整體化方法提高性能
2011-04-24
由于零部件磨損或者轉軸未對齊及未配平而導致的振動(dòng)是水泵和廢水泵遇到的普遍問(wèn)題。更為嚴重的是，這會(huì )導致能耗增加，致使零部件過(guò)度疲勞，進(jìn)而造成它們的使用壽命縮短，維護成本增高。在極端情況下，還會(huì )發(fā)生重大故障，導致生產(chǎn)力受到嚴重不良影響。
有2種方法能在一定程度上解決引起振動(dòng)的某些問(wèn)題，一是執行最優(yōu)操作規程，二是在系統建造期間使用合適的測試設備。這類(lèi)例子包括對齊工具和自動(dòng)潤滑器。但是，解決該問(wèn)題的最有效途徑是對設備進(jìn)行持續監測，以便在工況發(fā)生變化時(shí)發(fā)出預警，例如對振動(dòng)和運動(dòng)零件的升溫進(jìn)行快速診斷，使工作人員得以在任何重大損害情況發(fā)生之前采取糾正措施。
利潤最大化
傳統上通常認為設備的維護是一項必要的麻煩工作，它不僅需要熟練的檢修工人，還得使設備停機。但是，這種觀(guān)念最近發(fā)生了轉變，業(yè)界人士日益認識到有效的維護策略有利于利潤最大化。
有2種方法能在一定程度上解決引起振動(dòng)的某些問(wèn)題，一是執行最優(yōu)操作規程，二是在系統建造期間使用合適的測試設備。這類(lèi)例子包括對齊工具和自動(dòng)潤滑器。但是，解決該問(wèn)題的最有效途徑是對設備進(jìn)行持續監測，以便在工況發(fā)生變化時(shí)發(fā)出預警，例如對振動(dòng)和運動(dòng)零件的升溫進(jìn)行快速診斷，使工作人員得以在任何重大損害情況發(fā)生之前采取糾正措施。
利潤最大化
傳統上通常認為設備的維護是一項必要的麻煩工作，它不僅需要熟練的檢修工人，還得使設備停機。但是，這種觀(guān)念最近發(fā)生了轉變，業(yè)界人士日益認識到有效的維護策略有利于利潤最大化。
圖1.工程師們現在能夠遠程地密切監測設備的性能。這兒正在檢測的是一臺壓縮機的發(fā)動(dòng)機，但是其原理同樣適用于泵的檢測。
實(shí)際上，隨著(zhù)預防性措施需求被更為廣泛地接受，工廠(chǎng)維護這一概念在最近這幾年里經(jīng)歷了一些變革。從前采用的大部分反應式方法現在都被基于時(shí)間的預防性策略所取代，尤其在最近，這種變革更是受到了設備工況的推動(dòng)。
與此相對應的是，用于檢測問(wèn)題的工況監測技術(shù)也經(jīng)過(guò)了穩定的發(fā)展。隨著(zhù)可用的診斷工具和軟件的種類(lèi)越來(lái)越多，現在工程師們能夠遠程地密切監測設備的性能（圖1）。因此，現在他們能夠控制執行維護的頻率和類(lèi)型，以幫助水及廢水處理廠(chǎng)達到最佳工作性能。
此外，還設計出了一些最新的裝置，這些小巧的手持式儀器能提供極高的精度，它們可用在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行遠程查詢(xún)和控制，并提供大量數據，用于制定短期維護計劃和控制工廠(chǎng)長(cháng)期成本。
例如，用于振動(dòng)監測的最新傳感器和加速計利用了壓電或壓電陶瓷技術(shù)。這為測量高、低頻率提供了一種堅實(shí)、可靠的方法，并且它還具有低磁滯特性，在很大溫度范圍內都保持極好的精度。另外，為了保護這些儀器免受濕氣、灰塵、油污以及水泵和廢水泵中往往存在著(zhù)的其他污染物質(zhì)的侵害，可以將它們封裝在結實(shí)的不銹鋼傳感器外殼中。
