可，并有望为企业带来很好的效益。( 实践表明，在棉纺设备领域开 展远程故障服务应用研究，具有很好的前景和重要的意义f 。 关键词：远程故障服务，棉纺设备，u m l ，面向对象，贝叶斯网 络，数据库备份 堡圭堂堡堡苎 一堕茎 a b s t r a c t r e m o t et r o u b l es e r v i c e ( r t s ) p r o v i d e sa l li d e a ls o l u t i o nt on o to n l y m o d e me n t e r p r i s e sb u ta l s oc u s t o m e r si ns e r v i c ef i e l dt h r o u g hi t sm e r i t s c o m p r e h e n s i v e l yu s i n g d i f f e r e n tk i n d so ft e c h n o l o g ys u c ha s ：i n t e r n e t ， i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o na sw e l la se x p e r ts y s t e mi sn e wd e v e l o p m e n t t r e n d o f r t s b a c k i n gu pb y f r u i t f u la c h i e v e m e n t si nt h ef i e l d sm e n t i o n e da b o v e ， r t sw i l ll a u n c han e wf a r - r e a c h e dr e v o l u t i o n a r yi ns e r v i c ef i e l d t h i st h e s i sc o n d u c t sas t u d yo na l m o s te v e r ya s p e c t so fr t sa p p l i c a t i o n i 1 1 s p u ny a r ns y s t e m ，i n c l u d i n g ：c h a r a c t e r so fs p u ny a ms y s t e ma n dr t s ， t h ep r i n c i p l e so ft r o u b l ed i a g n o s i sa n ds h o o t i n gf o rs p u ny a ms y s t e m ，m a i n f u n c t i o n so fr t s ，a n ds oo n o nt h eb a s i so fs t u d y , t h et h e s i ss u c c e s s f u l l y d e s i g n s a n dd e v e l o p so n ep o s s i b l er t ss y s t e mf o r s p u ny a r ns y s t e m ， r e s p e c t i v e l ye s t a b l i s h i n gm o d e l sf o rt h es y s t e ma s aw h o l ea n dr e m o t e d i a g n o s i sm o d u l e a n d t h es y s t e mh a sa l s ob e e n p u ti n t or e a lu s e ，o f f e r i n g s e r v i c ef o rt h ea i m e dc u s t o m e r f o l l o w i n g i sc h a p t e r s o r g a n i z a t i o nm e t h o d i nc h a p t e ro n e ，f i r s t l yab r i e fi n t r o d u c t i o nc o n c e r n i n go r i g i n ，f e a t u r e s ， a p p h c a t i o n a sw e l la sp r o s p e c to fr t si sm a d e t h e nt h et h e s i sa n a l y z e s e n g i n e e r i n gb a c k g r o u n da n db r i n g sf o r t ht e c h n i c a lm e t h o db yc o n s i d e r i n g r t sa n db a c k g r o u n dt o g e t h e r a tt h ee n d ，m a j o rs t u d yc