設備管理_現代大型設備的現狀與機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢

現代大型設備的現狀和機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢1、現代大型設備的現狀(狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷)大型設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術在近十年內得到了前所未有的發(fā)展，它對于工業(yè)部門重要設備的管理維護、提高企業(yè)生產能力和保證安全生產、改進產品質量都具有極大的效益，在國民經濟各部門發(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器和設備，它們運行是否完好直接影響企業(yè)的效益，其中一些關鍵性重要設備甚至起著決定企業(yè)命運的作用，一旦發(fā)生事故，損失將不可估量。因此，如何避免機器發(fā)生事故，尤其是災難性事故，一直是人們極為重視的問題。長期以來，由于人們無法預知事故的發(fā)生，不得不采取兩種對策：一是等設備壞了再進行維修，該辦法經濟損失很大，因為等設備運行到破壞為止，往往需要昂貴的維修費用，災難性破壞需要更換設備，還可能造成人員傷亡；二是定期檢修設備，這種方法需有一定計劃性和預防性，但其缺點是如無故障，則經濟上損失很大，而且定期檢修的時間周期也很難確定。因此，合理的維修應是預知性的，即在設備故障出現的早期就監(jiān)測臆患，提前預報，以便適時、合理地采取措施，于是故障診斷技術應運而生。 現代設備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術在國內外應用非常廣泛，在航天航空、能源電力、石油化工、交通運輸、機械加工等行業(yè)都有應用2310如: (1)航空發(fā)動機與飛機的故障診斷 (2)核反應堆的故障診斷 (3)汽輪發(fā)電機組的故障診斷 (4)冶金設備的故障診斷 (5)石油化工設備的故障診斷 (6)船舶發(fā)動機及其汽輪機的故障診斷 (7)車輛發(fā)動機的故障診斷。 (8)礦山機械與礦井設備的故障診斷 (9)大型結構的無損探傷及故障診斷 從以上敘述可看出，現代設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術對于國民經濟有著十分重要的意義，其作用主要表現在以下幾方面： (1)早期預報，防止事故發(fā)生 (2)預知性維修，提高設備管理水平 (3)提高設備的設計、制造水平，改進產品質量 (4)確定復雜機器的最佳工作參數，提高效率 (5)降低噪聲、泄漏等污染，保護環(huán)境 此外，狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的研究與發(fā)展對促進其相關學科技術的發(fā)展也具有科學意義。 大型設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術研究所涉及的學科領域十分廣泛，并在不斷擴展。根據目前的情況和潛在價值，其研究內容主要有以下幾個內容： (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械設備實現狀態(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，故障信息檢測是對機械設備本身的工作參數，性能指標、相關物理量等信息的信號進行檢測和量化的技術,而傳感器則是獲取各種信息并將其轉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。機械設備故障信息檢測涉及的主要物理量有振動 (如位移，速度，加速度、機械阻抗或導納)，聲 (如聲壓、聲臺，聲功率)，力 (應力、載荷、力、力矩、扭矩，壓力)，轉動(如轉速、角位移)以及溫度，流量等。 故障信息檢測與傳感器技術的發(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；發(fā)展固定植入式和介入式檢測與傳感技術；發(fā)展故障信息的遙測技術；發(fā)展振動測量用光纖傳感技術；發(fā)展聲發(fā)射檢測技術。傳感器技術將繼續(xù)是狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的一個重要研究內容。隨著微電子技術、光電技術和精密機械加工技術與傳統(tǒng)的傳感技術相結合，傳感器將向微型化、多參數、數字化、實用化發(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)的問世和應用。 故障特征分析的主要內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。常用的有時域分析法、頻域分析法、旋轉特征分析法、相位分析法、時間序列分析法、模態(tài)分析法等。這些方法最適合于聲與振動信號的分析處理，目前已經發(fā)展成為現代故障診斷技術的主流5。 故障信息監(jiān)測和故障特征分析都是為故障診斷服務的，而故障依斷的首要任務是判斷診斷對象的運行狀態(tài)是否正常。在許多情形下，只要能夠監(jiān)測設備工作狀態(tài)的變化，就能進行故障狀態(tài)預報，及時采取措施。