設(shè)備管理_現(xiàn)代大型設(shè)備的現(xiàn)狀與機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)代大型設(shè)備的現(xiàn)狀和機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢1、現(xiàn)代大型設(shè)備的現(xiàn)狀(狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷)大型設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在近十年內(nèi)得到了前所未有的發(fā)展，它對于工業(yè)部門重要設(shè)備的管理維護(hù)、提高企業(yè)生產(chǎn)能力和保證安全生產(chǎn)、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量都具有極大的效益，在國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展中有著十分重要的意義? 1眾所周知，一切工業(yè)部門有著許多各種各樣的機(jī)器和設(shè)備，它們運(yùn)行是否完好直接影響企業(yè)的效益，其中一些關(guān)鍵性重要設(shè)備甚至起著決定企業(yè)命運(yùn)的作用，一旦發(fā)生事故，損失將不可估量。因此，如何避免機(jī)器發(fā)生事故，尤其是災(zāi)難性事故，一直是人們極為重視的問題。長期以來，由于人們無法預(yù)知事故的發(fā)生，不得不采取兩種對策：一是等設(shè)備壞了再進(jìn)行維修，該辦法經(jīng)濟(jì)損失很大，因?yàn)榈仍O(shè)備運(yùn)行到破壞為止，往往需要昂貴的維修費(fèi)用，災(zāi)難性破壞需要更換設(shè)備，還可能造成人員傷亡；二是定期檢修設(shè)備，這種方法需有一定計(jì)劃性和預(yù)防性，但其缺點(diǎn)是如無故障，則經(jīng)濟(jì)上損失很大，而且定期檢修的時(shí)間周期也很難確定。因此，合理的維修應(yīng)是預(yù)知性的，即在設(shè)備故障出現(xiàn)的早期就監(jiān)測臆患，提前預(yù)報(bào)，以便適時(shí)、合理地采取措施，于是故障診斷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。 現(xiàn)代設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)在國內(nèi)外應(yīng)用非常廣泛，在航天航空、能源電力、石油化工、交通運(yùn)輸、機(jī)械加工等行業(yè)都有應(yīng)用2310如: (1)航空發(fā)動(dòng)機(jī)與飛機(jī)的故障診斷 (2)核反應(yīng)堆的故障診斷 (3)汽輪發(fā)電機(jī)組的故障診斷 (4)冶金設(shè)備的故障診斷 (5)石油化工設(shè)備的故障診斷 (6)船舶發(fā)動(dòng)機(jī)及其汽輪機(jī)的故障診斷 (7)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷。 (8)礦山機(jī)械與礦井設(shè)備的故障診斷 (9)大型結(jié)構(gòu)的無損探傷及故障診斷 從以上敘述可看出，現(xiàn)代設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)對于國民經(jīng)濟(jì)有著十分重要的意義，其作用主要表現(xiàn)在以下幾方面： (1)早期預(yù)報(bào)，防止事故發(fā)生 (2)預(yù)知性維修，提高設(shè)備管理水平 (3)提高設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造水平，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量 (4)確定復(fù)雜機(jī)器的最佳工作參數(shù)，提高效率 (5)降低噪聲、泄漏等污染，保護(hù)環(huán)境 此外，狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的研究與發(fā)展對促進(jìn)其相關(guān)學(xué)科技術(shù)的發(fā)展也具有科學(xué)意義。 大型設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)研究所涉及的學(xué)科領(lǐng)域十分廣泛，并在不斷擴(kuò)展。根據(jù)目前的情況和潛在價(jià)值，其研究內(nèi)容主要有以下幾個(gè)內(nèi)容： (1)故障信息檢測 (2)故障特征分析 (3)狀態(tài)監(jiān)測方法 故障信息檢測是對機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的第一步，是故障診斷工作的重要基礎(chǔ)，故障信息檢測是對機(jī)械設(shè)備本身的工作參數(shù)，性能指標(biāo)、相關(guān)物理量等信息的信號進(jìn)行檢測和量化的技術(shù),而傳感器則是獲取各種信息并將其轉(zhuǎn)換成易測量和處理的信號 (一般為電信號)的器件，是故障信息檢測的關(guān)鍵和主要手段。另外，故障信息的檢測還有取樣，探傷等手段。機(jī)械設(shè)備故障信息檢測涉及的主要物理量有振動(dòng) (如位移，速度，加速度、機(jī)械阻抗或?qū)Ъ{)，聲 (如聲壓、聲臺(tái)，聲功率)，力 (應(yīng)力、載荷、力、力矩、扭矩，壓力)，轉(zhuǎn)動(dòng)(如轉(zhuǎn)速、角位移)以及溫度，流量等。 故障信息檢測與傳感器技術(shù)的發(fā)展趨向是4：發(fā)展以高可靠性和長期穩(wěn)定性為代表的檢測與傳感器技術(shù)；發(fā)展固定植入式和介入式檢測與傳感技術(shù)；發(fā)展故障信息的遙測技術(shù)；發(fā)展振動(dòng)測量用光纖傳感技術(shù)；發(fā)展聲發(fā)射檢測技術(shù)。傳感器技術(shù)將繼續(xù)是狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的一個(gè)重要研究內(nèi)容。