CBM應(yīng)用現(xiàn)狀分析夏良華賈希勝1美軍加速實(shí)施基于狀態(tài)的維修隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、人類生產(chǎn)、管理模式的發(fā)展以及在軍事領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，基于狀態(tài)的維修(ConditionBasedMaintenance，CBM)發(fā)展迅速⑴。CBM是一種先進(jìn)的維修方式，是實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備精確維修的重要途徑。為了在分布式、非線性的戰(zhàn)場(chǎng)上向多國(guó)、遠(yuǎn)征、聯(lián)合兵種部隊(duì)提供保障，美軍正在逐步實(shí)現(xiàn)陸軍一體化保障和以網(wǎng)絡(luò)為中心的保障，并實(shí)現(xiàn)聯(lián)合部隊(duì)的互操作、感知與響應(yīng)。其中一個(gè)重要舉措是，美國(guó)陸軍航空兵正在積極發(fā)展增強(qiáng)型基于狀態(tài)的維修(CBM+)，并于2004年11月29日頒布了增強(qiáng)型基于狀態(tài)的維修實(shí)施規(guī)劃，這是陸軍航空維修實(shí)踐和程序四十年來(lái)的一次重大轉(zhuǎn)變。美陸軍航空和導(dǎo)彈司令部(AMCOM)司令詹姆士?菲爾斯貝利少將表示，美軍正加速實(shí)施基于狀態(tài)的維修。CBM+是美軍《維修政策、計(jì)劃和資源概要》報(bào)告中列出的幾個(gè)重要倡議之一，代表了美軍在裝備維修保障中正在進(jìn)行的工作和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。增強(qiáng)型基于狀態(tài)的維修是利用原位診斷功能和原位/離位預(yù)測(cè)功能，對(duì)武器系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并在此基礎(chǔ)上采取適當(dāng)?shù)木S修活動(dòng)，從而提高部件的可靠性，縮減維修工時(shí)，減少意外和事故。在戰(zhàn)略級(jí)，CBM+是指在對(duì)裝備的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)進(jìn)行評(píng)估的基礎(chǔ)上采取一系列維修行動(dòng)。裝備狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)嵌入式傳感器、外部測(cè)量設(shè)備或從便攜式設(shè)備測(cè)試中獲得。從狀態(tài)與使用監(jiān)控系統(tǒng)或便攜式設(shè)備上收集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為預(yù)測(cè)趨勢(shì)和指標(biāo)，這些趨勢(shì)和指標(biāo)能在實(shí)際操作環(huán)境的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)部件何時(shí)出現(xiàn)故障。在企業(yè)(enterprise)級(jí)，這種預(yù)測(cè)性方法能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)先保障，即在部件出現(xiàn)故障之前，提前采辦并交付所需的維修部件。在戰(zhàn)役/戰(zhàn)術(shù)級(jí)，CBM+可將飛機(jī)的狀態(tài)數(shù)據(jù)和使用狀況轉(zhuǎn)化為主動(dòng)維修行動(dòng)，從而使維修人員實(shí)現(xiàn)并保持較高的飛機(jī)使用可用度。增強(qiáng)型基于狀態(tài)的維修是一種有效的任務(wù)規(guī)劃工具。借助于預(yù)兆功能，飛機(jī)可預(yù)測(cè)其剩余的任務(wù)可用度或故障時(shí)間，向指揮官提供有價(jià)值的信息，以使指揮官確定哪些飛機(jī)可用于戰(zhàn)斗，哪些飛機(jī)需要進(jìn)行維修。CBM+的核心目標(biāo)是減少部隊(duì)不必要的負(fù)擔(dān)，同時(shí)改善或延長(zhǎng)部件的壽命，使部件從定期更換轉(zhuǎn)變?yōu)楸匾獣r(shí)才更換。上述轉(zhuǎn)變除了要提高裝備的可靠性、可用性和維修性外，還要在處于戰(zhàn)爭(zhēng)狀態(tài)時(shí)確保武器系統(tǒng)的安全。CBM+的最終效果是通過(guò)一體化保障提高飛機(jī)的使用可用度，也就是減少對(duì)無(wú)故障跡象部件的不必要替換；縮減維修工時(shí)；降低使用與保障費(fèi)用。其真正價(jià)值在于減少或消除非計(jì)劃性維修，并通過(guò)減少用戶等待時(shí)間和多余的庫(kù)存來(lái)縮減保障規(guī)模。CBM工作的起點(diǎn)是對(duì)性能不穩(wěn)定的部件的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，隨著工作的進(jìn)展，最終使其轉(zhuǎn)化為性能穩(wěn)定的部件。增強(qiáng)型基于狀態(tài)的維修是主動(dòng)的預(yù)測(cè)性的維修，依靠自動(dòng)化的嵌入式或便攜式數(shù)據(jù)收集傳感器來(lái)收集數(shù)據(jù)，允許維修人員在盡量不影響使用和操作的前提下規(guī)劃、安排、實(shí)施必需的供應(yīng)和維修活動(dòng)，是在有跡象表明需要維修的情況下才實(shí)施維修。美國(guó)陸軍計(jì)劃到2015年完成向CBM的轉(zhuǎn)變，而菲爾斯貝利將軍希望到2011年就能在陸軍航空和導(dǎo)彈中廣泛落實(shí)CBM。