全自動川崎洗衣機維修寶雞(寶雞三洋洗衣機維修)

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前沿拓展：

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導(dǎo)讀

日前在某公司向新員工做PHM技術(shù)分享。在確保內(nèi)容準確的情況下，最大程度上只使用大白話，闡述了PHM技術(shù)是什么、能做什么的問題，希望對想要了解PHM技術(shù)的學習者有幫助，希望對行業(yè)內(nèi)人士也能有所啟發(fā)。作為一個PPT廢柴，很用心地準備了分享材料，為此近乎加班了半個月，配圖配色如有辣眼睛之處，請多多擔待。原創(chuàng)不易，希望大家喜歡。

文章來源

本文作者：知乎網(wǎng)友@咣愛騎腳踏車，濰柴動力股份有限公司數(shù)據(jù)挖掘算法工程師。數(shù)字化企業(yè)經(jīng)授權(quán)發(fā)布。大白話科普PHM技術(shù)第一彈——引言和案例篇 知乎

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PHM技術(shù)是什么

Page 3. 扁鵲見蔡桓公

在開始正式地分享之前請容許花一分鐘表演個才藝——有感情朗讀課文。

扁鵲見蔡桓公。 （扁鵲）“君有疾在腠理，不治將恐深。”（蔡桓公）“寡人無疾。” 居十日。（扁鵲）“君之病在肌膚，不治將益深。”（蔡桓公）“哼！” 居十日。（扁鵲）“君之病在腸胃，不治將益深。”（蔡桓公）“哼！” 居十日。（扁鵲）“我走！” 居五日。桓侯卒。

Page 4. 《扁鵲見蔡桓公》與PHM技術(shù)的聯(lián)系

可以將《扁鵲見蔡桓公》這則寓言與PHM技術(shù)建立起聯(lián)系。蔡桓公是被監(jiān)測的裝備，扁鵲這位名醫(yī)是一套優(yōu)秀的PHM系統(tǒng)，扁鵲判斷的“君之疾（病）在腠理、在肌膚、在腸胃”是指的被監(jiān)測的裝備的不同故障程度，不同的診治方案“湯熨、針石、火齊之所及也”對應(yīng)不同的維護方式，“在骨髓”意味著故障十分嚴重了，“無奈何也”表示修不好了，而最終“桓侯遂死”對應(yīng)著被監(jiān)測裝備完全宕機了。

1.1 概述

Page 5. 概述

那么到底什么是PHM技術(shù)呢？下劃線的部分可能涉及一些套話或?qū)I(yè)名詞，后續(xù)會有所解釋。

PHM技術(shù)的全稱是故障預(yù)測與健康管理（Prognostics and Health Management）。

PHM技術(shù)是一門新興的、多學科交叉的綜合性技術(shù)，是實現(xiàn)裝備從預(yù)防性維護向預(yù)測性維護轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵技術(shù)。

PHM技術(shù)的價值從時間因素、空間因素、經(jīng)濟價值3個角度可以總結(jié)為減少緊急維修事件的發(fā)生、減少潛力馳援事件的發(fā)生、減少財務(wù)損失，降低系統(tǒng)費效比。

PHM技術(shù)能做什么呢？針對正在服役的大型設(shè)備，在維修更換數(shù)據(jù)和實時退化數(shù)據(jù)建模的基礎(chǔ)上，進行可靠性的動態(tài)評估和故障的實時預(yù)測，以及基于評估和預(yù)測的信息制定科學有效的健康管理策略。

1.2 是什么

Page 6. 是多學科交叉的綜合性技術(shù)

關(guān)于PHM技術(shù)是一門多學科交叉的綜合性技術(shù)：在過去的十年中，PHM的研究和開發(fā)在學術(shù)界和工業(yè)界都得到了加強，涉及數(shù)學、計算機科學、運籌學、物理、化學、材料科學、工程等各個學科。

Page 7. 預(yù)防性維護向預(yù)測性維護轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵技術(shù)

在解釋預(yù)防性維護和預(yù)測性維護這兩個概念之前，首先需要解釋一下一個復(fù)雜系統(tǒng)/設(shè)備/裝備，在服役過程中會出現(xiàn)各種問題，可分為可見問題和不可見問題。這就像冰山一樣，有露出水面的部分，而更多是隱藏在水面下的部分。在類比一下，設(shè)備就像人會生病，有外傷和內(nèi)傷的區(qū)分，前者比如磕碰挫傷，后者如被七傷拳打了一頓五臟俱損。

可見問題，比如生產(chǎn)的產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷、加工的不良率上升、設(shè)備效率下降、出現(xiàn)一些安全問題等。

不可見問題，比如設(shè)備的性能下降、健康衰減、零部件磨損、運行風險提升。

對比可見問題中的“出現(xiàn)安全問題”和不可見問題中的“運行風險提升”，舉個例子：海恩法則指出，每一起嚴重事故的背后，必然有29次輕微事故和300起未遂先兆以及1000起事故隱患。