隨著微電子技術(shù)、光電技術(shù)和精密機(jī)械加工技術(shù)與傳統(tǒng)的傳感技術(shù)相結(jié)合，傳感器將向微型化、多參數(shù)、數(shù)字化、實(shí)用化發(fā)展，與之配套的二次儀表將向多功能、智能化方向發(fā)展，將導(dǎo)致集微傳感器、微處理器于一體的智能前端微系統(tǒng)的問世和應(yīng)用。 故障特征分析的主要內(nèi)容是信號分析和處理，即如何從傳感器來的原始信號中分析提取能代表故障特征的信息，這是故障診斷的核心問題。提取故障特征有多種方法。常用的有時(shí)域分析法、頻域分析法、旋轉(zhuǎn)特征分析法、相位分析法、時(shí)間序列分析法、模態(tài)分析法等。這些方法最適合于聲與振動(dòng)信號的分析處理，目前已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代故障診斷技術(shù)的主流5。 故障信息監(jiān)測和故障特征分析都是為故障診斷服務(wù)的，而故障依斷的首要任務(wù)是判斷診斷對象的運(yùn)行狀態(tài)是否正常。在許多情形下，只要能夠監(jiān)測設(shè)備工作狀態(tài)的變化，就能進(jìn)行故障狀態(tài)預(yù)報(bào)，及時(shí)采取措施。從實(shí)際情況看，目前故障診斷工作的重點(diǎn)也是集中在解決這個(gè)任務(wù)上6。 對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，主要是對其工做狀態(tài)作實(shí)時(shí)監(jiān)測和趨勢分析。目前設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測的方式主要有：連續(xù)監(jiān)測、巡回監(jiān)測和定期檢測，采用的手段主要是使用便攜式狀態(tài)監(jiān)測儀、專用狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)以及以微機(jī)為基礎(chǔ)的多功能狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)，而趨勢分析主要的還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，研究手段有采用最小二乘擬合，時(shí)序模型、卡爾曼濾波等方法，并不斷探索新的理論和方法，如利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來分析設(shè)備的各種被監(jiān)測量，以形成對設(shè)備狀態(tài)的全面描述。如建立一個(gè)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鏜削刀具狀態(tài)識別智能系統(tǒng)，對不同的刀具、不同的削量時(shí)，系統(tǒng)的正確識別率達(dá)89。隨著人們對機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)研究的不斷深入以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測無論在理論研究和技術(shù)應(yīng)用方面都將得到進(jìn)一步的發(fā)展78。2、機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢 機(jī)械制造業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)的領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了很多年，積累了不少理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的生活水平日益提高，各個(gè)方面的個(gè)性化需求越加強(qiáng)烈。作為已經(jīng)深入到各行各業(yè)并已成為基礎(chǔ)工業(yè)的機(jī)械制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 先進(jìn)制造技術(shù)這個(gè)概念的提出為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱。它具有如下一些特點(diǎn)： 1、從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會(huì)的需要。 2、從強(qiáng)調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)變，使勞動(dòng)者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮。 3、從金字塔的多層管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，減少層次和中間環(huán)節(jié)。 4、從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)量。 5、從按照功能劃分部門的固定組織形式向動(dòng)態(tài)的自主管理的小組工作方式轉(zhuǎn)變。 6、機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢可以概括為：(1)機(jī)械制造自動(dòng)化(2)精密工程 (3)傳統(tǒng)加工方法的改進(jìn)與非傳統(tǒng)加工方法的發(fā)展。機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)始終是機(jī)械制造業(yè)中最活躍的一個(gè)研究領(lǐng)域。也是制造企業(yè)提高生產(chǎn)率和贏得市場競爭的主要手段。機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)自本世紀(jì)20年代出現(xiàn)以來，經(jīng)歷了三個(gè)階段，即剛性自動(dòng)化、柔性自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化?？