o n t e n t so ft h e s i s a r ea l s o p r e s e n t e d c h a p t e r t w oi n t r o d u c e sr e a ls i t u a t i o no fs p u ny a r ns y s t e ma n d i t st r o u b l e s t h ec h a p t e rb e g i n sw i t hm o d e ms p u ny a ms y s t e ma n dt h e nd i s c u s s e s t r o u b l e s f e a t u r e s ，d i a g n o s i sa n ds h o o t i n g m e t h o d si na l le m p h a s i z i n g w a y a tf i r s t ，c h a p t e rt h r e er a i s e sr e q u i r e m e n t so fs e r v i c ep l a t f o r ma c c o r d i n g t or t sf e a t u r e s a na p p r o p r i a t ep l a t f o r mi sc o n s t r u c t e dt h r o u g ha n a l y s i s a n d c o m p a r i s o n 硕士学位论文 摘要 c h a p t e rf o u r , f i v e a n d s i x ，i n a c c o r d a n c ew i t hs t a n d a r d so fo b j e c t o r i e n t e dl a n g u a g eu m l ，e s t a b l i s h e sm o d e lo fe n t k er t ss y s t e mf o rs p u n y a ms y s t e mb yt a k i n gt h ea i m e dc u s t o m e ri n t o c o n s i d e r a t i o n t h et h e s i s a n a l y z e s m a i nf u n c t i o nd e m a n d sa n de s t a b l i s h e ss y s t e n isc o n c e p t u a lm o d e l ， d e s i g n i n gs t r u c t u r eo fs u p p o r td a t a b a s eb a s e do nc o n c e p t u a lm o d e l f i n a l r e s u l t sa r ed e t a i l e dc l a s s e so f t h e s y s t e m c h a p t e rs e v e n s t u d i e sk e yt e c h n o l o g i e s a d o p t e d i nr e m o t e d i a g n o s i s m o d u l e m o d e lb a s e do nb a y e s i a nn e t w o r ko ft r o u b l e si sp r e s e n t e da n da d e d u c t i o na l g o r i t h mi sa l s oi n t r o d u c e d , w o r k i n ga sa na s s i s t a n tw a yf o r d e c i s i o n - m a k i n g c h a p t e re i g h tg i v e sa s e r i e so f t y p i c a le x a m p l e s t oe x p l a i nh o wt or e a l i z e c l a s s e sb e l o n g i n gt os y s t e m b a c k u pf u n c t i o no fd a t a b a s ei sa l s od e s i g n e d a n dt u r n e di n t or e a l i t y t h ec h a p t e re n d sw i t hs y s t e m ss i t u a t i o no f r e a lu s e c h a p t e r n i n ei st h et h e s i s c o n c l u s i o n sa n d p r o s p e c t i ng e n e r a l ，t h i st h e s i sc o n d u