Page 8. 復(fù)雜裝備或其關(guān)重件會表現(xiàn)出退化特性

復(fù)雜裝備或者其關(guān)重件往往會表現(xiàn)出退化特性，如圖中為某電池的健康狀態(tài)衰退曲線。隨著電池使用時間的增加，SOH(State of Health)逐漸減小，前十三年，SOH從1.0減小到0.8，被規(guī)定為“健康”狀態(tài)；第十四、十五年，繼續(xù)減小到0.7，這個區(qū)間被規(guī)定為“告警”狀態(tài)；第十六、十七年，電池SOH會迅速降低到0.5，這個區(qū)間被規(guī)定為“需維修”狀態(tài)；如果繼續(xù)使用，SOH降低到0.5以下，則認為電池失效。

紅點（SOH=0.5的點）被稱為失效點，從當前時刻（綠點，SOH=0.7）到紅點還有兩年可使用，這兩年被稱為剩余使用壽命（Remaining Useful Life, RUL）。

Page 9. 事后維護、預(yù)防性維護、預(yù)測性維護對比總覽

了解了上述信息后，開始介紹預(yù)防性維護、預(yù)測性維護，以及剛才未提及的事后維護的概念。

事后維護，是指的故障發(fā)生后再去維護，就像是人生病了再去看病治療。事后維護最大的缺點是，故障發(fā)生的危害或次生危害可能極大，比如戰(zhàn)斗機在執(zhí)行任務(wù)，導(dǎo)彈發(fā)射器失效了，老鷹變成了吉祥物；遠洋巡邏艦在深海作業(yè)，引擎失效了，失去動力的水上堡壘變身一葉扁舟；煉鋼廠因某故障停機，鋼水凝固，機器重啟時間和資金浪費甚巨。

預(yù)防性維護，就是根據(jù)一些制定好的定期維護策略去做維護。這些定期維護策略通常記錄在設(shè)備維護手冊上。往往在一些家電的說明書上也會寫，比如洗衣機，一般建議半個月或一個月，使用專用清洗劑做個自清潔；再例如私家車，一般4S店建議每1萬公里去給愛車做個保養(yǎng)。預(yù)防性維護相比事后維護有很好的提升，但往往存在“過維護”和“欠維護”的問題。“欠維護”是指維護不足，就是盡管已經(jīng)按照操作手冊給設(shè)備做維護了，但設(shè)備還是出人意料地出故障了；“過維護”是指過度維護，就是原本可以每5萬公里給乘用車換個機油，但4S店還是要求你每1萬公里就是保養(yǎng)一次，這會造成嚴重的隱形成本。

預(yù)測性維護是對預(yù)防性維護的升級。會根據(jù)監(jiān)控對象的實時運行狀態(tài)，預(yù)測其剩余使用壽命，按照需要對設(shè)備進行維護。

Page 10. 事后維護 vs 預(yù)測性維護，后者的維修前準備時間更充裕

從這張圖中，可以清晰地看出，預(yù)測性維護通過對設(shè)備當前健康狀態(tài)進行評估，并持續(xù)地預(yù)測剩余使用壽命，動態(tài)規(guī)劃維護任務(wù)，相比事后維護有充裕的準備時間，因此僅僅在維修實施時需要停機；而事后維護因為需要在故障發(fā)生后再去調(diào)度人手、排查故障原因、運輸維修需要的工具和零部件等，因此停機時間顯著更長。

以下是對事后維護、預(yù)防性維護和預(yù)測性維護優(yōu)缺點的詳細描述。

Page 11. 事后維護的優(yōu)缺點

事后維護的優(yōu)點是便于操作。

缺點包括：高風險系統(tǒng)損壞導(dǎo)致維修費用昂貴；高風險故障導(dǎo)致的連帶損壞，增加診斷難度和維修費用；急修產(chǎn)生高級維修技術(shù)人員加班費用；意外停機導(dǎo)致生產(chǎn)力損失，產(chǎn)生停機成本；備件存儲費用。

Page 12. 預(yù)防性維護的優(yōu)缺點

預(yù)防性維護的優(yōu)點包括：便于實施；備件管理簡便；有效減少非計劃停機時間；降低系統(tǒng)損壞和災(zāi)難性事故風險。

缺點包括：難以尋找維護冗余和保養(yǎng)不足的平衡；維護間隔期間可能發(fā)生故障。

Page 13. 預(yù)測性維護的優(yōu)缺點

預(yù)測性維護的優(yōu)點包括：減少冗余維護和保養(yǎng)不足；極大減少計劃外停機時間；有效降低災(zāi)難性事故和連帶損壞的風險，提升系統(tǒng)的可靠性；能夠獲得備品備件最佳庫存提供。