從實際情況看，目前故障診斷工作的重點也是集中在解決這個任務上6。 對機械設備進行狀態(tài)監(jiān)測，主要是對其工做狀態(tài)作實時監(jiān)測和趨勢分析。目前設備狀態(tài)實時監(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)以及以微機為基礎的多功能狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)，而趨勢分析主要的還處于實驗室研究階段，研究手段有采用最小二乘擬合，時序模型、卡爾曼濾波等方法，并不斷探索新的理論和方法，如利用人工神經網絡來分析設備的各種被監(jiān)測量，以形成對設備狀態(tài)的全面描述。如建立一個基于人工神經網絡的鏜削刀具狀態(tài)識別智能系統(tǒng)，對不同的刀具、不同的削量時，系統(tǒng)的正確識別率達89。隨著人們對機械設備運行狀態(tài)研究的不斷深入以及計算機技術的不斷發(fā)展，設備狀態(tài)監(jiān)測無論在理論研究和技術應用方面都將得到進一步的發(fā)展78。2、機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢 機械制造業(yè)作為一個傳統(tǒng)的領域已經發(fā)展了很多年，積累了不少理論和實踐經驗，但隨著社會的發(fā)展，人們的生活水平日益提高，各個方面的個性化需求越加強烈。作為已經深入到各行各業(yè)并已成為基礎工業(yè)的機械制造業(yè)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。 先進制造技術這個概念的提出為機械制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現代管理等方面的成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活的生產，并取得理想技術經濟效果的制造技術的總稱。它具有如下一些特點： 1、從以技術為中心向以人為中心轉變，使技術的發(fā)展更加符合人類社會的需要。 2、從強調專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉變，使勞動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構向扁平的網絡化結構轉變，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變，縮短工作周期，提高工作質量。 5、從按照功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)的自主管理的小組工作方式轉變。 6、機械制造技術的發(fā)展趨勢可以概括為：(1)機械制造自動化(2)精密工程 (3)傳統(tǒng)加工方法的改進與非傳統(tǒng)加工方法的發(fā)展。機械制造自動化技術始終是機械制造業(yè)中最活躍的一個研究領域。也是制造企業(yè)提高生產率和贏得市場競爭的主要手段。機械制造自動化技術自本世紀20年代出現以來，經歷了三個階段，即剛性自動化、柔性自動化和綜合自動化?？v觀機械制造業(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械制造業(yè)的發(fā)展方向。一、集成化 計算機集成制造 （CIMS）被認為是21世紀制造企業(yè)的主要生產方式。它是一個支持系統(tǒng)，用于將上述幾個分系統(tǒng)聯系起來，以實現各分系統(tǒng)的集成，通?？蓜澐譃?部分： 1、工程技術信息分系統(tǒng) 2、管理信息分系統(tǒng) （MIS） 3、制造自動化分系統(tǒng)（MAS） 4、質量信息分系統(tǒng) 5、計算機網絡和數據庫分系統(tǒng) 二、智能化 智能制造系統(tǒng)可被理解為由智能機械和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)在制造過程中能進行智能活動，如分析、推理、判斷、構思、決策等。 在設計和制造過程中，采用模塊化方法，使之具有較大的柔性；對于人，智能制造強調安全性和友好性；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，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度為基礎，是現代集成制造系統(tǒng)從信息集成發(fā)展到企業(yè)集成的必由之路，它的發(fā)展水平代表了現代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平，是現代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向。 實現敏捷制造的技術基礎包括： 1、大范圍的通訊基礎結構，要求在全國范圍內建立工廠信息網絡和準時信息系統(tǒng)（Just-In-Time-Information）。 2、柔性化、模塊化的產品設計方法。 3、高柔性、模塊化、可伸縮的制造系統(tǒng)。 4、為定單而設計、制造的生產方式。 5、基于任務的組織與管理。 6、基于信任的雇傭關系。 