煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

龐洵

（兗州煤業(yè)股份有限公司物資供應(yīng)中心，山東 濟(jì)寧 273500）

隨著煤礦機(jī)電的快速發(fā)展趨勢(shì)，要關(guān)注煤礦機(jī)電設(shè)備實(shí)際應(yīng)用過程中的可靠性，必須加強(qiáng)對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，進(jìn)行煤礦機(jī)電設(shè)備健康趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，并優(yōu)化煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)的主要流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備管理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、全壽命跟蹤，規(guī)避煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)的“信息孤島”現(xiàn)象，較好地促進(jìn)煤礦機(jī)電設(shè)備管理的科學(xué)規(guī)范化和信息化。

1 煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)概述

煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)基于Web 技術(shù)進(jìn)行維護(hù)和管理，體現(xiàn)出數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、在線化、遠(yuǎn)程化及智能化的特點(diǎn)，有效優(yōu)化設(shè)備運(yùn)維管理周期和層次，降低設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理作業(yè)量，提升設(shè)備使用效率和經(jīng)濟(jì)效益。系統(tǒng)功能主要實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)、工作單元級(jí)、設(shè)備級(jí)、維修資源級(jí)和維修對(duì)象級(jí)的信息交流與協(xié)同，其中：企業(yè)級(jí)協(xié)同ERP、供應(yīng)鏈進(jìn)行維修計(jì)劃、決策和評(píng)價(jià)；工作單元級(jí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備健康趨勢(shì)預(yù)測(cè)、質(zhì)量管理、安全管理及維修歷史追蹤；設(shè)備級(jí)主要采集設(shè)備數(shù)據(jù)并據(jù)此進(jìn)行故障診斷和維修。

煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)的不同層次主要包括有：（1）功能層。主要是通過Web 服務(wù)的方式進(jìn)行功能分解和封裝，具體涵蓋狀態(tài)監(jiān)控、故障預(yù)測(cè)診斷、設(shè)備維護(hù)、備件管理等功能。（2）組件層。利用不同組件封裝底層系統(tǒng)的功能，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、維修決策、知識(shí)管理等內(nèi)容。（3）服務(wù)層。主要包括有業(yè)務(wù)過程、業(yè)務(wù)功能服務(wù)和技術(shù)功能服務(wù)等類型，通過發(fā)布、查找、綁定等方式響應(yīng)用戶的請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)功能部件的調(diào)用，生成相應(yīng)的服務(wù)內(nèi)容。（4）工作流程層?；谙到y(tǒng)既有的各類封裝服務(wù)，構(gòu)建系統(tǒng)用戶角色管理流程、設(shè)備故障診斷流程、設(shè)備維修管理流程等業(yè)務(wù)流程，并以協(xié)同工作流技術(shù)為支撐和依托，進(jìn)行各業(yè)務(wù)管理流程的整合、重組和再造。（5）企業(yè)服務(wù)總線。由服務(wù)總線發(fā)送并轉(zhuǎn)換消息，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同服務(wù)消息的調(diào)用，成為支撐系統(tǒng)運(yùn)行的集成化環(huán)境。

煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)主要包括有：（1）用戶層。企業(yè)用戶通過該層實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的交互，在線完成日常維護(hù)、工單管理等工作，并利用網(wǎng)絡(luò)搭建維護(hù)聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)信息的共享和鏈接，還可以進(jìn)行相關(guān)信息的發(fā)布，實(shí)現(xiàn)不同用戶間的實(shí)時(shí)在線交互。（2）領(lǐng)域服務(wù)層。該層實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)性的功能服務(wù)，如：數(shù)據(jù)安全服務(wù)、基于角色的權(quán)限管理、遠(yuǎn)程協(xié)同管理、信息反饋與追蹤等，并集成相關(guān)的核心功能服務(wù)，如：設(shè)備健康管理、維護(hù)計(jì)劃決策、備件決策、維護(hù)任務(wù)調(diào)度等，另外，還可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下的數(shù)據(jù)信息與知識(shí)共享管理服務(wù)。（3）基本面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)層。該層布置有系統(tǒng)運(yùn)行的基本實(shí)現(xiàn)環(huán)境，包括有UDDI、SOAP、WSDL 等。（4）應(yīng)用執(zhí)行層。該層利用數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)操作的所有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)信息，完成不同設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的執(zhí)行應(yīng)用。