加速計通常安裝在待監測設備的一些關(guān)鍵位置上。輸出的數據要么供高級手持式數據采集儀定時(shí)讀取以便進(jìn)行即時(shí)分析，要么稍后下載至計算機內，要么經(jīng)由轉換箱傳送至一個(gè)集式或者更高層次的系統內以便進(jìn)行連續監測。
例如，最新的手持式儀器簡(jiǎn)化了設備維護。它們通常具有人體工學(xué)設計特點(diǎn)，特別易于使用，例如SKF的Machine Condition Advisor (MCA - 圖 2)。該儀器測量機械設備發(fā)出的速率振動(dòng)信號，自動(dòng)將這些信號與預先設定的ISO規則進(jìn)行比較，同時(shí)應用業(yè)界認可的SKF Enveloped Acceleration技術(shù)來(lái)比較讀數與確定的軸承振動(dòng)規則。如果測量結果超出了這些規則規定的范圍，則儀器顯示屏上顯示警告或者危險告警信息，表示有潛在的軸承損傷。此外，MCA有一個(gè)溫度傳感器來(lái)檢查軸承的溫度以檢測異常熱負荷的情況，那表示潤滑出了問(wèn)題。
與此相對應的是，用于檢測問(wèn)題的工況監測技術(shù)也經(jīng)過(guò)了穩定的發(fā)展。隨著(zhù)可用的診斷工具和軟件的種類(lèi)越來(lái)越多，現在工程師們能夠遠程地密切監測設備的性能（圖1）。因此，現在他們能夠控制執行維護的頻率和類(lèi)型，以幫助水及廢水處理廠(chǎng)達到最佳工作性能。
此外，還設計出了一些最新的裝置，這些小巧的手持式儀器能提供極高的精度，它們可用在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行遠程查詢(xún)和控制，并提供大量數據，用于制定短期維護計劃和控制工廠(chǎng)長(cháng)期成本。
例如，用于振動(dòng)監測的最新傳感器和加速計利用了壓電或壓電陶瓷技術(shù)。這為測量高、低頻率提供了一種堅實(shí)、可靠的方法，并且它還具有低磁滯特性，在很大溫度范圍內都保持極好的精度。另外，為了保護這些儀器免受濕氣、灰塵、油污以及水泵和廢水泵中往往存在著(zhù)的其他污染物質(zhì)的侵害，可以將它們封裝在結實(shí)的不銹鋼傳感器外殼中。
加速計通常安裝在待監測設備的一些關(guān)鍵位置上。輸出的數據要么供高級手持式數據采集儀定時(shí)讀取以便進(jìn)行即時(shí)分析，要么稍后下載至計算機內，要么經(jīng)由轉換箱傳送至一個(gè)集式或者更高層次的系統內以便進(jìn)行連續監測。
例如，最新的手持式儀器簡(jiǎn)化了設備維護。它們通常具有人體工學(xué)設計特點(diǎn)，特別易于使用，例如SKF的Machine Condition Advisor (MCA - 圖 2)。該儀器測量機械設備發(fā)出的速率振動(dòng)信號，自動(dòng)將這些信號與預先設定的ISO規則進(jìn)行比較，同時(shí)應用業(yè)界認可的SKF Enveloped Acceleration技術(shù)來(lái)比較讀數與確定的軸承振動(dòng)規則。如果測量結果超出了這些規則規定的范圍，則儀器顯示屏上顯示警告或者危險告警信息，表示有潛在的軸承損傷。此外，MCA有一個(gè)溫度傳感器來(lái)檢查軸承的溫度以檢測異常熱負荷的情況，那表示潤滑出了問(wèn)題。
圖2.SKF 的Machine Condition Advisor 儀器測量機械設備發(fā)出的速率振動(dòng)信號，并自動(dòng)將這些信號與預先設定的ISO規則進(jìn)行比較。
圖3.安裝在工作現場(chǎng)的最新的無(wú)線(xiàn)工況監測測量?jì)x器，例如SKF的Multilog WMx，構成了高級工況監測系統的關(guān)鍵組成部分之一。