c t sas t u d yo ne v e r ya s p e c t so fr t ss y s t e m f o rs p u ny a m s y s t e ma n da d o p t su m l ( o b j e c t o r i e n t e dt 0 0 1 ) i nt h ec o u r s e o fd e s i g na n dd e v e l o p m e n t ，m a k i n gr e s e a r c ho nk e yt e c h n o l o g yu s e di n r e m o t e d i a g n o s i s m o d u l e a tp r e s e n t ，t h e s y s t e m i s p u t i n t ou s ei n e n t e r p r i s ea n dr a t i f i e db y i t sc u s t o m e r a n di tr e a l l yb e n e f i t si t su s e r t h e p r a c t i c es h o w s i ti so fag o o d p r o s p e c ta n dg r e a ts e n s e t oc a r r yo u ts t u d yo n r t s a p p l i c a t i o n i ns p u n y a ms y s t e m k e yw o r d s ：r t s ，s p u ny a ms y s t e m ，u m l ，o b j e c to r i e n t e d ，b a y e s i a n n e t w o r k ，d a t a b a s eb a c k u p 硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 远程故障服务概述 在现代市场经济条件下，客户及其需要是企业发展的基础。如何更 好满足客户的需求，是企业成功的关键。如今，“使顾客满意”已成为 企业的经营哲学，以客户为中心的新的经营方式正在得到广泛的认同。 在现代激烈竞争的环境下，让客户得到想要的东西，是竞争的关键。m 1 对于大型企业及o e m ( o r i g i n a l e q u i p m e n t m a n u f a c t u r e r ) 客户来说， 与客户服务中心的专家保持有效的沟通是非常重要的。因而，快捷高效、 质优价廉的服务必然受到企业与客户的欢迎。 以往，现场出现问题通过电话或传真与工程师联络。工程师以电话、 传真方式提供解决方案。但大多数情况，掌握更详尽的信息，仍需到现 场服务。某些特殊情况下，还需要另外派出其它专家到场。这样，无疑 会造成时间和费用上的较大开支。 随着现代通讯技术和i t 业的发展，客户与服务中心联系的方式越 来越多。例如，通过调制解调器拨打一部普通电话，就可以与自动化系 统通信。口引 互联网的发展促进了信息时代的来临，企业服务将提供广阔的服务 内容。企业可以更好扩展自己的服务模式，可使企业直接接触到更多的 消费者并以低廉价格提供更多的服务。于是，许多企业建立了在线网 站，网站致力于规划和实旌企业的互联网行动，包括售后服务和在线技 术支持。努力的成果是显而易见的。以戴尔公司为例： 以前，戴尔公司一直电话提供二十四小时的技术支持服务。1 9 9 5 年，公司把技术支持知识数据库放到网上，顾客可以直接通过网络获得 戴尔公司库里的信息。1 9 9 7 年，戴尔公司又推出了一个更加快速和方便 的网络自助方式：公司为生产的每一台计算机都分配了一个服务序列号 码只要在网上输入这个号码，客户就会被引导到一个在线的故障检测 硕士学位论文 第一章绪论 过程，这一过程是专门针对客户使用的计算机型号和制造细节进行设计 的，客户可以得到公司维修人员的服务。h “ 1 9 9 7 年，戴尔公司提供一项称为“我的戴尔”的服务项目。任何顾 客都可以在戴尔公司网站上建立一个属于自己的定制化网页。顾客可以 选择希望出现在这个页面上的个人化信息。对于公司的投资者( 或者大 的客户) ，如果希望获得公司最新宣布的产品相关服务信息以及市场扩 展情况，可以选择在“我的戴尔”网页上观看最新发布的消息。戴尔公 司提供全面定制化并有密码保护的网上站点n e n l i e rp a g e ，通过使 用该站点提供的程序，客户可以将戴尔网站的一部分引入客户自己的企 业网，使客户获得一连串的消费服务。到了公司1 9 9 9 财政年度的第二 季度结束时，公司在世界各地已经建立了超过五千个p r e m i e rp a g e 互联 网站点。公司四分之一收入来自于戴尔在线。同时，网站为戴尔公司节 约了大量成本，公司花费在客户服务方面的电话时间大量减少，大大节 约了企业的运营费用。啪1 从理论上讲，如果自动化成套设备都通过网络总线相连，工程师就 可以在服务中心检测设备的所有配件。 