保守分析顯示，僅在未來(lái)的第III批阿帕奇直升機(jī)的10個(gè)部件上實(shí)施CBM，每年就可以為陸軍節(jié)約41494個(gè)維修工時(shí)。菲爾斯貝利透露，美國(guó)陸軍未來(lái)5年的CBM預(yù)算費(fèi)用為1.25億美元，已經(jīng)在其阿帕奇和黑鷹機(jī)隊(duì)的某些部件中采納了基于狀態(tài)的維修。另外，據(jù)報(bào)道［5］，由西科斯基公司研制的黑鷹直升機(jī)已經(jīng)裝備了古德里奇公司的狀態(tài)與使用監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飛機(jī)部件的狀況。它由32個(gè)傳感器組成，負(fù)責(zé)收集來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和旋翼等運(yùn)動(dòng)零部件的數(shù)據(jù)。所收集的數(shù)據(jù)被傳送給機(jī)上處理器，并最終存儲(chǔ)到一張PCMCIA卡上。飛機(jī)降落后，機(jī)械師將卡取下，插入一個(gè)膝上型電腦，然后診斷或預(yù)計(jì)問(wèn)題并安排維修工作計(jì)劃。據(jù)稱，借助該系統(tǒng)，部隊(duì)能預(yù)計(jì)整個(gè)機(jī)隊(duì)的零部件的趨勢(shì)，而且能夠更好地預(yù)計(jì)戰(zhàn)場(chǎng)上所需。有美軍官員建議陸軍和國(guó)防部必須根據(jù)系統(tǒng)在戰(zhàn)斗條件下所收集的數(shù)據(jù)決定是否放棄過(guò)去采用的大修零部件更換間隔時(shí)間方式，代之以基于狀態(tài)的零部件更換方式。這將是美陸軍維修方式的重大轉(zhuǎn)變。美國(guó)陸軍航空兵CBM+的未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)包括：完善故障診斷功能。使原位嵌入式診斷功能不斷完善，以減少故障識(shí)別和故障原因分析中的不確定因素。（2） 開發(fā)嵌入式故障預(yù)測(cè)功能。利用成熟的診斷功能來(lái)開發(fā)故障預(yù)測(cè)算法，并將算法嵌入到飛機(jī)平臺(tái)維修環(huán)境中，這樣，武器系統(tǒng)便可以預(yù)測(cè)未來(lái)的故障并能計(jì)算剩余的使用壽命。（3） 實(shí)現(xiàn)對(duì)部件使用、消耗和可用度數(shù)據(jù)的端對(duì)端可視化。近實(shí)時(shí)地將數(shù)據(jù)從武器系統(tǒng)維修人員傳輸?shù)礁骷?jí)保障人員，以實(shí)現(xiàn)對(duì)備件的主動(dòng)定購(gòu)和采辦，以及向指揮官提供準(zhǔn)確的決策支持信息。（4） 推動(dòng)CBM+的主要技術(shù)包括：通用保障操作環(huán)境（CLOE）；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)；狀態(tài)使用監(jiān)控系統(tǒng)；自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和零件標(biāo)識(shí)技術(shù)；平臺(tái)結(jié)構(gòu)識(shí)別數(shù)據(jù)；嵌入式指揮、控制與通信設(shè)備（EC3）；便攜式維修輔助設(shè)備等。2CBM技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用在維修工作中，主要包括以下幾種維修方式：事后維修（FDM）、定期維修（TBM）和狀態(tài)維修（CBM）［9］。事后維修（FDM）是設(shè)備運(yùn)行直到發(fā)生故障而停機(jī)后才進(jìn)行的維修［7］。定期維修（TBM）也稱作周期性預(yù)防維修，是為降低故障發(fā)生率和部件的功能衰退，根據(jù)預(yù)先確定的時(shí)間間隔或指定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的維修。狀態(tài)監(jiān)測(cè)維修（CBM）也稱作計(jì)劃性預(yù)測(cè)維修［8］,是基于實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)評(píng)估設(shè)備狀態(tài)的一系列維修活動(dòng)。實(shí)現(xiàn)CBM，必須包括三方面的內(nèi)容：狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷與狀態(tài)維修。狀態(tài)維修是狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷的最終目的。代替主觀判斷，CBM通過(guò)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的客觀分析和在維修過(guò)程中采用動(dòng)態(tài)控制和管理，有效地減少了維修活動(dòng)中的不確定性。根據(jù)統(tǒng)計(jì)［3］，采用狀態(tài)維修后，可使大小修費(fèi)用減少25%?50%，維修工作量減少40%?70%。CBM系統(tǒng)的發(fā)展主要是基于以下幾個(gè)方面的最新成果［1］：（1）材料故障機(jī)制的研究；（2）狀態(tài)監(jiān)控與維修技術(shù)；（3）故障診斷和預(yù)測(cè)軟件；（4）廣泛被接受的通信協(xié)議；（5）信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及維修軟件的應(yīng)用。此外，G.Vachtsevanos和P.Wang指出：模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等理論和技術(shù)也被用于CBM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以提高系統(tǒng)的性能。