據(jù)估計(jì)，由于計(jì)劃外停機(jī)，工業(yè)制造商每年要承擔(dān)高達(dá)500億美元的成本，維護(hù)費(fèi)用占總生產(chǎn)成本的15％至40％。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清楚地說(shuō)明了為什么預(yù)測(cè)性維護(hù)是工業(yè)4.0時(shí)代討論最多的話題。通過(guò)有針對(duì)性的方法提前預(yù)測(cè)和預(yù)防嚴(yán)重故障的能力，有望大大提高設(shè)備的正常運(yùn)行時(shí)間，同時(shí)降低維護(hù)成本。

持續(xù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)在預(yù)測(cè)性維護(hù)實(shí)踐中起著重要作用，而關(guān)鍵的監(jiān)測(cè)參數(shù)是振動(dòng)。設(shè)備振動(dòng)揭示了對(duì)多個(gè)組件問(wèn)題的重要見(jiàn)解，這些問(wèn)題可能會(huì)降低流程質(zhì)量并最終導(dǎo)致生產(chǎn)停工。在深入探討振動(dòng)監(jiān)測(cè)的基本知識(shí)之前，讓我們快速了解一下預(yù)測(cè)性維護(hù)對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的價(jià)值。

工業(yè)4.0中的預(yù)測(cè)性維護(hù)

由于計(jì)劃外停機(jī)成本比計(jì)劃內(nèi)停機(jī)成本高得多，因此預(yù)防性維護(hù)已成為幾十年來(lái)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。然而，僅僅為了謹(jǐn)慎而進(jìn)行的冗余維護(hù)活動(dòng)也不是一個(gè)最佳方法。一項(xiàng)研究表明，高達(dá)一半的預(yù)防性維護(hù)費(fèi)用被浪費(fèi)掉了，這直接影響到了企業(yè)的利潤(rùn)。更不用說(shuō)，只有20%的機(jī)器故障與使用壽命有關(guān)，而其他80%的機(jī)器故障是偶發(fā)事件。因此，一個(gè)基于常規(guī)的維護(hù)方案并不一定能保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。

預(yù)測(cè)性維護(hù)通過(guò)持續(xù)監(jiān)測(cè)和分析機(jī)器健康狀況來(lái)主動(dòng)診斷和預(yù)測(cè)故障，從而克服了這些缺陷。作為工業(yè)4.0革命的核心支柱，預(yù)測(cè)性維護(hù)利用新一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)收集機(jī)器內(nèi)部所有事件的數(shù)據(jù)。將豐富的實(shí)時(shí)和歷史資產(chǎn)數(shù)據(jù)與機(jī)器學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)分析相結(jié)合，可以有效地研究和確定不同的故障類型及其根本原因和之前的癥狀。一旦設(shè)備出現(xiàn)危險(xiǎn)信號(hào)，就可以安排檢查和維修，以避免災(zāi)難性停機(jī)事件發(fā)生。

與預(yù)防性維護(hù)相反，預(yù)測(cè)性維護(hù)利用有關(guān)實(shí)際資產(chǎn)績(jī)效的大量數(shù)據(jù)，而不是推測(cè)的定期計(jì)劃。這消除了過(guò)度檢修和由此導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間，同時(shí)仍可確保無(wú)縫且可靠的設(shè)備運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)最佳的產(chǎn)量。據(jù)德勤稱，預(yù)測(cè)性維護(hù)平均可將生產(chǎn)效率提高25％，將故障減少70％，并將維護(hù)成本降低25％。適當(dāng)?shù)木S護(hù)還有助于延長(zhǎng)資產(chǎn)的使用壽命。

一家制藥制造廠在泵、電機(jī)和風(fēng)扇上安裝了振動(dòng)傳感器，在疏水閥、過(guò)濾器和暖通空調(diào)管道上安裝了一系列其他傳感器。結(jié)果是：