2 點(diǎn)檢技術(shù)應(yīng)用下的煤礦機(jī)電設(shè)備健康趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析

煤礦機(jī)電設(shè)備故障發(fā)生有其潛在的規(guī)律，可以從早期故障期、偶發(fā)故障期、耗損故障期的不同層面進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，獲悉煤礦機(jī)電設(shè)備健康狀態(tài)的變化過程，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行承受荷載進(jìn)行故障位置、程度的預(yù)測(cè)。

可以采用點(diǎn)檢制進(jìn)行煤礦機(jī)電設(shè)備的檢查，發(fā)現(xiàn)煤礦機(jī)電設(shè)備的早期故障，通過預(yù)制的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)、定人、定周期、定方法、定量、定作業(yè)流程，較好地完成崗位日常點(diǎn)檢、定期點(diǎn)檢、精密點(diǎn)檢、技術(shù)診斷和劣化傾向管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備的全面檢查、分析和量化評(píng)價(jià)。具體來說，包括以下內(nèi)容：（1）確定點(diǎn)檢位置。主要面向煤礦機(jī)電設(shè)備的劣化部位和關(guān)鍵部件，進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的合理選擇，如：對(duì)軸承振動(dòng)信號(hào)的點(diǎn)檢位置可以從軸向、水平方向、垂直方向加以測(cè)定。（2）確定點(diǎn)檢參數(shù)。要根據(jù)設(shè)備的不同工作性質(zhì)、轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)，合理選擇振動(dòng)參數(shù)，諸如：振幅、相位、頻率，并采用接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫的方式，進(jìn)行溫度的測(cè)量。（3）確定點(diǎn)檢周期。可以根據(jù)安全性要求、維修費(fèi)用最小原則，合理選擇和確定設(shè)備點(diǎn)檢周期，將潛在故障扼殺在萌芽狀態(tài)，避免潛在故障轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ芄收?，并合理選擇日常點(diǎn)檢、定期點(diǎn)檢、精密點(diǎn)檢等方法。

可以基于設(shè)備點(diǎn)檢數(shù)據(jù)建立預(yù)測(cè)模型，對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，如：采用最小二乘支持向量機(jī)方法獲取煤礦921 膠帶輸送機(jī)高速軸非驅(qū)動(dòng)端的溫度，使之成為設(shè)備點(diǎn)檢參數(shù)，對(duì)點(diǎn)檢歷史數(shù)據(jù)序列進(jìn)行預(yù)測(cè)，最終獲得較為精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)結(jié)果。

3 煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化

當(dāng)前的煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)缺乏良好的數(shù)據(jù)共享，難以同步更新冗余數(shù)據(jù)，各部門之間的數(shù)據(jù)也不夠協(xié)調(diào)，僅具有基本的臺(tái)賬、報(bào)表功能，而尚未實(shí)現(xiàn)對(duì)綜機(jī)設(shè)備的全壽命周期跟蹤管理，并缺乏先進(jìn)高效的維護(hù)計(jì)劃編制、控制和反饋，沒有實(shí)現(xiàn)設(shè)備點(diǎn)檢。為此，需要對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)流程的整合和優(yōu)化。

3.1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化

（1）設(shè)備前期管理的優(yōu)化。這主要是指煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)的前期計(jì)劃、籌措和采購管理，旨在提高設(shè)備的投資效率，避免重復(fù)建設(shè)和低水平引進(jìn)的現(xiàn)象。其優(yōu)化流程為：①進(jìn)行新設(shè)備購置建議計(jì)劃的系統(tǒng)錄入。②審批新設(shè)備購置建議計(jì)劃并完成招標(biāo)文件編制工作。③審批招標(biāo)技術(shù)文件并完成采購工作。④完成樣機(jī)驗(yàn)收、出廠驗(yàn)收和到貨驗(yàn)收工作。⑤驗(yàn)收合格后建立新設(shè)備臺(tái)賬。⑥進(jìn)行成套新設(shè)備地面聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)，并建檔管理。