這里需要著重強(qiáng)調(diào)的是狀態(tài)監(jiān)控與維修技術(shù)。目前，狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)在軍事及工業(yè)部門正在取得廣泛的應(yīng)用。狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)的不斷完善提高了軍事裝備和民用設(shè)備的可用度，降低了生產(chǎn)線的非計(jì)劃停機(jī)次數(shù)及時(shí)間。無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，對(duì)狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)的研究仍然是維修領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題⑵。狀態(tài)維修技術(shù)早在60年代歐美國(guó)家就開始了研究，目前已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、冶金、汽車及電力等工業(yè)，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)狀態(tài)維修后，可使故障率降低75%,大小修費(fèi)用降低25%?50%［3］。文獻(xiàn)⑷報(bào)道，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)維修后，使維修費(fèi)用降低40%?70%。此外，企業(yè)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)維修后，可以使重要設(shè)備故障停車臺(tái)次下降95%,可以減少維修次數(shù)、延長(zhǎng)生產(chǎn)周期。在我國(guó)，羅克韋爾新一代設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)落戶武鋼［6］。羅克韋爾自動(dòng)化公司投入三年多時(shí)間研發(fā)、并率先在業(yè)界推出的EntekXM新一代設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)憑借對(duì)關(guān)鍵設(shè)備振動(dòng)狀況的有效監(jiān)測(cè)及運(yùn)行危害預(yù)警方面的出色表現(xiàn)——成功通過(guò)了武漢鋼鐵集團(tuán)公司的測(cè)試試用，產(chǎn)品包括XM120、XM441、1900傳感器、9200傳感器及相關(guān)軟件，用于對(duì)武鋼第二熱軋廠及燒結(jié)廠主要風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)。由于采用了業(yè)界流行的模塊化設(shè)計(jì)、并基于開放工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，EntekXM系列在機(jī)械設(shè)備，尤其是高速運(yùn)轉(zhuǎn)和關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和保護(hù)方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，是理想的保護(hù)產(chǎn)品，被譽(yù)為關(guān)鍵設(shè)備的'保護(hù)傘”。與傳統(tǒng)的基于框架模式的系統(tǒng)相比，新一代的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能更好的使設(shè)備免于劇烈振動(dòng)以及由于過(guò)度振動(dòng)而造成的傷害，避免不必要的生產(chǎn)停頓和設(shè)備損耗，并將相關(guān)信號(hào)數(shù)據(jù)與現(xiàn)有自控系統(tǒng)集成。該監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于制造型企業(yè)生產(chǎn)線的關(guān)鍵環(huán)節(jié)如泵、渦輪、馬達(dá)等裝備上。隨著設(shè)備自動(dòng)化和復(fù)雜性程度增加，提高關(guān)鍵設(shè)備的有效性和維修性至關(guān)重要，傳統(tǒng)維修方式日益暴露出其局限性，設(shè)備的故障后果、停機(jī)損失、維修費(fèi)用日益被人們重視和關(guān)注，迫切需要隨時(shí)掌握設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)，以保證其發(fā)揮應(yīng)有的功能和效能。因此，現(xiàn)代化企業(yè)以及軍事部門越來(lái)越重視CBM的作用。盡管CBM是最近才迅猛發(fā)展的維修方式,許多現(xiàn)代自動(dòng)化工廠已經(jīng)意識(shí)到，在提高工廠的有效性和降低設(shè)備的不確定性方面，CBM比傳統(tǒng)的維修方式更為有效。CBM的發(fā)展趨勢(shì)主要集中在以下三個(gè)方面：(1)CBM智能預(yù)測(cè)決策；(2)遠(yuǎn)程智能維修；(3)無(wú)線智能CBM。3CBM智能預(yù)測(cè)決策CBM的關(guān)鍵是維修智能化。它對(duì)于那些致力于推進(jìn)使用效率及企業(yè)優(yōu)勢(shì)的業(yè)務(wù)智能化系統(tǒng)是必不可少的。在制造或生產(chǎn)設(shè)備中經(jīng)常用到如下四個(gè)類型的系統(tǒng)⑴：（1）控制及使用系統(tǒng)；（2）監(jiān)控系統(tǒng)；（3）維修系統(tǒng)；（4）管理系統(tǒng)。