無(wú)線(xiàn)工況監測
類(lèi)似地，還研發(fā)出了一些最新的安裝在工作現場(chǎng)的無(wú)線(xiàn)工況監測測量裝置，例如SKF的Multilog WMx（圖3），它們構成了高級工況監測系統的關(guān)鍵部分之一，能夠采集加速度、速率、位移、溫度和軸承狀態(tài)數據。通常這些數據自動(dòng)上傳到一套工況監測軟件包中，以便進(jìn)行迅速、簡(jiǎn)單的數據分析。而且，它們非常適合于監測危險的、遠程的或者難以接近的區域，例如用水泵灌溉的農田，因為它們不依賴(lài)于電線(xiàn)或者電纜。
引入一些強大的軟件工具同樣重要，這有利于提高數據采集和分析能力，它們既能運行在手持式設備上，也可以運行在集中式計算機系統內。例如，SKF的@ptitude平臺能夠簡(jiǎn)便、迅速地查看、分析與被監測設備工況有關(guān)的詳細信息，并通過(guò)操作與它們通信。
另外，用戶(hù)能夠訪(fǎng)問(wèn)大量的在線(xiàn)信息與定期的結果，并將它們與已記錄的數據進(jìn)行比較。這有助于提高效率，因為勞動(dòng)密集型的數據分析正被一種自動(dòng)化的分析過(guò)程所取代，后者能夠識別機械設備內發(fā)生特定故障的可能性，然后給出相應的措施建議。
整體式策略
盡管工況監測技術(shù)的這些發(fā)展的確都能夠減少維護工作所需的成本和時(shí)間，但是在尋找滿(mǎn)足工廠(chǎng)和設備需求的最佳解決方法時(shí)往往容易產(chǎn)生混淆。最重要的考慮因素是需要一種涉及整個(gè)工廠(chǎng)范圍的結構化框架。它保證維護工作在業(yè)務(wù)的整個(gè)區域內按照最有效的方式執行。雖然各部門(mén)孤立執行的一系列單獨的維護策略可能會(huì )對公司的盈虧結算線(xiàn)產(chǎn)生顯著(zhù)的影響，但是其結果受限，而維護成本依然相當高。因此提出了一種更為有效的方案，即實(shí)施整體式策略，它使全公司的業(yè)務(wù)運作得以同步。
采用這種考慮到整個(gè)公司需求的主動(dòng)式方法，有利于同時(shí)評估、分析及管理維護事宜。按照這種方式工作，經(jīng)理能夠使維護工作的功效發(fā)揮至最大，由此使成本減至最少，同時(shí)保證正常工作時(shí)間和生產(chǎn)效率一直維持在高水平。
諸如SKF等一流的工程公司提出了最新的整體式水及廢水處理廠(chǎng)策略框架，其設計旨在幫助公司更加高效地管理它們的資產(chǎn)，確保工廠(chǎng)能夠盡可能地平穩運作，使停工期減至最小。這些解決方案能以更少的成本達到相同的產(chǎn)出，或者在相同的成本下獲得更多的產(chǎn)出，因而使公司效益顯著(zhù)增加。
成功的整體式工廠(chǎng)策略必須包括方方面面的內容，從頂層的業(yè)務(wù)計劃編制，到整個(gè)系統范圍內的分析。尤為重要的是，它還必須實(shí)現轉變，從大量反應式維修轉變到一種兼有計劃性與預報性維護的最優(yōu)化方案。這種變革需要長(cháng)期實(shí)施，才能產(chǎn)生最有效益的結果。雖然這些方法本身考慮的是整個(gè)工廠(chǎng)的的需求，但同時(shí)也對每臺獨立設備各自的特定維護需求進(jìn)行了單獨地分析，以確保它們保持最佳的性能和最大工作時(shí)間。
無(wú)線(xiàn)工況監測