据统计，6 0 的操作问题可以通过远程故障服务解决，而兔去了工 程师的现场服务。这样，不仅满足了用户需要，而且还节省了费用。图 1 1 表示的是西门子公司在自动化和通信领域内开通远程故障服务以 后，现场服务的分布情况。 1 1 远程故障服务的开通使现场服务减少了6 0 口鲥 我们可以看出，通过远程故障服务不同层次的开展实施，现场服务 量呈递减趋势。远程故障服务体现了其反应敏捷、优质高效的基本特点， 2 硕士学位论文 第一章绪论 能够合理的使用和分配资源，符合现代企业竞争所需要的品质。 1 2 远程故障服务的特点及应用前景 1 2 1 远程故障服务的特点 实现远程故障服务所需的环境是尽可能地消除客户和服务端之间 地域、空间上的差异，使服务端贴近客户。领域专家们的智慧能够尽可 能地传播出去，客户也可以很方便地获得这些智慧的帮助。无疑，基于 网络的远程故障服务是一种最为理想的方案。 总地说来，基于网络的远程故障服务的特性可以归结为以下几点： 服务性、集成性、可扩展性、个性化、安全性、协调性。“2 “4 “ 在远程故障服务环境中，客户不再受地域的限制。以往，服务在 很大程度上依赖于工程师，而基于网络的服务使这种依赖降低， 体现在客户不再仅仅将目光集中在能否方便迅速地得到服务上， 服务质量在某种意义上成为服务活动的关键。技术创新带来新的 结果，应用万维网使企业能自动处理服务过程，并不再像以往那 样强调公司内部的分工。在i n t e m e t 上许多企业都能为客户提供完 整服务，而万维网在这种服务的提高中充当了催化剂的角色。企 业通过将客户服务过程移至万维网，使客户以一种简捷的方式足 不出户地获得服务。显而易见，远程故障服务提供的客户服务具 有个明显的特性：方便。这不仅对客户来说如此，对于企业而 言，同样也能受益。 远程故障服务用到了大量新技术，但并不是说新技术的出现就导 致传统服务的淘汰。万维网的真正价值在于协调新老技术，使用 户更加行之有效地利用他们有的资源和技术，更加有效地完成他 们的任务。远程故障服务的集成性，还在于事务处理的整体性和 统一性，它能规范事务处理的工作流程，将人工操作和电子信息 处理集成为一个不可分割的整体。这样不仅能提高人力物力的利 用，也提高了系统的严密性。 要使远程故障服务正常运行，必须确保其可扩展性。万维网上有 数以百万计的用户，而传输过程中，时不时地会出现高峰状况。 硕士学位论文 第章绪论 倘若一家企业原来设计每天可受理4 0 万人次的访问，而事实上却 有8 0 万，就必须尽快配有一台扩展的服务器，否则客户访问速度 将急剧下降，甚至还会拒绝数千次客户的来访。对于远程故障服 务来说，可扩展的系统才是稳定的系统。如果在出现高峰状况时 能及时扩展，就可使系统阻塞的可能性大为下降。随着技术的日 新月异，远程故障服务的可扩展性将不会成为瓶颈所在。 个性化服务，是指能够识别用户身份，存储用户信息，并根据所 保存的用户信息为用户提供定制的服务。但是，在为用户提供个 性化服务时，又一直受到技术复杂和成本高等问题的困扰。要让 个性化服务为推动远程故障服务的切实动力，迫切需要全新的技 术来实现双重突破，一方面要提升服务内容和方式的丰富性，另 一方面要大大降低成本和复杂程度。 在远程故障服务中，安全性是必须考虑的核心问题。欺骗、窃听、 病毒和非法入侵都在威胁着远程故障服务，因此要求网络能够提 供一种端到端的安全解决方案，包括加密机制、签名机制、分布 式安全管理、存取控制、防火墙、安全万维网服务器、防病毒保 护等。为了帮助企业创建和实现这些方案，国际上多家公司联合 开展了安全电子交易的技术标准和方案研究，并发表了s e t ( 安 全电子交易) 和s s l ( 安全套接层) 等协议标准，使企业能建立一 种安全的远程故障服务环境。 服务活动是一种协调过程，它需要雇员和客户、服务方以及商务 伙伴间的协调。为提高效率，许多组织都提供了交互式的协议， 远程故障服务活动可以在这些协议的基础上进行，电子邮件就是 其中一种。但只是协调员工合作的一小部分功能。利用万维网将 服务方连接至服务系统，再连接到客户。远程故障服务是迅捷简 便的、具有友好界面的用户信息反馈工具，决策者们能够通过它 获得高价值的商业情报。因而，他们可以做出更有创造性、更具 战略性的决策。 1 2 2 远程故障服务的应用及前景 硕士学位论文 第一章绪论 远程故障诊断和排除技术的硬件体系基础。在软件方面，远程监测、故 障诊断等单元技术都有了一定成果和经验。然而，对于- - f 3 综合性技术， 我国尚未组织企业与研究部门结合并投入较大力量进行系统研究，致使 我国远程诊断和排除技术的研究和应用进展缓慢。国内的许多高校：西 安交通大学、哈尔滨工业大学、天津大学、武汉工业大学、华中科技大 学等都在向国外先进水平看齐，已开始或准备开始从事工业领域的远程 诊断研究工作。其中华中科技大学作了许多工作，并在国内网上建立了 一个远程故障诊断中心站点。 远程故障服务改变了服务活动的方式，将对客户和服务中心之间的 关系产生深远的影响。