每個(gè)系統(tǒng)的成功確保了企業(yè)的成功。維修智能化的中心是決策支持。維修決策支持是狀態(tài)監(jiān)測(cè)與狀態(tài)維修之間的橋梁，它還是實(shí)現(xiàn)減少停機(jī)時(shí)間、優(yōu)化備件儲(chǔ)存、平衡工作范圍和減少擁有費(fèi)用等業(yè)務(wù)目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)力量。CBM智能預(yù)測(cè)決策過(guò)程主要包括設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備狀態(tài)評(píng)估和設(shè)備狀態(tài)維修決策。（1） 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)跟蹤而進(jìn)行的采集、識(shí)別、分類和解譯的活動(dòng)。機(jī)械設(shè)備的大多數(shù)故障，在其發(fā)生前都會(huì)有某些征兆，其相應(yīng)的參數(shù)會(huì)發(fā)生一系列的變化。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)就是用儀器監(jiān)測(cè)能表示設(shè)備狀態(tài)好壞的參數(shù)，這些狀態(tài)參數(shù)應(yīng)能真正表明設(shè)備故障狀態(tài)，例如機(jī)械的振動(dòng)、動(dòng)靜部件的碰磨、金屬材料的磨蝕、轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力等。目前已開發(fā)的監(jiān)測(cè)技術(shù)種類極多，按其監(jiān)測(cè)的征兆可分為以下幾類［10］:①動(dòng)力學(xué)效應(yīng)：監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)部件以振動(dòng)波、脈沖波和聲波等形式散發(fā)的異常能量。②顆粒效應(yīng)：監(jiān)測(cè)大小和形狀各異的離散顆粒在部件或組件運(yùn)行環(huán)境中的變化。③化學(xué)效應(yīng)：監(jiān)測(cè)化學(xué)元素釋放到環(huán)境中的數(shù)量變化。④物理效應(yīng)：監(jiān)測(cè)設(shè)備外觀和結(jié)構(gòu)尺寸的物理變化。⑤溫度效應(yīng)：監(jiān)測(cè)設(shè)備本身由于溫度升高所造成的故障。⑥電學(xué)效應(yīng)：監(jiān)測(cè)電阻、導(dǎo)電性和電位等，以便確定故障。通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)反映設(shè)備狀態(tài)變化的預(yù)警參數(shù)，就可以獲得故障初期的信息。只要設(shè)備運(yùn)行良好，沒(méi)有因故障出現(xiàn)而發(fā)生狀態(tài)變化，通過(guò)相關(guān)公式和運(yùn)算法則計(jì)算出的狀態(tài)參數(shù)就應(yīng)該保持恒定。在現(xiàn)代自動(dòng)化工廠，有三種基本狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法［9］：①手動(dòng)檢查；②便攜式狀態(tài)監(jiān)測(cè)；③在線自動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。在CBM智能預(yù)測(cè)決策過(guò)程中，設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的解譯和利用至關(guān)重要。設(shè)備狀態(tài)分析一般包括：①設(shè)備狀態(tài)鑒定；②設(shè)備狀態(tài)分類；③設(shè)備狀態(tài)解譯。（2） 設(shè)備狀態(tài)評(píng)估設(shè)備狀態(tài)評(píng)估主要包括兩個(gè)方面：智能狀態(tài)故障診斷和設(shè)備性能衰退趨勢(shì)預(yù)測(cè)。它的主要目的有：①查明隱患和初期異常；②鑒定和定位故障根源；③預(yù)測(cè)設(shè)備剩余壽命。智能狀態(tài)故障診斷是一種對(duì)設(shè)備安全和性能狀況決策的過(guò)程，主要任務(wù)是探察設(shè)備異常狀態(tài)、識(shí)別癥狀、分析癥狀信息和確定影響生產(chǎn)的故障原因。智能狀態(tài)故障診斷特別適用于復(fù)雜情況，分為三種基本類別：案例故障診斷、標(biāo)準(zhǔn)故障診斷和模型故障診斷。常用的故障診斷方法有[11]:①模式識(shí)別診斷法；②參數(shù)辯識(shí)診斷法；③故障樹故障診斷法；④模糊診斷法；⑤神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法；⑥專家系統(tǒng)故障診斷方法。設(shè)備性能衰退趨勢(shì)預(yù)測(cè)通過(guò)預(yù)告與設(shè)備性能衰退相關(guān)的癥狀信息而實(shí)現(xiàn)有計(jì)劃的維修活動(dòng)。一旦某個(gè)部件被診斷為初始故障源，設(shè)備性能衰退趨勢(shì)預(yù)測(cè)可以通過(guò)內(nèi)嵌的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANNs)評(píng)定有缺陷部件的剩余壽命和失效程度。由于ANNs在非線性時(shí)間數(shù)列趨勢(shì)預(yù)測(cè)中的潛在能力，它可以被用作一種決策支持工具。在設(shè)備嚴(yán)重停機(jī)事故發(fā)生之前，利用它可有足夠的時(shí)間制訂矯正性維修計(jì)劃。