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设备保障集成管理技术研究与应用

发表时间：2021/4/27 来源：《基层建设》2020年第33期作者：牛钊

[导读] 摘要：设备保障是制造企业经营管理的基础之一，也是提髙设备综合效率（QEE）的关键因素之一。

        中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西西安 710000
        摘要：设备保障是制造企业经营管理的基础之一，也是提髙设备综合效率（QEE）的关键因素之一。本文针对设备保障工作实践中普遍存在的“应急式”故障处置模式，总结出设备保障集成管理技术的基本概念，并介绍了在此基础上开发的基础型设备保障集成管理装置的研究与应用。
        关键字：设备保障集成技术智能装置
        1.设备保障现状概述
        设备保障是制造企业经营管理的基础之一，也是提高设备综合效率（OEE）的关键因素之一。保持设备始终如一地正常运转，是制造企业对设备的理想要求，也是设备保障工作的终极目标。
        机械化时代沿用至今的“三级保养、项修、大修”等设备保障模式，虽然能够较好地满足机械化加工设备的保障要求，但也有着保养标准难以具体化落实、停机时间长等缺陷。
        随着新时代制造业和规模生产的需要，大型、复杂、智能化装备不断投入到生产设备序列当中，设备保障的技术能力面临着实现跨代式提高的严峻现实。
        信息环境下的准时化生产，对设备正常运转的时间要求不断提高，设备状态信息日渐成为准时化生产方式排产中的重要影响要素。
        过去沿用至今的三级保养、周期性大修、阶段性项修、故障性抢修等设备保障方式因其保养工作针对性差、停机时间长等缺陷，己愈来愈难以适应大型、复杂、智能化装备连续生产、准时交付的生产模式。
        2.设备保障集成管理技术概述
        设备保障工作必须健全"两条腿”，才能踏得准、迈得稳、走得快。第一条腿是具有相应技术、技能水平的设备保障人员；第二条腿是设备状态信息的及时掌握。及时掌握设备状态信息是设备保障工作的关键。而掌握设备信息的难点在于：设备装置分散，各部位状态参数是隐形的，各部位状态参数标准同样是隐形的，设备运行过程中人工采样监测不仅复杂而且无法做到实时，同时要承担极大的安全风险。为了有效做好大型、新型装备的设备保障工作，经过积极探索和创新设备保障集成管理技术应运而生。
        设备保障集成管理技术的基础就是运用智能化手段和传感器技术，实时收集设备各部位状。态参数，与所设定的阈值进行比较监控。同时建立各类参数及其标准的人机界面，实现将隐形数据显性化。
        在该技术基础之上，还可以不断丰富诸如关键部位故障报警、人机交流、信息交流等其它功能。该项技术解决了长期以来困扰设备保障工作中的设备部位实时状态不明、无法及时判别及消除可能故障点、设备保养针对性不强、保养标准及方法不明等难题，成为设备预知维修的一个强有力的手段。
        应用该技术的管理装置同时还兼顾了对维修保养人员的专业指导，其人机交流功能可为维修保养人员提供诸如相关部位的零备件型号参数、部位结构、操作要求等技术支持，使维修保人员能够适时完成备件准备、快速正确完成相关部位的保养工作。
        应用该技术管理装置的信息交流功能还可以纳入MES管理系统，使设备的生产计划与保养计划有机结合，用很少的设备保养时间，赢得设备长期的良好运行状态，为OEE的提升打好设备基础。
        3.设备保障集成管理装置的研究与应用
        （1）设备保障集成管理装置的研究
        对智能制造设备的系统组成，控制系统原理及维护手册深入了解，掌握各重点部位的信息监控数据和维护方法，对设备各维护重点保养部位说行统计，深入探咒该设备的数据采集方法，通过传感器、PLC控制器及人机界面开发一套设备保障管理系统，迪过传感器和设备旁路信号，釆集各重点维护、保养部位的正常作信号（压力、温度等），应用PLC程序对各信号进行监控，并将设备重点维护、保养部位及其维护方法集成于触摸显示屏的组态画面上，当某个部位信号异常或者到达维护、保养时间时，将此部位所处部位及其维护、保养方法在触摸显示屏中以警示色显示，并发出报警，由维护人员对此部位按照触摸屏中的维护方法进行及时正确的维护。图1为设备保障成集成管理系统的控制信号信息流。

        图1：集成管理系统控制信号流程图
        设备保障集成管理系统的开发需注意以下几个方面：
        1 将传感器等信号釆集元件合理安装于设备正确部位，使传感器所釆集数据能够真实的反应当前该部位运行状态。
        2 设计设备旁路信号釆集，确保信息釆集不会对设备原安全系统和控制系统产生影响。
        3 设备系统庞大，为了能够直观的查看各个重点维护、保养部位的运行情况，需对设备按照一定的比例在触摸屏上进行组态显示，使之能够在组态画面上清楚直观的显示岀当前各个重点部位的运行状态。
        （2）设备保障集成管理装置的应用情况
        在以上研究的基础上，我们为某型特种工艺设备制作了一套设备保障集成管理装置，该装置基于设备维护保养手册设置检测部位的参数，实时监测设备关键部位的相关运行参数（如压力、温度等）并提供维护保养信息，变被动维护为主动预防，降低设备故障停机风险。该集成管理装置还能够对设备的维护状态进行记录，并在设备需要维护时提供技术支持，其触摸屏与PLC控制器构成的人机界面控制系统保证在设备到达维护保养时间或者出现异常需要维护时触发报警，并在预警界面弹出报警信息。报警信息中包含该部位维护、保养方法，依照此信息对指示部位进行针对性维护，完成后消除报警，设备该部位进入下一个监控周期，从而利用技术手段为设备的维护保养起到主动预防、管理作用。
        4.设备集成管理装置的优势
        （1）针对设备维护，通过设备保障集成管理系统，将原来的被动维护变成主动预防，减少了设备停机时间；通过该系统将维护人员水平不同对设备维护的影响减至最低，使设备一直处于高效运行状态。
        （2）设备保障集成管理系统作为独立设计单元，有别于传统系统，所有信号都是由设备信号旁路采集及传感器采集，不参与设备原系统控制，不会对设备原安全系统和控制系统产生影响。
        （3）采用分级管理模式，通过用户管理给予用户及管理者不同权限，通过各自权限能够对权限范围之内的参数进行设置，将设备维护由概化转变为量化，并对维护效果进行实时跟踪。
        5.总结
        （1）解决了独子设备及自动化设备维保难题，为这类设备的维护保养提供了一条新思路、新方法。
        （2）通过设备保障集成管理系统可以直观的査看设备各重点部位及易损部位的运行状态，并根据设备保障集成管理系统提前按照维护方法准备相应的备件，能够在维护时间到込时第一时间进行更换，缩短维护时间。
        （3）对公司内所有独子设备及自动化设备进行推广使用，并逐步将设备各重点部位扩大至设备所何部位，最终实现设备的整体维保管理。
        参考文献：
        [1]赵景波，《西门了 S7-200PLC》，机械工业岀版社
        [2]姜广绪，《电力拖动》，西北工业大学出版社
        [3]薛迎成，《PLC与触摸屏控制技术》，中国电力出版社
        [4]崔坚，《SIMATIC S7-1500与TIA博途软件使用指南》，机械工业出版社