類(lèi)似地，還研發(fā)出了一些最新的安裝在工作現場(chǎng)的無(wú)線(xiàn)工況監測測量裝置，例如SKF的Multilog WMx（圖3），它們構成了高級工況監測系統的關(guān)鍵部分之一，能夠采集加速度、速率、位移、溫度和軸承狀態(tài)數據。通常這些數據自動(dòng)上傳到一套工況監測軟件包中，以便進(jìn)行迅速、簡(jiǎn)單的數據分析。而且，它們非常適合于監測危險的、遠程的或者難以接近的區域，例如用水泵灌溉的農田，因為它們不依賴(lài)于電線(xiàn)或者電纜。
引入一些強大的軟件工具同樣重要，這有利于提高數據采集和分析能力，它們既能運行在手持式設備上，也可以運行在集中式計算機系統內。例如，SKF的@ptitude平臺能夠簡(jiǎn)便、迅速地查看、分析與被監測設備工況有關(guān)的詳細信息，并通過(guò)操作與它們通信。
另外，用戶(hù)能夠訪(fǎng)問(wèn)大量的在線(xiàn)信息與定期的結果，并將它們與已記錄的數據進(jìn)行比較。這有助于提高效率，因為勞動(dòng)密集型的數據分析正被一種自動(dòng)化的分析過(guò)程所取代，后者能夠識別機械設備內發(fā)生特定故障的可能性，然后給出相應的措施建議。
整體式策略
盡管工況監測技術(shù)的這些發(fā)展的確都能夠減少維護工作所需的成本和時(shí)間，但是在尋找滿(mǎn)足工廠(chǎng)和設備需求的最佳解決方法時(shí)往往容易產(chǎn)生混淆。最重要的考慮因素是需要一種涉及整個(gè)工廠(chǎng)范圍的結構化框架。它保證維護工作在業(yè)務(wù)的整個(gè)區域內按照最有效的方式執行。雖然各部門(mén)孤立執行的一系列單獨的維護策略可能會(huì )對公司的盈虧結算線(xiàn)產(chǎn)生顯著(zhù)的影響，但是其結果受限，而維護成本依然相當高。因此提出了一種更為有效的方案，即實(shí)施整體式策略，它使全公司的業(yè)務(wù)運作得以同步。
采用這種考慮到整個(gè)公司需求的主動(dòng)式方法，有利于同時(shí)評估、分析及管理維護事宜。按照這種方式工作，經(jīng)理能夠使維護工作的功效發(fā)揮至最大，由此使成本減至最少，同時(shí)保證正常工作時(shí)間和生產(chǎn)效率一直維持在高水平。
諸如SKF等一流的工程公司提出了最新的整體式水及廢水處理廠(chǎng)策略框架，其設計旨在幫助公司更加高效地管理它們的資產(chǎn)，確保工廠(chǎng)能夠盡可能地平穩運作，使停工期減至最小。這些解決方案能以更少的成本達到相同的產(chǎn)出，或者在相同的成本下獲得更多的產(chǎn)出，因而使公司效益顯著(zhù)增加。
成功的整體式工廠(chǎng)策略必須包括方方面面的內容，從頂層的業(yè)務(wù)計劃編制，到整個(gè)系統范圍內的分析。尤為重要的是，它還必須實(shí)現轉變，從大量反應式維修轉變到一種兼有計劃性與預報性維護的最優(yōu)化方案。這種變革需要長(cháng)期實(shí)施，才能產(chǎn)生最有效益的結果。雖然這些方法本身考慮的是整個(gè)工廠(chǎng)的的需求，但同時(shí)也對每臺獨立設備各自的特定維護需求進(jìn)行了單獨地分析，以確保它們保持最佳的性能和最大工作時(shí)間。
圖4. 資產(chǎn)效益優(yōu)化結合了4個(gè)關(guān)鍵因素：維護策略、工作辨識、工作控制與工作執行。
有效地收集數據
為了幫助工廠(chǎng)的高級工程師們找到機械失效的的根本原因，并提前制定糾正計劃，升級設備和維護計劃，必須有效地收集和使用資產(chǎn)信息。
利用多種多樣的現有工具和分析軟件包（例如本文之前提及的那些）即可實(shí)現這些信息的收集。最為重要的是，這些信息不僅有利于工藝，而且簡(jiǎn)化了整個(gè)工廠(chǎng)范圍內機械操作工與維修人員以及管理團隊之間的溝通，還有利于在綜合各種信息的基礎之上做出決策。因此，資源可以得到最有效的利用。