客户勿需等待工程师亲临现场，方便地通过万维 网获得在线服务中心专家们的指导，而且亲自动手去解决一些力所能及 的问题。这对客户提高业务水平和及时排除影响生产的障碍，挽回经济 损失都是大有裨益的。服务中心则节约了大量原现场服务的开支，同时 获得宝贵的产品反馈信息，为日后的产品开发乃至企业的生产、投资、 决策提供支持。 远程故障服务将带来一场服务领域内史无前例的革命，它的影响将 超过服务的本身。它将与其它系统一道将人类真正带入信息时代。可视 作客户关系管理系统( c l i e n tr e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ) 的有力支持， 使企业运营不受干扰的情况下，进入到高效的服务领域。因此，远程故 障服务有广阔的应用前景。 1 3 课题的工程背景 远程故障服务应用于棉纺设备领域，在国内外较为少见。在能具有 前文所述的各种优点的同时也面临着许多应用难点。除要遇见与其它领 域内实施远程故障服务相同的技术难点外，还有一些由棉纺行业自身所 带来的难点。“ 1 同通信、自动化及现代制造领域的设备比较，棉纺设备的数字化 和柔性化程度还存在差距。n 7 3 长久以来纺织业作为劳动密集型行业，设备的自动化水平很低。尽 管近年来，棉纺设备的数字化程度有了大幅度提高，但对网络技术的支 硕士学位论文 第一章绪论 持还远不及通信自动化和制造领域。数字化和柔性化程度还使一些易接 入远程故障服务方式的故障监测、预报、诊断和排除手段难以运用。 2 我国棉纺企业设备的维修现状，为开展远程故障服务奠定了较薄 弱的基础。 我国棉纺企业在2 0 世纪较长的段时间里一直采用前苏联的周期 计划维修，即定期大、小平车。直到2 0 世纪8 0 年代末9 0 年代初，我 国先后引进了一大批具有世界先进水平的棉纺机械如清梳联合机、自动 络筒机和新型纺纱机等。这些进口设备除了清洗、润滑、保养和局部检 修项目之外，并无大、小平车内容，并且在机、电、气、仪一体化方面 有了很大提高，装配精度较高。若按传统的维修方法，周期性的拆装， 不但不会使设备恢复其精度，而且还会在拆装过程中造成不必要的损 坏，降低了工艺要求的精度，影响设备发挥原有的效能。因此，企业进 口设备投入使用，采用了基于状态监测的状态维修( 与远程故障服务有 较好的切入点) 来代替周期性的大小平车。我国的2 7 4 家纺织企业设备 维修的综合调查情况如下表1 2 所示。 表1 2 中虽然是2 7 4 家不同的纺织企业，但棉纺企业占到了1 8 3 家。 因此也较能说明棉纺企业的维修现状。 项目厂家数比例故障下降率 周期维修2 7 9 8 57 9 延长周期维修时间 1 0 53 8 3 21 1 左右 大小平车和一并延长周期4 8 1 7 5 21 4 - 1 6 周期为主状态为辅4 21 5 3 31 3 1 5 状态为主周期为辅3 3 1 2 ，0 45 8 7 2 状态维修 1 96 9 37 0 9 3 状态维修与周期计划维修比较6 3 8 4 表1 12 7 4 家纺织企业设备维修的综合情况调查表 表中反映出来的信息表明： 1 ) 沿用周期计划体制维修的企业与维修体制改革的企业相比设备 硕士学位论文 第一章绪论 管理处于滞后状态； 2 ) 采用状态维修( 与远程故障服务有较好的切入点) 的1 9 家企业， 虽然所占比例很小( 仅6 9 3 ) ，但与采用周期性维修的体制的 企业相比，故障下降率高出6 3 - 8 4 ，经济技术效益是显著的， 倘若能采用在状态维修基础上进一步发展的远程故障服务，将 会实现在维修领域的飞跃； 3 ) 采用周期计划维修、延长周期时间或大小平车结合并删除部分 内容、又延长周期计划的企业占半数以上( 达6 5 6 9 ) 。以上 反映出我国纺织产业维修现状，只有极少部分企业全面实施状 态维修：有半数以上的企业对周期计划维修进行了改革，而大 约有1 4 的企业开始实践和探索状态维修。表明要推广实施比状 态维修更进一层的远程故障服务技术任重道远。 3 棉纺设备现有的状态维修和与远程故障服务相关的研究处于起步 阶段。 笔者对全面开展状态维修的几家企业进行了考察，目的在于深入了 解这些厂家状态维修开展的深度，直观地目击了完全意义上的状态维修 在我国棉纺企业中如何操作，对设备故障以何种方式进行诊断，有哪些 成功经验和做法。现总结如下： 1 ) 对故障的诊断手段大多数厂家以人的感官判断为主，部分结合 简易仪器诊断。据不完全统计，全面开展状态维修的几家企业 中只有( 5 - 9 ) 的厂家利用计算机对纺纱设备进行故障诊断。 离远程故障服务要求客户端提供的支持有很大的距离。 2 ) 对一般机台实行了每日点检，对重点机台实行每日几次巡检， 故障点检巡查时间略少于维修总时间，使维修人员原8 小时单 一的繁重拆装平车作业变为巡检和维修复合作业。这样做，对 在远程故障服务方式下，客户端转变维修方式，向服务中心及 时提供现场第一手故障信息具有重要意义。同时也有利于提高 维修人员自身素质，便于开展远程故障服务。 