1 引言

放眼整个冲压行业，由于无法实时掌握设备的运行状态，普遍存在设备维护不及时或过度维护的问题。维护不及时是指没有根据设备的特点和使用工况制定及时的维护计划，导致设备长期处于不健康的运行状态，极易出现重大异常停台。过度维护是指频繁的对设备进行保养，频繁拆装，导致设备原有配合关系和精度破坏，加快老化、失效进程。

因此，我们需要实时掌控设备的运行状态，将其运行数据可视化、趋势化、预警化，这样就可以及时、准确的进行设备维护，将异常性停台转化为预防性维修。自主开发设备监控诊断决策预测系统应运而生。

目前一汽-大众冲压车间已通过各种途径开始了设备状态监控工作。就掌握的信息可知，主要有两个方向：

（1）佛山分公司冲压车间于2019 年上线一套设备预测维修项目，通过在主要电机（主泵、控制泵）、离合器选装给油装置等位置安装了振动传感器，同时监控设备界面获取相关温度，将巡检项目从80 项优化至14 项。（2）成都分公司与2018 年开始进行压机状态监控和故障诊断预防维修探索，与西安交大、西安因联科技一起通过项目立项，校企合作，共同开发运用一套监控诊断系统，对压机主传动系统的运行状态和故障诊断有了一定的理论和案例积累。

2 MDDP 系统的框架

针对重点设备、重点部位自主开发系统进行数据采集、数据分析、故障预警、方案决策、寿命预测，实现以下目的：

（1）合理制定维修计划：一方面可以随时了解设备的运行情况，从而解决了“是否需要维修的问题”；另一方面可以分析设备的故障原因，从而解决了“该如何维修的问题”。（2）减少备件库存：在线监测系统通过了解设备现状和故障原因可以很好的预测设备运行寿命，所以可以制定出合理的备件采购计划和备件库存数量。（3）避免突发事故造成的停机损失：不仅可以大大降低维护成本还可以减少设备停机维护时间，降低因设备长时间停机对生产造成的影响。（4）保障现场人员安全：减少现场工作人员进行巡检频次并可以及时发现故障，保障了现场工作人员的安全。

2.1 网络拓扑关系

网络拓扑关系如下图1 所示。系统的信息流为如下图2 所示。

图1 MDDP系统网络拓扑

图2 MDDP系统信息流

2.2 功能层面需求

整个系统按照功能分为4 个层面：

● 监控

（1）实时性-由被动需求时监控变为设备自主实施监控，信息更加全面，对比性更强，提高故障处理效率。（2）可视化-监控内容以及进程在交互界面显示。（3）全面性-囊括温度、震动、流量等多种监控信息。（4）对照性-将液压、启动图纸嵌入显示界面，在设备工作时，根据动作时序，在图纸上直观展现出来。

● 诊断

（1）超阈值警告-超过设定报警值提醒并停机。（2）趋势报警-不良趋势持续指定时间报警提醒。（3）突变报警-监控信号出现大的转折图片报警并停机。

● 决策

（1）提示处理解决方案-积累故障，建立对应解决方案数据库。

● 预测

(1）部件生命周期预测提醒-积累大量样本。下图3 为系统整体框架。

图3 MDDP系统功能需求

3 MDDP 系统的实现

3.1 监控层面—实现可视化

在监控层面将设备重点部位的压力、震动、温度、流量等参数做到WINCC 界面中，实现实时监控。

图4 监控层面示例

3.2 诊断层面—异常趋势发现问题

通过对采集的信息设定阈值，可以进行问题诊断，不同的阈值对应不同的反应机制，或预警或报警。以下为诊断功能实际应用案例，通过压力趋势异常发现设备隐性漏油问题。

图5 诊断层面示例

3.3 决策层面—维修知识库辅助决策

通过积累维修知识库，将故障用关键词或地址分类。故障出现时自动匹配，弹出维修策略。

图6 决策层面示例

3.4 预测层面—大数据应用预测备件寿命

预测主要针对备件寿命，通过关联备件入库、出库、安装和报废时间，记录整个生命周期的数据。下图7 案例通过对设备内部轴承的震动频谱进行采集分析，结合SKF 40年轴承制造的数据，能够准确的得出轴承的健康状态和缺陷位置以及缺陷程度，甚至能够预测轴承剩余寿命。

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