收集并記錄關(guān)于公司資產(chǎn)的當前和歷史數據是成功的資產(chǎn)管理計劃的重要組成部分之一。該信息幫助公司得以平衡最大性能與最小及時(shí)維護之間的關(guān)系，從而達到其成本和生產(chǎn)目標。
通過(guò)將基于工況的維護計劃集成到一項單獨的整體策略中，能夠使平均故障間隔時(shí)間（MTBF）增大，因此能顯著(zhù)降低業(yè)主的成本。采用最新的先進(jìn)工況監測方法，能夠減少機械振動(dòng)與磨損程度，延長(cháng)工廠(chǎng)資產(chǎn)的使用壽命，并將計劃外的停工頻率控制在最小。
資產(chǎn)效益
資產(chǎn)效益優(yōu)化（AEO-圖4）就是代表這種方法的一個(gè)實(shí)例。該方法結合了4個(gè)關(guān)鍵因素：維護策略、工作辨識、工作控制與工作執行。雖然最理想的情況是同時(shí)執行全部4項要素，以獲得最好的效果，但是如果受到時(shí)間、金錢(qián)和資源的限制，則可以依次實(shí)現各個(gè)獨立的階段。
計劃中的第一步工作是維護策略，在該階段制定業(yè)務(wù)的目標和目的，評估工廠(chǎng)的危險和風(fēng)險程度，確定最重要的問(wèn)題和優(yōu)先事項是什么。這是創(chuàng )建合適、有效的維護計劃所必需的，它建立起一個(gè)得到認可及審核的公司資產(chǎn)管理策略，該策略能夠在整個(gè)公司范圍內順利傳達。
這些信息可用于第二階段，即工作辨識，該階段收集并分析重要的工廠(chǎng)信息，據此做出決策，并執行設備檢修操作。在該階段有一個(gè)工業(yè)決策支持系統（iDSS）能夠為高級維修工程師們提供寶貴的支持，它根據可用的聯(lián)機相關(guān)工況給出維護建議，允許工程師們利用與資產(chǎn)維護有關(guān)的專(zhuān)家知識。接下來(lái)將工作請求提交給計算機化的維護管理系統（CMMS），以便與其他預先確定的維護計劃和設備檢修措施結合在一起。
第三個(gè)階段是工作控制，它在很大程度上依賴(lài)于第一和第二階段期間確定的優(yōu)先事項和結構，該階段按照任務(wù)的優(yōu)先級別對維護工作進(jìn)行詳細的計劃和安排，考慮的因素包括時(shí)間表、所需工時(shí)、數據反饋和能力要求。該階段的有效計劃與良好的備用件管理、明確的工作計劃以及訓練有素的員工相結合，能使資源得到最有效、最具價(jià)值的利用。
在這三個(gè)階段全部完成之后，可以實(shí)施最后一個(gè)階段，即工作執行，該階段將詳細的工作計劃付諸實(shí)踐，進(jìn)行維護工作。至關(guān)重要的一點(diǎn)是，需要通過(guò)維護后試驗來(lái)收集反饋信息，以便實(shí)現持續改進(jìn)，以及獲得投資的最大回報。
如果公司希望減少維護相關(guān)的成本，并使計劃外停工時(shí)間降至最少，那么必須實(shí)施整體式全納性方法來(lái)管理水及廢水處理廠(chǎng)的維護和資產(chǎn)優(yōu)化事宜。此外，該方法能夠極大地提高工廠(chǎng)和設備的工作效率，在整個(gè)業(yè)務(wù)范圍內建立起高效的溝通機制�？傊�，這是一種適用于工廠(chǎng)維護的可持續發(fā)展方法，它能夠對公司的業(yè)績(jì)和效益產(chǎn)生相當可觀(guān)的長(cháng)期影響。
為了幫助工廠(chǎng)的高級工程師們找到機械失效的的根本原因，并提前制定糾正計劃，升級設備和維護計劃，必須有效地收集和使用資產(chǎn)信息。