3 1 把设备管理重心放在棉纺设备故障机理研究的厂家甚少。这样， 硕士学位论文 第一章绪论 开展远程故障服务时客户端对服务中心的倚重会很强，加大了 服务中心的工作负担和技术难度。 有关棉纺设备远程故障服务方面或与此相近的研究开展的较少，据 笔者调研，许多关于纺织行业网络应用的研究集中在开展电子商务和以 贸易为特征的远程服务领域。如：中国纺织信息中心正在与国内大企业 商洽建立网络有限公司的事宜。网上纺机备件库将作为纺织业电子商务 的切入点。信息中心准备建立一个虚拟的数据库，提供各纺机厂和纺织 企业供需配件的情况，备全国上万家纺织企业查询，进行上网交易。没 有配件厂的地区，由几家纺织企业建立统一的中心仓库调剂使用，实现 网上交易。课题将结合一家外资公司的应用需求，对棉纺设备远程故障 服务的实际运用作一些研究。 该外资公司纺织系统是全球唯一家向纺织工厂提供从加工棉纤 维、化纤和混纺纤维到生产纱线的全套生产线的制造商。该外资公司纺 织系统同时也是全球一流的生产和后处理人造丝线和无纺布的机械系 统供应商。外资公司在西欧、美国、捷克、印度和中国都设有工厂。 笔者注：属于前文所述的o e m 客户。n 8 1 该外资企业在上海设立了中国总部，开展在华业务。同时，上海总 部还是该公司在中国大陆的售后服务中心。随着业务的开展，以及o e m 客户的增多，囿于上海总部人员数量的限制( 仅有十几人而且有明确的 地域分工，却要提供涵盖华东、华北、西北等地区的服务) 和降低服务 成本的需求，远程故障服务方式愈来愈成为该售后服务中心有效地解决 售后服务领域内棉纺设备故障服务供给和需求矛盾的最佳方案。 1 4 课题研究的技术路径和主要研究内容 本课题的主要目标为：根据国内外远程服务技术的现状和发展动 向，基于棉纺企业内部的网络结构，搭建远程故障服务系统，实现故障 的远程监测、预报和诊断，提高企业的经济效益及自动化水平，实现棉 纺设备远程故障服务。实现课题目标主要技术路径如下： ( 1 ) 搭建远程故障服务系统的研究 支持远程故障监测、预报、诊断的网络技术研究h 町 硕士学位论文 第一章结论 多媒体信息的集成技术主要是指对图像、视频、音频、数据的集成。 由于集成信息要跨多种网络传输，而网络存在的固有的时延问题又严重 影响远程故障监视、诊断的质量，因此，需研究信息的集成技术。 远程监测、预报和诊断是在异地进行的，它必须通过网络来实现。 如何利用有限的带宽来提供尽可能高的服务质量是实现远程监测、诊断 的前提和基础。而各种技术的应用也主要是为了保证远程通讯信息在网 络上的顺利传输。 异地应用系统集成技术的研究 远程监测、预报和诊断需要综合利用现场监测的实时及历史信息， 在设备制造企业的设备制造相关的信息，在异地的故障预报和故障诊断 的算法和经验知识等等。因此需要通过网络( 和数据库) 等技术把异地 不同的应用软件和系统集成在一起，使其构成一个能够实现所需功能的 健壮系统。 - 支持远程监测、预报、诊断的设备接口技术的研究 研究如何对设备( 主要是计算机监测的接口) 进行改造或重新设计， 使之更适于远程监测、预报、诊断，并集成于远程监测、预报、诊断的 系统中。 ( 2 ) 故障预报及诊断技术研究 分布式故障预报和诊断技术研究 故障的预报和诊断不仅需要依据设备运行的状态和历史数据，而且 还与设备设计、制造过程密切相关。也就是说，设备故障的预报和诊断， 特别是部件多、结构复杂的新型棉纺设备，故障的原因和位置等往往与 设计、制造有很大关系。因此，必须研究如何使用现场信息( 设备运行 的监测数据( 包括实时数据和历史数据) ，及现场人员对设备故障预测 和诊断的知识经验) 和分布在制造企业中的设计与制造信息来进行预报 和诊断。 故障预报和诊断方法和技术的研究 故障预报的主要功能是利用算法对监测数据进行分析，以判断设备 运行是否会出现故障。如果经判断有可能出现故障，则发出故障警报， 硕士学位论文 第一章绪论 以便及时对故障进行诊断，避免故障发生。其中，算法是进行故障预报 的核心，它对测试数据的异常变化趋势很敏感。 对于一些常见、多发故障，可通过故障诊断模块实现，无须专家介 入；而对于那些疑难故障，其故障的复杂性很高，要想通过具有简单推 理机制( 相对专家而言) 的故障诊断模块得到解决十分困难，需要各方 面的专家共同进行分析诊断。由此可见，故障诊断的实现要比故障预报 复杂的多，它不仅仅是推理出故障和找出故障的模块化的算法问题，还 需要在多个不同地点( 专家可能来自多个地方) 通过远程网络提供诸如 虚拟会议的环境，其中包括多方的可视动态图象、需要讨论的故障的原 始信息、现场监视情况以及相关的历史数据等。并在诊断故障后，写入 诊断模块，备以后参考。 远程故障服务技术，是利用远程网络系统在异地对远程的现场设备 实施监视、测试，并根据测试数据进行故障的预报和诊断的技术。而远 程故障监测、预报、诊断是涉及到计算机网络、信息集成、专家系统等 多门学科的综合技术。短时间内，较难全部实现。