循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RNNs)是一種在網(wǎng)絡(luò)布局中存在閉環(huán)的反饋性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它可以連續(xù)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，這些信息可以在預(yù)測(cè)中得以利用。(3)設(shè)備狀態(tài)維修決策設(shè)備狀態(tài)維修決策的目的是為了解決維修過(guò)剩和維修不足這對(duì)矛盾，并能夠根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)地安排預(yù)防性維修。什么時(shí)候維修、維修什么部位，要根據(jù)故障性質(zhì)及其發(fā)展趨勢(shì)而定。在狀態(tài)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行故障診斷后，很容易確定故障原因，但是在確定具體維修時(shí)間時(shí)，不能只根據(jù)一個(gè)部件的故障而定，而要綜合考慮全體部件的狀態(tài)，即把所有部件狀態(tài)均列入一個(gè)運(yùn)行維修網(wǎng)絡(luò)圖，維修人員根據(jù)運(yùn)行維修網(wǎng)絡(luò)圖，按設(shè)備重要程度、故障性質(zhì)及部位綜合考慮安排維修計(jì)劃，然后，按計(jì)劃進(jìn)行相應(yīng)的維修。CBM智能預(yù)測(cè)決策支持系統(tǒng)可以在不干擾正常操作的情況下，支持維修決策，即應(yīng)該什么時(shí)候和在什么部位對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修。當(dāng)設(shè)備在正常狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，只需進(jìn)行例行維護(hù)。當(dāng)被監(jiān)視的設(shè)備預(yù)警參數(shù)指示設(shè)備處于功能衰退狀態(tài)，并有可能導(dǎo)致功能性失效，故障發(fā)展趨勢(shì)分析系統(tǒng)應(yīng)被啟動(dòng)以分析可能出現(xiàn)的問(wèn)題。在這種情況下，不需要執(zhí)行特殊的維修活動(dòng)，但應(yīng)該加強(qiáng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)以避免緊急情況出現(xiàn)。當(dāng)被監(jiān)測(cè)的參數(shù)超出預(yù)先規(guī)定的水平，警報(bào)將被激活，首先到案例診斷系統(tǒng)，自動(dòng)從歷史檔案中提取故障原因及

解決辦法。如果警報(bào)狀態(tài)是一種檔案庫(kù)中沒(méi)有的新情況，系統(tǒng)將會(huì)激活標(biāo)準(zhǔn)或模型診斷系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷。當(dāng)狀態(tài)預(yù)警參數(shù)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的保護(hù)水平時(shí)，設(shè)備系統(tǒng)就會(huì)突然或幾乎完全停機(jī)，這是設(shè)備出現(xiàn)重大故障的結(jié)果。在這種情況下，緊急性搶修活動(dòng)將被執(zhí)行。4遠(yuǎn)程智能維修隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，遠(yuǎn)程智能維修越來(lái)越得到研究人員的重視。遠(yuǎn)程智能維修利用互聯(lián)網(wǎng)，使維修機(jī)構(gòu)和人員能夠通過(guò)安全的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)施解決遠(yuǎn)程設(shè)備遇到的維修問(wèn)題，達(dá)到降低維修費(fèi)用、縮短設(shè)備的停工待修時(shí)間和修理時(shí)間、提高維修效率的目的。遠(yuǎn)程智能維修使各地的維修專家可以同時(shí)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)會(huì)診，生產(chǎn)管理層也可以在任何時(shí)間任何地方了解到設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而做出相應(yīng)的生產(chǎn)和維修決策。這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備全生命周期進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控設(shè)備性能衰退，在性能衰退時(shí)規(guī)劃維修時(shí)間，避免工作時(shí)突然停機(jī)，讓設(shè)備始終處于近零故障運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。遠(yuǎn)程智能維修如圖1所示。囂卡信=罡制智能該斷系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)處理和接口模塊Internet 囂卡信=罡制智能該斷系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)處理和接口模塊Internet 圖1遠(yuǎn)程智能維修示意圖在圖1中，安裝在設(shè)備中的各種傳感器采集原始數(shù)據(jù)，在狀態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)處理和接口模塊中進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析處理，其結(jié)果經(jīng)由Internet網(wǎng)絡(luò)送達(dá)遠(yuǎn)程的維修中心主控系統(tǒng)。