▲提高了設(shè)備的可靠性，在頭兩個(gè)月內(nèi)發(fā)現(xiàn)了31個(gè)問(wèn)題

▲停機(jī)時(shí)間從29％減少到9％

▲預(yù)防性維護(hù)的間隔時(shí)間增加了2倍

該制藥廠在2019年上半年實(shí)現(xiàn)了零停機(jī)時(shí)間（與前一年的四次停機(jī)事件相比）。新的維護(hù)策略還將軸承和皮帶故障時(shí)間延長(zhǎng)至每六個(gè)月一次，而之前的時(shí)間為48天。

預(yù)測(cè)性維護(hù)是對(duì)傳統(tǒng)預(yù)防性維護(hù)方法的改進(jìn)，因?yàn)樗兄诩皶r(shí)預(yù)防故障，使您可以對(duì)工作進(jìn)行優(yōu)先排序，僅處理必要的維護(hù)和修理，甚至可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

預(yù)測(cè)性維護(hù)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)

對(duì)于廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備來(lái)說(shuō)，振動(dòng)即使不是即將發(fā)生故障的首要指標(biāo)，也是其中之一。振動(dòng)強(qiáng)度的不必要增加會(huì)對(duì)部件產(chǎn)生有害的力，從而危及設(shè)備的使用壽命和質(zhì)量。如果不及時(shí)干預(yù)，設(shè)備故障和流程關(guān)閉是不可避免的。

配備傳感器（如加速計(jì)）的機(jī)器可以讓制造商隨時(shí)掌握振動(dòng)模式的任何變化。持續(xù)監(jiān)測(cè)非常有益，因?yàn)檎駝?dòng)問(wèn)題通常不會(huì)升級(jí)并導(dǎo)致設(shè)備損壞。通過(guò)在早期階段密切監(jiān)控和檢測(cè)趨勢(shì)，技術(shù)人員將有足夠的時(shí)間在故障發(fā)生前進(jìn)行應(yīng)對(duì)。

無(wú)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)

雖然振動(dòng)傳感器在工業(yè)環(huán)境中并不是新鮮事物，但較舊的傳感器類型通常是基于有線的，因此部署流程繁雜且昂貴。因此，它們的適用性通常僅限于高價(jià)值的關(guān)鍵資產(chǎn)。另一種收集振動(dòng)數(shù)據(jù)的方法是讓技術(shù)人員使用便攜式設(shè)備進(jìn)行定期測(cè)量。不用說(shuō)，這是耗時(shí)且勞動(dòng)密集型的，但卻無(wú)法提供對(duì)機(jī)器運(yùn)行狀況的無(wú)縫、持續(xù)的見(jiàn)解。這在兩次檢查之間的時(shí)間間隔內(nèi)，有可能出現(xiàn)問(wèn)題，并且在發(fā)現(xiàn)損壞之前無(wú)人處理。

使傳感器具有無(wú)線連接，有望滿足大規(guī)模、遠(yuǎn)程振動(dòng)監(jiān)測(cè)的預(yù)測(cè)性維護(hù)需求。在大多數(shù)情況下，傳感器需要每分鐘或每幾分鐘發(fā)送一次振動(dòng)數(shù)據(jù)，因此無(wú)線通信比有線通信提供了一種可行且更具成本效益的選擇。利用超低功耗技術(shù)，如低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN），傳感器網(wǎng)絡(luò)可以使用獨(dú)立電池自供電，可以運(yùn)行數(shù)年，從而大大簡(jiǎn)化了安裝和維護(hù)。更重要的是，遠(yuǎn)程和亞GHz無(wú)線鏈路可確保在廣闊的金屬工業(yè)環(huán)境中從分布式傳感器進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)避免來(lái)自擁擠2.4GHz頻段的干擾。它還支持星形拓?fù)洳渴?，與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)相比，它的設(shè)置和管理要簡(jiǎn)單得多。

審核編輯 黃宇