因此本论文重点研究 以下几个方面： 1 对棉纺设备远程故障服务进行分析，并研究合理的服务平台； 2 在服务平台上运用面向对象的思想和工具( u v 几) 分析、开发 和实现棉纺设备远程服务要求的健壮的服务功能； 3 设计服务平台主要的支持系统包括如：服务平台的后台支持数 据库设计，平台信息的备份设计等； 4 在平台上对各种关键服务功能进行测试。如：对棉纺设备各种 故障信息和排除信息出入平台的测试等； 5 研究远程故障诊断模块的关键技术，并探索其应用 硕士学位论文 第二章棉纺设备及其故障综述 第二章棉纺设备及其故障综述 绪论部分提到课题研究结合的是一家外资公司的棉纺设备。认识 研究对象，就有必要了解有关棉纺设备的知识。由于棉纺设备的组合 很大程度上取决于棉纺工艺流程，因此了解要首先从棉纺工艺开始。 2 1 棉纺工艺简述 棉纺的原料是从轧棉厂或化纤厂以压紧打包的形式输进棉纺厂 的。纺纱就是将各种、各产地压紧的且含有一定杂质疵点的纤维混合 并纺制成粗细均匀、洁净、并具有一定物理性能的纱线。其纺纱的基 本原理和必须经过的基本作用如下。乜刚 1 开松、清除、混合与梳理作用 压紧的原料首先必须经过开松，使其成为细小的棉柬，清除其中的 杂质和疵点，并均匀混合。开、清、混是相互关联的，开松是实现除杂 和混棉的先决条件，只有将纤维开松成细小棉束并进一步开松成单根纤 维，才能更好地清除杂质，才能实现充分混合。要将纤维束分解成单根 纤维，仅经开松作用是不够的，还必须经过梳理作用，特殊要求的纱线 还要经过更加细致的梳理，才能更多地清除杂质、疵点和短纤维。 2 均匀、合并与牵伸作用 纱线和各半制成品皆要求有一定的均匀度。经开、清、梳作用后制 成的半制品棉条，其粗细均匀的程度，仍不能满足要求，因此还要经过 并合，将多根棉条并合在一起，使粗细不均匀的片段有机会得以相互补 偿而使均匀度得到改善。并合后的棉条很粗，要纺成合乎一定细度标准 的纱线，还要经过多次逐步抽长拉细才能成纱。这个抽长拉细的作用， 称为牵伸作用。 3 加捻和卷绕作用 随着纱条的抽长拉细，纱条内纤维根数减少，纤维变得更加伸直平 行，纱条强力下降容易产生断裂并产生意外伸长，因此需要加上适当捻 度使其具有一定的强力。细纱是纺纱厂的成品，为保证成品达到一定的 硕士学位论文 物理机械性能，满足成纱标准强力要求，更需要有较多的捻度。这就是 加捻作用。为了便于半制品和成品的储存、运输和下道工序的加工，必 须将各半制成品和成纱卷绕成一定的卷装形式，这就需要经卷绕作用。 因此，无论用何种纺纱原料纺纱，大体上都要经过上述各项基本作 用。接下来我们来看看实际中是如何组织各种作用的。 纺纱生产由于成纱的用途和质量要求不同，所使用的原料也很不相 同，故不可能采用统一的加工方法制成纱线。而必须使用不同的机器进 行组合，要经过不同的加工程序来进行。纺纱经过的加工程序称为工艺 流程，要根据不同的原料、不同成纱要求确定纺纱系统。棉纺厂一般有 粗纺纱和精梳纺纱系统两种( 废纺系统一般单独在废纺厂采用) 。各系 统工艺流程如下。 1 粗梳系统 粗梳系统也称普梳系统。一般用于纺制中、细特纱，供织造普通织 物用。工艺流程为； 开清棉啼梳棉嘶条( 头道) + 并条( 二道) 粗纱斗细纱 2 精梳系统 精梳系统用于纺制高档面纱、特种工业用纱或涤棉等混纺棉纱。要 求纱线结构均匀，洁净，强力高，光泽好。工艺流程为： 开清棉硝棉瑞梳前准备工序精梳并条( 头道) _ 并条( 二道) 粗纱细纱 成纱后尚需视产品销售方式和包装方式的不同，而有不同的后加 工程序可分别经过络纱、并纱、捻纱、摇纱、成包等工序。 2 2 新型棉纺设备及特点 从上述的棉纺工艺介绍可知，棉纺工艺流程的安排具有一定的灵 活性。因而，对应的设备组合也就不尽相同。下面就以课题研究结合 的对象为例，介绍棉纺设备。 棉纺工艺可分为前纺( 也称为传统纺) 工艺和后纺工艺。前纺工 艺由开清棉直至粗纱工艺。因为这些工序的产品一般是不能直接使用 的。而后纺工艺则直接包含了细纱工艺。棉纺设备根据其工艺流程的 硕士学位论文 第二章棉纺设各及其故障综述 安排，大致可分为前纺设备和后纺设备。传统的棉纺设备在这里就不 作单独介绍，在这里只结合棉纺设备各方面所取得的技术进步和些 新型棉纺设备的特点作一些介绍。如图2 1 所示的该外资企业提供的 短纤维棉纺系统的方案。n 吼 2 1 短纤维棉纺系统 可由图中看出，棉纺工艺流程的每一道工序都基本上有具体的设 备对应。实际运用中，许多棉纺设备综合了两道甚至多道工序的内容 而成为联合机组。随着技术的进步和数字化高新技术在棉纺设备上的 应用，许多传统的棉纺生产工艺方法也因采用的设备而有了很大的变 化。具体的变化主要体现在以下几个方面。们口”。2 3 钉 1 清梳工序广泛采用联合机组 清梳联合机组广泛采用先进技术，使梳棉的单产提高幅度较大。清 梳联在国外作为纺纱的先进技术早已普及，在国内使用面也在扩大，其 组合流程可根据原料、工艺及产品不同选择不同的组合机组。该外资公 司提供的清梳联机组均系电脑控制( p l c p c 控制) ，使整个流程始终 处于监控之中，并能得到有效、便捷的工艺参数调整，确保质量的稳定。 