设备预知维护的体系理论及支撑技术研究

论文摘要

设备维护既是保证制造企业经营成功的关键因素，也对社会的可持续发展有重要意义；提升企业的设备维护水平不仅有助于企业实现其经营目标，也将推动生产、环境与社会的和谐发展。 鉴于设备维护的重要性，论文在湖南省科技攻关项目和中石化总公司科技攻关项目的资助下，针对先进制造环境和新维护价值观(强调安全、环保和人的价值)条件下设备维护在维护策略、维护管理机制、维护支持工具和维护资源配置等方面所面临的挑战，提出以预知维护的模式拓展作为应对挑战的解决方案，深入系统的研究了预知维护模式的体系理论、关键支撑技术与企业实施策略，取得了如下创新性研究成果： (1) 构建了预知维护模式的体系理论，借助科学技术的范式概念给出了设备预知维护模式的基本定义，归纳了预知维护模式的本质内涵，并在其基础上辨识了预知维护模式的构成要素，分析了构成要素的结构框架及相互关系，研究了预知维护模式的进化机制并探讨了预知维护模式的实施策略。体系理论的构建将为预知维护模式的拓展与实施提供理论支撑和方法论指导。 (2) 针对设备状态的“预知”问题研究了设备状态的预测技术，将更新迭代的思想引入灰色预测方法中，构建了基于在线监测的代谢递补灰色预测方法，并将该方法集成进大机组的群监测系统；针对一般支持向量机多步预测方法的不足，考虑在预测过程中不断利用预测结果修正支持向量机模型，构建了支持向量机迭代多步预测方法。上述预测方法的研究为设备状态的预知提供了技术支撑。 (3) 将仿真技术引入设备维护工作的优化中，构建了基于广义随机Petri网的设备维护流程仿真优化方法。该方法包括维护流程建模、流程模型的系统仿真平台(Artifex)映射和仿真运行三个步骤，能够量化的评估设备维护方案的可行性和优化度。设备维护流程仿真优化方法的研究为更好地发挥设备状态“预知”的效用提供了技术使能。 (4) 针对多机组低成本关键设备的在线监测问题研究了群监测技术，在背景企业选定的装置上设计开发了群监测系统，为预知维护的企业实施提供了必要的在线监测工具支持和关键设备(大机组)状态信息。 (5) 针对全面掌握设备状态的预知维护实施需求，设计了设备点检与在线监测相结合的设备状态监测完整解决方案，并将工作流技术引入设备点检的执行及管理中，研制开发了手持式点检仪，设计编制了设备点检工作流管理软件，实现了设备点检工作的数字化、规范化和绩效管理化，为预知维护的企业实施提供了必要的离线监测工具和成套装置状态信息。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.1.1 设备维护的价值
• 1.1.2 设备维护的技术发展历程
• 1.1.3 设备维护所面临的挑战
• 1.1.4 维护挑战的应对方案—预知维护的模式拓展
• 1.2 预知维护模式拓展的研究进展
• 1.2.1 预知维护模式的体系理论研究进展
• 1.2.2 预知维护模式关键支撑技术的研究进展
• 1.2.3 预知维护模式的企业应用实施现状
• 1.3 论文的主要研究工作及整体框架
• 1.3.1 本文的主要研究工作
• 1.4 本章小结
• 第2章 预知维护模式的体系理论与实施规划
• 2.1 引言
• 2.2 设备预知维护模式的基本体系理论
• 2.2.1 设备预知维护模式构成要素的辨识
• 2.2.2 预知维护模式构成要素的结构框架与相互关系
• 2.2.3 设备预知维护模式的实施策略
• 2.2.4 设备预知维护模式的体系理论框架
• 2.3 预知维护模式的实施规划
• 2.3.1 预知维护模式的矩阵组织设计
• 2.3.2 预知维护模式的主业务流程设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 面向预知维护的设备状态预测研究
• 3.1 引言
• 3.2 设备状态的代谢递补灰色预测研究
• 3.2.1 灰色预测的基本理论
• 3.2.2 灰色序列算子及其生成方法
• 3.2.3 灰色预测模型
• 3.2.4 预测模型的精度检验
• 3.2.5 风机状态的代谢递补灰色预测研究
• 3.3 设备状态的迭代更新支持向量机多步预测研究
• 3.3.1 支持向量机基本理论
• 3.3.2 时间序列的支持向量机迭代多步预测
• 3.4 本章小结
• 第4章 面向预知维护的维护工作仿真优化
• 4.1 引言
• 4.2 Petri网的基础理论
• 4.2.1 基本 Petri网的定义
• 4.2.2 库所/变迁（P/T）网系统
• 4.2.3 Petri网的时间扩展
• 4.2.4 基于 GSPN的系统性能分析方法
• 4.3 基于 Petri网的流程建模
• 4.3.1 设备维护基本流程要素的 Petri网表达
• 4.3.2 基于 Petri网的流程建模示例
• 4.4 基于 GSPN的设备维护流程仿真
• 4.4.1 2#聚合装置检修流程的 GSPN建模
• 4.4.2 基于GSPN的检修流程性能仿真
• 4.4.3 流程优化的人力资源配置改进分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 面向预知维护的风机群监测技术及其系统实现研究
• 5.1 引言
• 5.2 设备的群监测
• 5.3 风机群监测系统的技术特性分析
• 5.3.1 分布式的群监测系统
• 5.3.2 风机群监测系统的智能特性
• 5.3.3 风机群监测系统的可扩展性
• 5.4 风机群监测系统的分析与设计
• 5.4.1 面向对象的统一建模语言UML
• 5.4.2 基于UML的监测系统需求分析
• 5.4.3 基于UML的监测系统面向对象分析
• 5.4.4 基于 UML的群监测系统面向对象设计
• 5.5 风机群监测系统的实现
• 5.5.1 系统的硬件设计与选型
• 5.5.2 软件实现
• 5.6 群监测系统应用实例
• 5.7 本章小结
• 第6章 面向预知维护的点检工作流管理研究
• 6.1 引言
• 6.2 点检工作的工作流管理
• 6.2.1 工作流管理概要
• 6.2.2 点检工作流管理的必要性
• 6.2.3 设备点检的工作流设计
• 6.2.4 手持式点检仪的设计开发
• 6.2.5 点检工作流管理软件设计
• 6.3 点检工作流管理系统的实现
• 6.3.1 点检网络的拓扑结构
• 6.3.2 点检工作流管理软件的实现
• 6.4 系统应用实例
• 6.5 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 主要研究成果
• 7.2 研究工作展望
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