v觀機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展前景，集成化、智能化、敏捷化、虛擬化、清潔化將是我國未來機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向。一、集成化 計(jì)算機(jī)集成制造 （CIMS）被認(rèn)為是21世紀(jì)制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。它是一個(gè)支持系統(tǒng)，用于將上述幾個(gè)分系統(tǒng)聯(lián)系起來，以實(shí)現(xiàn)各分系統(tǒng)的集成，通?？蓜澐譃?部分： 1、工程技術(shù)信息分系統(tǒng) 2、管理信息分系統(tǒng) （MIS） 3、制造自動(dòng)化分系統(tǒng)（MAS） 4、質(zhì)量信息分系統(tǒng) 5、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng) 二、智能化 智能制造系統(tǒng)可被理解為由智能機(jī)械和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)在制造過程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，如分析、推理、判斷、構(gòu)思、決策等。 在設(shè)計(jì)和制造過程中，采用模塊化方法，使之具有較大的柔性；對于人，智能制造強(qiáng)調(diào)安全性和友好性；對于環(huán)境，要求作到無污染，省能源和資源充分回收；對于社會(huì)，提倡合理協(xié)作與競爭。 三、敏捷化 敏捷制造是以競爭力和信譽(yù)度為基礎(chǔ)，是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從信息集成發(fā)展到企業(yè)集成的必由之路，它的發(fā)展水平代表了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平，是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向。 實(shí)現(xiàn)敏捷制造的技術(shù)基礎(chǔ)包括： 1、大范圍的通訊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，要求在全國范圍內(nèi)建立工廠信息網(wǎng)絡(luò)和準(zhǔn)時(shí)信息系統(tǒng)（Just-In-Time-Information）。 2、柔性化、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。 3、高柔性、模塊化、可伸縮的制造系統(tǒng)。 4、為定單而設(shè)計(jì)、制造的生產(chǎn)方式。 5、基于任務(wù)的組織與管理。 6、基于信任的雇傭關(guān)系。 四、虛擬化 “虛擬制造”的概念于20世紀(jì)90年代初期提出。虛擬制造以系統(tǒng)建模和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，集現(xiàn)代制造工藝、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、信息技術(shù)、并行工程、人工智能、多媒體技術(shù)等高新技術(shù)為一體，是一項(xiàng)由多學(xué)科知識形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)。虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真計(jì)算機(jī)技術(shù)對現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就采取預(yù)防的措施，從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功，來達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力的目的。 五、清潔化清潔生產(chǎn)是指：將綜合預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略，持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品中，以便減少對人類和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。清潔生產(chǎn)的兩個(gè)基本目標(biāo)是資源的綜合利用和環(huán)境保護(hù)。對生產(chǎn)過程而言，清潔生產(chǎn)要求滲透到從原材料投入到產(chǎn)出成品的全過程，包括節(jié)約原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺資源，二次能源和再生資源的利用，改進(jìn)工藝及設(shè)備，并將一切排放物的數(shù)量與毒性削減在離開生產(chǎn)過程之前。對于產(chǎn)品而言，清潔生產(chǎn)覆蓋構(gòu)成產(chǎn)品整個(gè)生命周期的各個(gè)階段，即從原材料的提取到產(chǎn)品的最終處理，包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、流通、銷售及報(bào)廢等，合理利用資源，并最大限度地減少對人類和環(huán)境的不利影響。 綜上所述，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向是將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)是企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營、管理和技術(shù)有機(jī)集成和優(yōu)化運(yùn)行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化達(dá)到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量優(yōu)成本低的目的，進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，是企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。 