据介绍每台梳棉机单产可达到1 2 0 k g b ，节约用棉1 。 2 并粗工序以高速带自调匀整的设备为特征 硕士学位论文 第二章棉纺设各及其故障综述 并条及粗纱工序也有了很大的发展。其特点是并条机以高速配自调 匀整系统为特征，粗纱机以展示新型高速悬锭式粗纱机为特征，这些充 分显示出了当代并粗装备的先进水平。该外资公司的并条机是单眼的并 配有u s t e r 以司u s c 短片段自调匀整装置，在5 0 0 m m i n 以上高速运转 时均能达到理想的匀整效果。出条速度范围为2 5 0 - 1 0 0 0 m m i n ，可并条 数为6 - 8 ，条牵伸倍数为4 5 - 1 1 6 倍。采用这种新机型能显著改善棉条 的重量偏差和重量不匀，具有稳定和提高熟条质量，减少工艺流程中设 备配台等优点，为纺制优质精梳纱创造了条件。 新型悬锭式粗纱机比传统的托锭式粗纱机有许多优越性，具有速度 快、卷装容量大，纺纱张力稳定，前后排差异小等优点。 3 精梳工序采用先进工艺：和设备实现优质高效 目前国内外精梳工序已普遍采用预并啼条并p 精梳的生产工 艺。采用这种生产工艺的精梳设备以高速优质为其特征。准备工艺采用 并条并条卷联合机，产量已经达到3 0 0 3 5 0 k g h ，比原先采用条卷并 卷工艺时提高了1 5 - 2 0 。据介绍该外资公司的精梳设备最高钳次可 达4 0 0 钳次r a i n ，小卷每米重量最高达8 0 9 ，最高产量突破了5 0 l g h 达 6 0 k g h 。一套配有该种型号的精梳机可产2 5 0 - 3 0 0 k g r n 精梳条，可供生 产3 2 5 精梳纱一万锭以上。 4 新型纺纱机广泛采用数字化新技术 这一部分属于后纺设备也是发展迅速革新最多的设备。传统的环锭 细纱机的加捻和卷绕作用是同时进行的。钢丝圈绕钢领一周机在纱线上 加入一个捻回，同时利用锭子速度与钢丝圈速度之差，将纱线卷绕到筒 管上。实际上，筒管的主要作用是为了完成卷绕，其转速比锭速慢得多。 因此，利用筒管套在锭子上并与锭子一起高速回转是不合理的。此外， 随着锭速提高纱线张力也急增而造成纱线细纱断头。所以，环锭细纱机 锭速要进一步提高，会受到钢丝圈线速度和纱线张力的制约。 以上说明，细纱机要大幅度提高产量，其方向是在纺纱过程中使加 捻与卷绕分开进行，使加捻速度与卷绕速度相互独立而不受牵连。近几 十年来，产生了多种类型的新型纺纱方法，其共同特点是高速、高产、 硕士学位论文 第二章棉纺设备及其故障综述 大卷装、短流程，可直接用条子喂入省掉了粗纱工序。所纺纱条大多比 较蓬松、着色性好，有的成纱条干与环锭纺相比丝毫不逊色。还可充分 利用低级原料、废料和再生纤维，经济效高。这里只给出与课题工程对 象相关的转杯纺。该外资公司生产的系列转杯纺设备典型地体现了上述 特点：转杯速度高达1 4 0 0 0 0 1 7 0 0 0 0 r p m ，最多可3 2 0 头纺杯，纱支范 围2 0 0 1 0 t e x ，n m5 - 1 0 0 ，n e3 - 6 0 。质量监控采用光学或电容式清纱器并配 有半自动接头装置与自动化异物监测系统。能保证纺纱全过程的接头质 量和使用“电清纱”的标志。 通过以上介绍，不难看出棉纺设备( 即课题研究结合的对象) 的基 本特点： 1 ) 随着科技进步，数字化高新技术应用领域扩大使新一代棉纺设备， 尤其是纺纱装备广泛采用计算机技术、信息技术、电子技术等提高 了机电一体化水平与高速运转下的可靠性与稳定性。 2 ) 棉纺设备生产效率的提升势必要求自动化程度的提高。实现自动化、 连续化需要引进机电一体、在线检测、自动控制等新技术，这些技 术促进了棉纺设备的机电融合。 3 ) 棉纺工艺流程的改进、合并使联合机组广泛使用，设备间的依赖性 增强。 2 3 棉纺设备故障及其信息特点 设备故障简单地说是一台装置( 或其零部件) 丧失了它应达到的功 能。随着时间的变化任何设备从投入使用到退役，其故障发生和变化的 过程大致分为三个阶段：。4 。 第一阶段为早期故障期，故障发生频率呈递减趋势，又称为磨合期。 该时期的故障率通常是由于设计、制造及装配等问题引起的。随运行时 间的增加，各机件逐渐进入最佳配合状态，故障率也就降至最低。也就 是课题中服务中心在出售设备早期的安装调试和维修保障业务，这种类 型服务多为现场服务，远程故障服务涉及较少。 第二阶段为偶发故障期或随机故障期，故障率较平稳且近似为常 数。该时期的故障是由于使用不当、操作疏忽、润滑不良、维护欠佳、 硕士学位论文 第二章棉纺设备及其故障综述 材料隐患、工艺缺陷等偶然原因所致，没有一种特定的失效机理起主导 作用，因而故障使随机的。这一阶段故障具有鲜明的随机性特征。据该 外资公司售后服务中心人员介绍，他们所受理最多的就是这个阶段的故 障，设备多在保修期内。而且这一阶段的故障较容易排除，往往无需工 程师提供现场服务就可完成。是远程故障服务方式所能处理的最为合适 的场合。显然，也是我们重点讨论的要素