該中心的智能診斷系統(tǒng)對(duì)送來(lái)的數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)在中心數(shù)據(jù)庫(kù)里的歷史數(shù)據(jù)作縱向比較，同時(shí)和其他同類產(chǎn)品的數(shù)據(jù)作橫向比較，如果比較結(jié)果正常則將數(shù)據(jù)送中心數(shù)據(jù)庫(kù)存檔，否則對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或Bayes原因概率理論推導(dǎo)出設(shè)備性能衰退的原因，并將結(jié)果通知智能維修系統(tǒng)。智能維修系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備所處的性能階段形成維修方案和具體維修措施，對(duì)于簡(jiǎn)單的維修措施，可以直接通過(guò)狀態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)處理和接口模塊對(duì)其解碼并進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的控制與模式調(diào)整，復(fù)雜的維修活動(dòng)可以通知現(xiàn)場(chǎng)維修人員進(jìn)行操作。如果現(xiàn)場(chǎng)安裝有攝像機(jī)，維修中心還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)指揮。同時(shí)智能維修系統(tǒng)也將結(jié)果通知設(shè)計(jì)和制造部門以使其改善產(chǎn)品性能。其中狀態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)處理和接口模塊的作用是實(shí)時(shí)采集安裝在設(shè)備中的多個(gè)；遠(yuǎn)程智能維修是隨著高技術(shù)設(shè)備的大量使用和計(jì)算機(jī)網(wǎng)；遠(yuǎn)程智能維修系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集處理、狀態(tài)識(shí)別自；5無(wú)線智能CBM；CBM系統(tǒng)通常有兩種配置方式：（1）局域CBM（；在大多數(shù)CBM案例中，通常是一個(gè)技術(shù)員定期（每月；為了及時(shí)檢測(cè)出設(shè)備的故障，我們可以使用數(shù)據(jù)采集器；（2）從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總費(fèi)用低；無(wú)處理和接口模塊的作用是實(shí)時(shí)采集安裝在設(shè)備中的多個(gè)傳感器的信息數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行特征值抽取和初步分析評(píng)價(jià)，預(yù)處理結(jié)果通過(guò)嵌入式網(wǎng)絡(luò)模塊上傳給遠(yuǎn)程維修中心。同時(shí)對(duì)突然發(fā)生的故障自維護(hù)和向遠(yuǎn)程使用者報(bào)警。另一方面它可接收通過(guò)嵌入式網(wǎng)絡(luò)模塊傳遞來(lái)的遠(yuǎn)程控制信息，經(jīng)過(guò)預(yù)編譯和格式轉(zhuǎn)換后形成設(shè)備控制器能夠識(shí)別的格式，然后送達(dá)設(shè)備控制器以使其做出規(guī)定的狀態(tài)變化和模式調(diào)整。嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口模塊是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和遠(yuǎn)程維修中心之間的信息傳輸接口，承擔(dān)著信息發(fā)送和接收的任務(wù)。遠(yuǎn)程智能維修是隨著高技術(shù)設(shè)備的大量使用和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的不斷發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的一種先進(jìn)的維修手段，它將現(xiàn)代通信技術(shù)、信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及多媒體技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備維修領(lǐng)域，使得信息的獲取、顯示、存儲(chǔ)、處理以及設(shè)備的實(shí)際修理更為方便、快捷、精確和可靠，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備維修信息的數(shù)字化、匯總的自動(dòng)化、傳遞的網(wǎng)絡(luò)化、決策的智能化。