煤矿机电设备健康管理系统关键技术分析

2019-01-16庞洵

中国设备工程 2019年24期

庞洵

（兖州煤业股份有限公司物资供应中心，山东济宁 273500）

随着煤矿机电的快速发展趋势，要关注煤矿机电设备实际应用过程中的可靠性，必须加强对煤矿机电设备健康管理系统关键技术的研究，进行煤矿机电设备健康趋势的预测，并优化煤矿机电设备健康管理系统的主要流程，实现对设备管理系统的动态、全寿命跟踪，规避煤矿机电设备健康管理系统的“信息孤岛”现象，较好地促进煤矿机电设备管理的科学规范化和信息化。

1 煤矿机电设备健康管理系统概述

煤矿机电设备健康管理系统基于Web 技术进行维护和管理，体现出数字化、网络化、在线化、远程化及智能化的特点，有效优化设备运维管理周期和层次，降低设备运行维护管理作业量，提升设备使用效率和经济效益。系统功能主要实现企业级、工作单元级、设备级、维修资源级和维修对象级的信息交流与协同，其中：企业级协同ERP、供应链进行维修计划、决策和评价；工作单元级实现设备健康趋势预测、质量管理、安全管理及维修历史追踪；设备级主要采集设备数据并据此进行故障诊断和维修。

煤矿机电设备健康管理系统的不同层次主要包括有：（1）功能层。主要是通过Web 服务的方式进行功能分解和封装，具体涵盖状态监控、故障预测诊断、设备维护、备件管理等功能。（2）组件层。利用不同组件封装底层系统的功能，包括数据采集、数据分析处理、维修决策、知识管理等内容。（3）服务层。主要包括有业务过程、业务功能服务和技术功能服务等类型，通过发布、查找、绑定等方式响应用户的请求，实现对相应功能部件的调用，生成相应的服务内容。（4）工作流程层。基于系统既有的各类封装服务，构建系统用户角色管理流程、设备故障诊断流程、设备维修管理流程等业务流程，并以协同工作流技术为支撑和依托，进行各业务管理流程的整合、重组和再造。（5）企业服务总线。由服务总线发送并转换消息，实现对不同服务消息的调用，成为支撑系统运行的集成化环境。

煤矿机电设备健康管理系统的逻辑架构主要包括有：（1）用户层。企业用户通过该层实现与系统的交互，在线完成日常维护、工单管理等工作，并利用网络搭建维护联盟，实现设备运行维护信息的共享和链接，还可以进行相关信息的发布，实现不同用户间的实时在线交互。（2）领域服务层。该层实现基础性的功能服务，如：数据安全服务、基于角色的权限管理、远程协同管理、信息反馈与追踪等，并集成相关的核心功能服务，如：设备健康管理、维护计划决策、备件决策、维护任务调度等，另外，还可以实现异构环境下的数据信息与知识共享管理服务。（3）基本面向服务体系结构层。该层布置有系统运行的基本实现环境，包括有UDDI、SOAP、WSDL 等。（4）应用执行层。该层利用数据库存储设备运行维护操作的所有静态、动态信息，完成不同设备运行维护的执行应用。

2 点检技术应用下的煤矿机电设备健康趋势预测分析

煤矿机电设备故障发生有其潜在的规律，可以从早期故障期、偶发故障期、耗损故障期的不同层面进行监测和分析，获悉煤矿机电设备健康状态的变化过程，结合设备运行承受荷载进行故障位置、程度的预测。

