现代设备管理与故障诊断技术的发展课件

1、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 (breakdown maintenance) 预防维修 (preventive maintenance) 纠正维修 (corrective maintenan

2、ce) 维修预防 (maintenance prevention)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 状态维修(Condition Based Maintenance) 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

3、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。以利用率为中心的维修 以利用率为中心的维修 (Availability Centered Maintenance) 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

4、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 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

5、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 适应性维修 适应性维修 (Adaptive Maintenance) 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 (Reliab

6、ility Based Maintenance) 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，

7、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 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 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

8、流 5 次主流 7 主 流 14 右半浴盆 典型浴盆 68（左半浴盆） 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000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PF间隔 状态 检测间隔期 A P 视情维修 Tc F 间 隔 期 P F t T A：故障开始发生点 P：能检测到的潜在故障发生点

9、 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 A P1 P2 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

10、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 CRISKEX CTOT（总成本） （风险维

11、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 0 100 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

12、 / 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

13、 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

14、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：3080 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

15、视 设 备 输出人的可靠性对设备管理影响的研究 SRK模型（Jens Rasmussen） 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

16、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 World Class 世界级企业 Manufacturer World Class 世界级维修 Maintenance 维修在世界范围

17、维修已不再局限 新的维修管理已 互相渗透，已失 于维修，它已成 不限于组织和行 去明显国界，全 为生产、质量、 为的变更，而应 球社会化维修成 安全与环保的综 该是意识和文化 为历史的必然。 和。 的变革。设备管理是企业文化的一部分 设备管理的内势和外势强化功能 产 量 人工 设 质 量 内势 成 本 能源 安 全 环 保 材料 备 交 货 期 外势 劳动情绪设备管理的系统思考 设备管理系统的三维立体结构 资源维 资金 材料 信息 能源 选型 采购 人力 规划 安装 调试 反馈 设计 制造 试运行 检查 时间维 实施 报废 运行 组织 认识 改造 修理 维护 计划 功能维设备管理的系统思考 木

18、桶效应长板效应 短板效应 疏板效应 寻短策略 结语 工欲善其事， 必先利其器； 君若利其器， 首当顺其治。现代故障监测诊断技术为什么要发展故障监测诊断技术？ 1 设备是不会说话的婴儿，但会动，会哭，会拉尿，它们用振动、噪音、泄露来抗议； 2 人们总是希望：又要马儿跑，又要马儿少吃草、身体好！ 3 在阿富汗的十万大山里找本拉登，还要靠红外技术！现代故障监测诊断技术技术和支撑 检测 信号处理 模式识别 预测 技术 技 术 技 术 技术 故障机理 计算机 传感 控制和校正 数学 研 究 发 展 元件 技术 发展 推理十大手段名称： 振动 温度 油液 声音 强度 压力 电气 表面 无损 工况 参数 状态 检测 指标 适用 稳态 温度 油质 噪声 载荷 压力 电流 裂纹 裂纹 参数 技术 瞬态 温差 磨粒 声阻 扭距 压差 电压 腐蚀 晶粗 性能领域： 热场 铁谱 超声 应力 压力 电阻 磨耗 过烧 精度 热图 光谱 声发 应变 联动 功率 夹渣 像 射 （液压） 电磁 绝缘适用 转动 热工 磨合 容器 起重 液压 电气 材料 焊接 流程系统：机械 电器 系统 管道 设备 气动 系统 表面 结构 系统现代故障监测诊断技术电路测量仪器现代故障监测诊断技术成功