遠(yuǎn)程智能維修系統(tǒng)與傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)相比具有以下特點(diǎn)［12］：（1）實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的移動(dòng)，從而改變了一旦設(shè)備發(fā)生故障，診斷人員就疲于奔命的被動(dòng)局面；（2）增加了用于遠(yuǎn)程故障診斷的Web服務(wù)器，可與該技術(shù)領(lǐng)域力量較強(qiáng)的設(shè)備生產(chǎn)單位、科研院所以及有關(guān)技術(shù)支持單位建立的故障分析診斷中心互聯(lián)，建立一種協(xié)作關(guān)系，共同為系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù)；（3）克服了地域障礙，用戶發(fā)出故障診斷請(qǐng)求后，可以在較短的時(shí)間內(nèi)調(diào)動(dòng)服務(wù)器的所有技術(shù)資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的診斷和維修指導(dǎo)；（4）具有豐富的診斷數(shù)據(jù)庫(kù)和診斷知識(shí)庫(kù)，提高了診斷智能，并通過(guò)多手段、多專家協(xié)同對(duì)故障進(jìn)行會(huì)診，可以大大提高故障診斷的準(zhǔn)確性和可靠性。遠(yuǎn)程智能維修系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集處理、狀態(tài)識(shí)別自動(dòng)化；能夠?qū)崟r(shí)顯示、打印輸出分析結(jié)果；設(shè)備故障能自動(dòng)報(bào)警并對(duì)故障性質(zhì)、程度、部位及趨勢(shì)做出診斷；能將大量文檔資料儲(chǔ)存起來(lái)，供有關(guān)人員查閱歷史數(shù)據(jù)，為運(yùn)行人員和管理人員提供可靠的決策依據(jù)。專家系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得遠(yuǎn)程智能維修系統(tǒng)更加智能化，它將專家的寶貴經(jīng)驗(yàn)與思想方法同計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)、運(yùn)算、分析能力相結(jié)合，能模擬專家的推理判斷和思維過(guò)程，解決狀態(tài)識(shí)別、診斷決策中的各種復(fù)雜問(wèn)題。因此，建立設(shè)備遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)和智能維修系統(tǒng)，對(duì)發(fā)揮整體技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高維修保障效能，具有重要作用，必將成為未來(lái)維修工作的重要實(shí)施手段。5無(wú)線智能CBMCBM系統(tǒng)通常有兩種配置方式：（1）局域CBM（LocalisedCBM）:通過(guò)維修工程師（技術(shù)員）或操作員承擔(dān)鄰近被監(jiān)測(cè)部件的維修任務(wù)，是獨(dú)立的預(yù)防性維修活動(dòng)。為了確定被監(jiān)測(cè)部件的狀態(tài)，需要定期獲取和記錄CBM數(shù)據(jù)，然后確定設(shè)備的部件狀態(tài)是否可以被接受。（2）遠(yuǎn)程CBM（RemoteCBM）:該系統(tǒng)可以單獨(dú)使用或與其它商業(yè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)使用。包括在可疑部件的鄰近地點(diǎn)監(jiān)測(cè)部件的狀態(tài)。InternetCBM為遠(yuǎn)程CBM提供了全球遠(yuǎn)程能力，使得當(dāng)職工遠(yuǎn)離工廠（甚至在海外）時(shí)仍然可以監(jiān)測(cè)設(shè)備的狀態(tài)。在大多數(shù)CBM案例中，通常是一個(gè)技術(shù)員定期（每月或每個(gè)季度）使用數(shù)據(jù)采集器（datacollector）到各處采集數(shù)據(jù)［1］，采集的數(shù)據(jù)包括機(jī)械振動(dòng)、溫度、油類標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)轉(zhuǎn)速度等，然后使用趨勢(shì)分析軟件評(píng)估設(shè)備的健康狀況一一設(shè)備有無(wú)故障及故障嚴(yán)重程度。然而，使用數(shù)據(jù)采集器采集數(shù)據(jù)的頻率受到技術(shù)員的時(shí)間限制、預(yù)算削減和人為錯(cuò)誤等約束。除了預(yù)先的數(shù)據(jù)采集硬件、軟件和培訓(xùn)費(fèi)用外，還存在持續(xù)的費(fèi)用用于技術(shù)員沿著運(yùn)轉(zhuǎn)路線采集數(shù)據(jù)。為了及時(shí)檢測(cè)出設(shè)備的故障，我們可以使用數(shù)據(jù)采集器每日監(jiān)測(cè)關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)，但運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用大大增加。如果按平均時(shí)間間隔30天進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，那么有些設(shè)備故障就不能及時(shí)被檢測(cè)出來(lái)，由于設(shè)備故障以及故障被檢測(cè)出后設(shè)備迅速退化造成的經(jīng)濟(jì)損失可能更加巨大。因此，CBM的下一步發(fā)展是在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（onlinesurveillancesystem）。與數(shù)據(jù)采集器相比在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）能夠提供更頻繁的設(shè)備狀態(tài)信息；（2）從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總費(fèi)用低。