利用多種多樣的現有工具和分析軟件包（例如本文之前提及的那些）即可實(shí)現這些信息的收集。最為重要的是，這些信息不僅有利于工藝，而且簡(jiǎn)化了整個(gè)工廠(chǎng)范圍內機械操作工與維修人員以及管理團隊之間的溝通，還有利于在綜合各種信息的基礎之上做出決策。因此，資源可以得到最有效的利用。
收集并記錄關(guān)于公司資產(chǎn)的當前和歷史數據是成功的資產(chǎn)管理計劃的重要組成部分之一。該信息幫助公司得以平衡最大性能與最小及時(shí)維護之間的關(guān)系，從而達到其成本和生產(chǎn)目標。
通過(guò)將基于工況的維護計劃集成到一項單獨的整體策略中，能夠使平均故障間隔時(shí)間（MTBF）增大，因此能顯著(zhù)降低業(yè)主的成本。采用最新的先進(jìn)工況監測方法，能夠減少機械振動(dòng)與磨損程度，延長(cháng)工廠(chǎng)資產(chǎn)的使用壽命，并將計劃外的停工頻率控制在最小。
資產(chǎn)效益
資產(chǎn)效益優(yōu)化（AEO-圖4）就是代表這種方法的一個(gè)實(shí)例。該方法結合了4個(gè)關(guān)鍵因素：維護策略、工作辨識、工作控制與工作執行。雖然最理想的情況是同時(shí)執行全部4項要素，以獲得最好的效果，但是如果受到時(shí)間、金錢(qián)和資源的限制，則可以依次實(shí)現各個(gè)獨立的階段。
計劃中的第一步工作是維護策略，在該階段制定業(yè)務(wù)的目標和目的，評估工廠(chǎng)的危險和風(fēng)險程度，確定最重要的問(wèn)題和優(yōu)先事項是什么。這是創(chuàng )建合適、有效的維護計劃所必需的，它建立起一個(gè)得到認可及審核的公司資產(chǎn)管理策略，該策略能夠在整個(gè)公司范圍內順利傳達。
這些信息可用于第二階段，即工作辨識，該階段收集并分析重要的工廠(chǎng)信息，據此做出決策，并執行設備檢修操作。在該階段有一個(gè)工業(yè)決策支持系統（iDSS）能夠為高級維修工程師們提供寶貴的支持，它根據可用的聯(lián)機相關(guān)工況給出維護建議，允許工程師們利用與資產(chǎn)維護有關(guān)的專(zhuān)家知識。接下來(lái)將工作請求提交給計算機化的維護管理系統（CMMS），以便與其他預先確定的維護計劃和設備檢修措施結合在一起。
第三個(gè)階段是工作控制，它在很大程度上依賴(lài)于第一和第二階段期間確定的優(yōu)先事項和結構，該階段按照任務(wù)的優(yōu)先級別對維護工作進(jìn)行詳細的計劃和安排，考慮的因素包括時(shí)間表、所需工時(shí)、數據反饋和能力要求。該階段的有效計劃與良好的備用件管理、明確的工作計劃以及訓練有素的員工相結合，能使資源得到最有效、最具價(jià)值的利用。
在這三個(gè)階段全部完成之后，可以實(shí)施最后一個(gè)階段，即工作執行，該階段將詳細的工作計劃付諸實(shí)踐，進(jìn)行維護工作。至關(guān)重要的一點(diǎn)是，需要通過(guò)維護后試驗來(lái)收集反饋信息，以便實(shí)現持續改進(jìn)，以及獲得投資的最大回報。
如果公司希望減少維護相關(guān)的成本，并使計劃外停工時(shí)間降至最少，那么必須實(shí)施整體式全納性方法來(lái)管理水及廢水處理廠(chǎng)的維護和資產(chǎn)優(yōu)化事宜。此外，該方法能夠極大地提高工廠(chǎng)和設備的工作效率，在整個(gè)業(yè)務(wù)范圍內建立起高效的溝通機制�？傊�，這是一種適用于工廠(chǎng)維護的可持續發(fā)展方法，它能夠對公司的業(yè)績(jì)和效益產(chǎn)生相當可觀(guān)的長(cháng)期影響。