四、虛擬化 “虛擬制造”的概念于20世紀90年代初期提出。虛擬制造以系統(tǒng)建模和計算機仿真技術為基礎，集現代制造工藝、計算機圖形學、信息技術、并行工程、人工智能、多媒體技術等高新技術為一體，是一項由多學科知識形成的綜合系統(tǒng)技術。虛擬制造利用信息技術、仿真計算機技術對現實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發(fā)現制造中可能出現的問題，在產品實際生產前就采取預防的措施，從而達到產品一次性制造成功，來達到降低成本、縮短產品開發(fā)周期，增強產品競爭力的目的。 五、清潔化清潔生產是指：將綜合預防的環(huán)境戰(zhàn)略，持續(xù)應用于生產過程和產品中，以便減少對人類和環(huán)境的風險。清潔生產的兩個基本目標是資源的綜合利用和環(huán)境保護。對生產過程而言，清潔生產要求滲透到從原材料投入到產出成品的全過程，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，改進工藝及設備，并將一切排放物的數量與毒性削減在離開生產過程之前。對于產品而言，清潔生產覆蓋構成產品整個生命周期的各個階段，即從原材料的提取到產品的最終處理，包括產品的設計、生產、包裝、運輸、流通、銷售及報廢等，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，機械制造業(yè)的發(fā)展方向是將傳統(tǒng)的制造技術與現代信息技術、管理技術、自動化技術、系統(tǒng)工程技術進行有機的結合，通過計算機技術是企業(yè)產品在全生命周期中有關的組織、經營、管理和技術有機集成和優(yōu)化運行，在企業(yè)產品全生命周期中實現信息化、智能化、集成優(yōu)化達到產品上市快、服務好、質量優(yōu)成本低的目的，進而提高企業(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。 未來十年中國機械制造業(yè)會是怎樣的發(fā)展？91、機械制造業(yè)在未來的十年內仍然是國民經濟持續(xù)增長的重要動力 現在的制造業(yè)已發(fā)展成為我國國民經濟的支柱，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年國內國民經濟生產總值的構成比重，第三產業(yè)的比重基本上都在40%上下浮動，沒有更大更快速的發(fā)展。第二產業(yè)里面主要是制造業(yè)，制造業(yè)占全國GDP的三分之一，而第二產業(yè)占48%左右，從這個發(fā)展趨勢來看，未來十年來會有一些變化，但是制造業(yè)在國民經濟當中依然會占有比較重要的位置。圖1 19952008年國內生產總值構成 再來看未來十年我國的服務業(yè)會不會有快速發(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，美國現在服務業(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業(yè)如果到了占GDP的50%，這就已經是一個很大的進步了。如果按照這個比例，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業(yè)比重的加長；另一方面是因為這些年美國制造業(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%這個之間，若干年以后我國制造業(yè)在這個比例上的波動可能會有降低，但卻絲毫不會影響其在國民經濟占有的重要位置。2、機械制造業(yè)在未來的十年內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濟發(fā)展的重要動力，因此制造業(yè)在未來的十年內仍將保持比較高速的發(fā)展速度。 我國制造業(yè)總產值從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。從這個圖可以看出，工業(yè)增速高于GDP增速兩個百分點左右；制造業(yè)總產值增速高于工業(yè)增速的十個百分點左右。因此再過十年，制造業(yè)總產值的增速和工業(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)增加值已經和美國接近了。有些資料介紹，我國目前制造業(yè)產值總量已經是世界第一了；比較保守的說，我國在全世界制造業(yè)的增加值據第二位。個人觀點：在學習機械制造技術和現代設備管理課程中我深刻了解到現代大型設備的現狀和機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢。在機械制造業(yè)的發(fā)展過程中，設備的管理維護及使用是非常重要的，而設備的日常維護保養(yǎng)是設備維護的基礎工作，必須做到制度化和規(guī)范化。設備定期檢查是一種有計劃的預防性檢查，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檢。對機械設備還應進行精度檢查，以確定設備實際精度的優(yōu)劣程度。設備在使用過程中，操作工必須做到“三好”（即：管理、用好、維護保養(yǎng)好）、“五不要”（即：不要開著機器離開工作崗位，必須離開時，應停車并切斷電源；不要違反操作規(guī)程，嚴格按