盡管在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的初始安裝費(fèi)用高，但它們的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用相當(dāng)平穩(wěn)，與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量和監(jiān)測(cè)頻率無(wú)關(guān)。而使用數(shù)據(jù)采集器監(jiān)測(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用與采集點(diǎn)的數(shù)量和每天測(cè)量的次數(shù)成正比。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用于監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的已知故障、設(shè)備是否超出最初設(shè)計(jì)的運(yùn)轉(zhuǎn)和記錄即時(shí)的設(shè)備故障歷史等。大多數(shù)制造業(yè)設(shè)備由于價(jià)格昂貴、安裝困難和系統(tǒng)復(fù)雜，所以不能完全實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。最常見(jiàn)的是將在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于設(shè)備關(guān)鍵部件上。無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)比有線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的費(fèi)用更加合適，具有更低安裝費(fèi)用，只需安裝必要的電纜，即用堅(jiān)固電線將傳感器和無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)集線器連接起來(lái)。無(wú)線智能CBM”意味著一個(gè)CBM系統(tǒng)不需要人介入就能理解狀態(tài)信息并做出決策，技術(shù)基礎(chǔ)包括：（1）使用智能技術(shù)構(gòu)造的傳感器（聰明傳感器），該傳感器能夠傳送充足、優(yōu)質(zhì)的信息；（2）可重新設(shè)計(jì)編程的在線傳感器，當(dāng)能夠被檢測(cè)出的、可識(shí)別的模式發(fā)生改變時(shí)，可編程對(duì)該傳感器裝配新的規(guī)則；（3）用于對(duì)解譯的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析的運(yùn)算規(guī)則、模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，這些方法能夠?qū)Ρ槐O(jiān)測(cè)設(shè)備的故障可能性做出判斷；（4）能夠提供代理數(shù)據(jù)以替代將要發(fā)生故障或已發(fā)生故障的傳感器的人工智能算法。無(wú)線智能CBM系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一是無(wú)線傳感器。無(wú)線傳感器在以下場(chǎng)合具有顯著優(yōu)點(diǎn)：（1）采集設(shè)備中難以接近部件的狀態(tài)數(shù)據(jù)；（2）采集電力復(fù)雜環(huán)境中的狀態(tài)數(shù)據(jù)；（3）采集移動(dòng)應(yīng)用設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)。對(duì)于無(wú)線智能CBM系統(tǒng)，傳感器節(jié)點(diǎn)必須即插即用并具備異構(gòu)聯(lián)網(wǎng)性能。這樣，另外的傳感器節(jié)點(diǎn)易于加入系統(tǒng)，并允許迅速地重新分配已存在的節(jié)點(diǎn)。此外，連接到主機(jī)、用于從無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中接收信息的收發(fā)器也必須容易使用和安裝。無(wú)線智能CBM系統(tǒng)的無(wú)線電接收裝置從物理層開始，是信息的發(fā)射機(jī)和接受器。通信協(xié)議構(gòu)建于物理層的上部，定義了如何打包、發(fā)送和加密信息，以及如何控制錯(cuò)誤校驗(yàn)和修正。最上層是應(yīng)用層，該層定義了哪些信息必須通過(guò)通信協(xié)議后才能被傳送以及一旦被剝奪協(xié)議時(shí)怎樣處理接收的信息。一些公司已經(jīng)研制出了先進(jìn)的遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)［1］，例如Wilcoxon的BlueLynx和OceanaSensor的ICHM20/20。此外，Rockwell有了HiDRA，以及SKF發(fā)展了它的無(wú)線系統(tǒng)。應(yīng)用無(wú)線智能CBM系統(tǒng)，頻繁的狀態(tài)監(jiān)測(cè)將改變工廠制定的維修和生產(chǎn)決策方案。通過(guò)數(shù)千個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)設(shè)備（包括一些正在形成故障的系統(tǒng)）的狀態(tài)，并通過(guò)智能故障診斷軟件分析所收集的狀態(tài)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)，就能夠預(yù)測(cè)出故障部件的剩余壽命。當(dāng)該部件處于最小破壞狀態(tài)時(shí)，工廠就能夠根據(jù)維修和生產(chǎn)情況確定停工期，使得過(guò)