可以采用点检制进行煤矿机电设备的检查，发现煤矿机电设备的早期故障，通过预制的技术标准，实现定点、定人、定周期、定方法、定量、定作业流程，较好地完成岗位日常点检、定期点检、精密点检、技术诊断和劣化倾向管理，实现对煤矿机电设备的全面检查、分析和量化评价。具体来说，包括以下内容：（1）确定点检位置。主要面向煤矿机电设备的劣化部位和关键部件，进行监测点位置的合理选择，如：对轴承振动信号的点检位置可以从轴向、水平方向、垂直方向加以测定。（2）确定点检参数。要根据设备的不同工作性质、转速和结构，合理选择振动参数，诸如：振幅、相位、频率，并采用接触式测温和非接触式测温的方式，进行温度的测量。（3）确定点检周期。可以根据安全性要求、维修费用最小原则，合理选择和确定设备点检周期，将潜在故障扼杀在萌芽状态，避免潜在故障转变为功能故障，并合理选择日常点检、定期点检、精密点检等方法。

可以基于设备点检数据建立预测模型，对煤矿机电设备健康状态进行预测，如：采用最小二乘支持向量机方法获取煤矿921 胶带输送机高速轴非驱动端的温度，使之成为设备点检参数，对点检历史数据序列进行预测，最终获得较为精准的预测结果。

3 煤矿机电设备健康管理系统业务流程的优化

当前的煤矿机电设备健康管理系统缺乏良好的数据共享，难以同步更新冗余数据，各部门之间的数据也不够协调，仅具有基本的台账、报表功能，而尚未实现对综机设备的全寿命周期跟踪管理，并缺乏先进高效的维护计划编制、控制和反馈，没有实现设备点检。为此，需要对煤矿机电设备健康管理系统进行业务流程的整合和优化。

3.1 系统业务流程的优化

（1）设备前期管理的优化。这主要是指煤矿机电设备健康管理系统的前期计划、筹措和采购管理，旨在提高设备的投资效率，避免重复建设和低水平引进的现象。其优化流程为：①进行新设备购置建议计划的系统录入。②审批新设备购置建议计划并完成招标文件编制工作。③审批招标技术文件并完成采购工作。④完成样机验收、出厂验收和到货验收工作。⑤验收合格后建立新设备台账。⑥进行成套新设备地面联合试运转，并建档管理。

（2）设备运行管理的优化。要做好大型物资中的可修复部件进行设备周转跟踪管理，明确物资的使用次数、修复次数、使用时间等内容，并进行设备故障管理，进行设备故障历史数据的分析、故障原因查找和责任划分。另外，还要做好设备点检管理，可以从系统下载设备点检任务，将现场点检结果录入系统，获悉设备点检任务中存在的漏检点或超限点，进行上报解决。

（3）设备维修管理的优化。要做好设备大修计划的编制和执行工作，申报下年度设备使用大修计划，获得领导批判之后转为正式计划并加以实施，由综机管理部门进行大修项目的一次鉴定和二次鉴定，再进入到预算审批流程，最后项目竣工提供完整的竣工资料、合格证或出厂测试报告，并进行设备大修项目的竣工结算。

（4）设备租赁管理的优化。要基于现有设备进行资源优化配置，以年度配套计划为依据，系统生成设备租赁协议，并计算设备租赁费用，实现设备出库、调拨和运输。

（5）设备报废/ 处置管理的优化。对于意外事故而报废的设备要填写报废申请表，进行设备报废鉴定、确认、汇总和审核，待设备批准报废即终止收取设备租赁费，启动设备移动或处置流程。对于报废或不具有使用价值的设备则启动处置管理流程，由相关部门审核，仓储部门合理调整备件存储状态，进行被处置设备的招投标拍卖和财务处理。

3.2 工作流管理框架JBPM

JBPM 是灵活、具有可扩展性功能的流程引擎，是基于J2EE 的轻量级工作流管理系统，其定义内容分为不同的层次，即：（1）状态层。该层是业务流程的状态层，表达所有状态和控制流。（2）上下文层。该层是与流程实例相关的变量，用于存储跨越流程实例整个生命周期的数据。（3）程序逻辑层。该层是工作流系统响应指定事件执行的动作。（4）用户界面层。用户将事件填充于流程变量数据之中，由此触发/结束某一特定状态。