未來十年中國機(jī)械制造業(yè)會(huì)是怎樣的發(fā)展？91、機(jī)械制造業(yè)在未來的十年內(nèi)仍然是國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的重要?jiǎng)恿?現(xiàn)在的制造業(yè)已發(fā)展成為我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱，工業(yè)增加值占約全國GDP的三分之一，工業(yè)增加值占全部工業(yè)的80%，上交稅金約占全部工業(yè)的90%，制成品出品占全國外貿(mào)出口總額的90%，從業(yè)人員占全部工業(yè)的90%。 08年下半年到09年上半年，我國制造業(yè)的出口受到了比較大的挫折，我國制造業(yè)的發(fā)展也產(chǎn)生了比較大的影響，那么今后幾年制造業(yè)的發(fā)展究竟如何呢？ 先看19952008年國內(nèi)國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的構(gòu)成比重，第三產(chǎn)業(yè)的比重基本上都在40%上下浮動(dòng)，沒有更大更快速的發(fā)展。第二產(chǎn)業(yè)里面主要是制造業(yè)，制造業(yè)占全國GDP的三分之一，而第二產(chǎn)業(yè)占48%左右，從這個(gè)發(fā)展趨勢來看，未來十年來會(huì)有一些變化，但是制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)當(dāng)中依然會(huì)占有比較重要的位置。圖1 19952008年國內(nèi)生產(chǎn)總值構(gòu)成 再來看未來十年我國的服務(wù)業(yè)會(huì)不會(huì)有快速發(fā)展，以使制造業(yè)在GDP中占的比重降下來？先大體介紹一下，美國現(xiàn)在服務(wù)業(yè)的比重占75%，印度占51%，中國占41%。我想未來十年我們的服務(wù)業(yè)如果到了占GDP的50%，這就已經(jīng)是一個(gè)很大的進(jìn)步了。如果按照這個(gè)比例，未來十年制造業(yè)在GDP中占得比重依然還在30%左右。 在這方面，可以與美國的制造業(yè)的增加值和GDP的比重作一個(gè)對比。美國的制造業(yè)的增加值和GDP的比重在20002005年之間大體上升了1520%之間，這幾年美國制造業(yè)的比重開始下降，其中一方面有美國服務(wù)業(yè)比重的加長；另一方面是因?yàn)檫@些年美國制造業(yè)這幾年的發(fā)展比較緩慢。而我國制造業(yè)占GDP的比重基本上在32%35%這個(gè)之間，若干年以后我國制造業(yè)在這個(gè)比例上的波動(dòng)可能會(huì)有降低，但卻絲毫不會(huì)影響其在國民經(jīng)濟(jì)占有的重要位置。2、機(jī)械制造業(yè)在未來的十年內(nèi)仍將保持一定速度的增長 既然我國的制造業(yè)在未來十年依然還是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，因此制造業(yè)在未來的十年內(nèi)仍將保持比較高速的發(fā)展速度。 我國制造業(yè)總產(chǎn)值從2000年的73924億元上升到2008年的441358億元，其增長速度可見一斑。下圖是制造業(yè)、工業(yè)以及GDP增速的比較圖。從這個(gè)圖可以看出，工業(yè)增速高于GDP增速兩個(gè)百分點(diǎn)左右；制造業(yè)總產(chǎn)值增速高于工業(yè)增速的十個(gè)百分點(diǎn)左右。因此再過十年，制造業(yè)總產(chǎn)值的增速和工業(yè)增加值的增速基本保持1020%左右。圖2 近年來制造業(yè)、工業(yè)、GDP增速比較圖 3、機(jī)械制造業(yè)就總量和規(guī)模已居世界前列，在未來的十年內(nèi)將穩(wěn)居世界第一圖3 2000-2007年中美日德制造業(yè)增加值比較通過圖3中的對比可以看出，到2007年，我國的制造業(yè)增加值已經(jīng)超過了日本和德國。20082009年這兩年過去之后，我國的制造業(yè)增加值已經(jīng)和美國接近了。有些資料介紹，我國目前制造業(yè)產(chǎn)值總量已經(jīng)是世界第一了；比較保守的說，我國在全世界制造業(yè)的增加值據(jù)第二位。個(gè)人觀點(diǎn)：在學(xué)習(xí)機(jī)械制造技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)備管理課程中我深刻了解到現(xiàn)代大型設(shè)備的現(xiàn)狀和機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢。在機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展過程中，設(shè)備的管理維護(hù)及使用是非常重要的，而設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)是設(shè)備維護(hù)的基礎(chǔ)工作，必須做到制度化和規(guī)范化。設(shè)備定期檢查是一種有計(jì)劃的預(yù)防性檢查，檢查的手段除人的感官以外，還要有一定的檢查工具和儀器，按定期檢查卡執(zhí)行，定期檢查有人又稱為定期點(diǎn)檢。對機(jī)械設(shè)備還應(yīng)進(jìn)行精度檢查，以確定設(shè)備實(shí)際精度的優(yōu)劣程度。設(shè)備在使用過程中，操作工必須做到“三好”（即：管理、用好、維護(hù)保養(yǎng)好）、“五不要”（即：不要開著機(jī)器離開工作崗位，必須離開時(shí)，應(yīng)停車并切斷電源；不要違反操作規(guī)程，嚴(yán)格按