（2）設(shè)備運(yùn)行管理的優(yōu)化。要做好大型物資中的可修復(fù)部件進(jìn)行設(shè)備周轉(zhuǎn)跟蹤管理，明確物資的使用次數(shù)、修復(fù)次數(shù)、使用時(shí)間等內(nèi)容，并進(jìn)行設(shè)備故障管理，進(jìn)行設(shè)備故障歷史數(shù)據(jù)的分析、故障原因查找和責(zé)任劃分。另外，還要做好設(shè)備點(diǎn)檢管理，可以從系統(tǒng)下載設(shè)備點(diǎn)檢任務(wù)，將現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)檢結(jié)果錄入系統(tǒng)，獲悉設(shè)備點(diǎn)檢任務(wù)中存在的漏檢點(diǎn)或超限點(diǎn)，進(jìn)行上報(bào)解決。

（3）設(shè)備維修管理的優(yōu)化。要做好設(shè)備大修計(jì)劃的編制和執(zhí)行工作，申報(bào)下年度設(shè)備使用大修計(jì)劃，獲得領(lǐng)導(dǎo)批判之后轉(zhuǎn)為正式計(jì)劃并加以實(shí)施，由綜機(jī)管理部門進(jìn)行大修項(xiàng)目的一次鑒定和二次鑒定，再進(jìn)入到預(yù)算審批流程，最后項(xiàng)目竣工提供完整的竣工資料、合格證或出廠測(cè)試報(bào)告，并進(jìn)行設(shè)備大修項(xiàng)目的竣工結(jié)算。

（4）設(shè)備租賃管理的優(yōu)化。要基于現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行資源優(yōu)化配置，以年度配套計(jì)劃為依據(jù)，系統(tǒng)生成設(shè)備租賃協(xié)議，并計(jì)算設(shè)備租賃費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備出庫、調(diào)撥和運(yùn)輸。

（5）設(shè)備報(bào)廢/ 處置管理的優(yōu)化。對(duì)于意外事故而報(bào)廢的設(shè)備要填寫報(bào)廢申請(qǐng)表，進(jìn)行設(shè)備報(bào)廢鑒定、確認(rèn)、匯總和審核，待設(shè)備批準(zhǔn)報(bào)廢即終止收取設(shè)備租賃費(fèi)，啟動(dòng)設(shè)備移動(dòng)或處置流程。對(duì)于報(bào)廢或不具有使用價(jià)值的設(shè)備則啟動(dòng)處置管理流程，由相關(guān)部門審核，倉儲(chǔ)部門合理調(diào)整備件存儲(chǔ)狀態(tài)，進(jìn)行被處置設(shè)備的招投標(biāo)拍賣和財(cái)務(wù)處理。

3.2 工作流管理框架JBPM

JBPM 是靈活、具有可擴(kuò)展性功能的流程引擎，是基于J2EE 的輕量級(jí)工作流管理系統(tǒng)，其定義內(nèi)容分為不同的層次，即：（1）狀態(tài)層。該層是業(yè)務(wù)流程的狀態(tài)層，表達(dá)所有狀態(tài)和控制流。（2）上下文層。該層是與流程實(shí)例相關(guān)的變量，用于存儲(chǔ)跨越流程實(shí)例整個(gè)生命周期的數(shù)據(jù)。（3）程序邏輯層。該層是工作流系統(tǒng)響應(yīng)指定事件執(zhí)行的動(dòng)作。（4）用戶界面層。用戶將事件填充于流程變量數(shù)據(jù)之中，由此觸發(fā)/結(jié)束某一特定狀態(tài)。

4 結(jié)語

綜上所述，面對(duì)健康管理在煤礦機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的比例提升態(tài)勢(shì)，要關(guān)注煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的合理應(yīng)用，優(yōu)化煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程，改進(jìn)和優(yōu)化煤礦機(jī)電設(shè)備的預(yù)測(cè)方法，提升設(shè)備預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度，有效提升設(shè)備使用效率。