缺點包括：狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)成本高；故障檢測、故障診斷、壽命預(yù)測的技術(shù)難度高；如果檢測、診斷和預(yù)測的結(jié)果不準確，可能造成系統(tǒng)損壞。

Page 14. 五種維護方式與神醫(yī)扁鵲的類比

同樣以神醫(yī)扁鵲的例子做個對比，不同維護方式中：

事后維護類比生病頭疼發(fā)燒腹痛嘔吐，得趕緊叫個120。預(yù)防性維護類比勤洗手、講衛(wèi)生。很多人分不清周期性維護和預(yù)防性維護的區(qū)別：預(yù)防性維護包含周期性維護，周期性維護是預(yù)防性維護的一種形式。周期性維護往往指周期較長、維護程序較復(fù)雜的預(yù)防性維護。比如一些老人每年秋末會定期去醫(yī)院打營養(yǎng)液，主要是為了疏通血管，改善身體血液循環(huán)的機能。基于狀態(tài)的監(jiān)測（Condition Based Maintenance, CBM），也叫視情維護，算是使用PHM技術(shù)實施預(yù)測性維護這個概念誕生之前的前身。主要強調(diào)的是通過實時監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，出現(xiàn)小問題也及時按需維護了。類似扁鵲見蔡桓公的寓言中，扁鵲及早識別出蔡桓公之疾/病在腠理、在肌膚、在腸胃，此時可以使用較低成本的治療方式消滅病灶。預(yù)測性維護，相比CBM更多了壽命預(yù)測和基于壽命預(yù)測結(jié)果制定維護策略這關(guān)鍵的兩部分。在扁鵲的例子里，扁鵲診斷到“君之病在骨髓”，預(yù)測桓公命不久矣，因“司命之所屬，無奈何也”故（制定策略）及早脫身去秦。完成了從良醫(yī)（CBM）到神醫(yī)（PHM）的進化。

1.3 價值

Page 15. 價值

聊完了PHM技術(shù)是什么，繼續(xù)舉兩個栗子說明PHM技術(shù)的價值。PHM技術(shù)最早應(yīng)用在英美等發(fā)達國家的軍事裝備中。

F35攻擊機：（降成本）維修人力減少20%~40%，后勤規(guī)模減小50%，飛機使用與保障費用相比過去JSF機種減少50%；（創(chuàng)收入）出動架次率提高25%。UH60L“黑鷹”直升機：（降成本）非計劃維修減少52%，總維修量減少17%；（創(chuàng)收入）出動率高27%。

Page 16. 評價系統(tǒng)可靠性的幾個指標

補充幾個衡量系統(tǒng)可用性或可靠性的指標。

對于不可修復(fù)系統(tǒng)

MTTF（Mean Time To Failure，平均失效前時間）是指某個元件預(yù)計可運作的平均時間。統(tǒng)計方法是收集大量的元器件的壽命然后取平均值，即平均壽命。

不可修復(fù)系統(tǒng)的可靠性指標指元器件壽命，即MTTF。

對于可修復(fù)系統(tǒng)

MTTR（Mean Time To Restoration，平均恢復(fù)前時間）源自IEC 61508中的平均維護時間。MTTR是從出現(xiàn)故障到完成修復(fù)的時間，包括故障檢測時間、故障診斷時間、修復(fù)時間、設(shè)備重新投入使用的時間。MTTR 越短表示系統(tǒng)越易恢復(fù)。

MTBF（Mean Time Between Failures，平均故障間隔時間）指系統(tǒng)正常運行的平均時間，不包含MTTR。MTBF = 總的運行時間/總失效次數(shù)。

可修復(fù)系統(tǒng)的可靠性指標就是MTBF。

可修復(fù)系統(tǒng)的可用性是指系統(tǒng)正常運行的時間占比。Availability = MTBF/(MTBF+MTTR)。

順便一說，對于不可修復(fù)系統(tǒng)，只要壞了就廢棄，不存在正常運行時間占比這回事。

1.4 做什么

Page 17. 做什么

PHM技術(shù)能做什么？對（大型）設(shè)備，在維修更換數(shù)據(jù)和實時退化數(shù)據(jù)建模的基礎(chǔ)上，進行可靠性的動態(tài)評估和故障的實時預(yù)測，以及基于評估和預(yù)測的信息制定科學有效的健康管理策略。

PHM技術(shù)的六大功能點分別是數(shù)據(jù)獲取、特征提取、狀態(tài)監(jiān)測、健康評估、故障預(yù)測和維修決策。

數(shù)據(jù)獲取。就是使用各種傳感器把設(shè)備參數(shù)采集起來。一些大V口中常說的萬物互聯(lián)，就是基于物聯(lián)網(wǎng)（或細分行業(yè)中常說的車聯(lián)網(wǎng)、船聯(lián)網(wǎng)）來實現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)就是把待監(jiān)測設(shè)備的各類型參數(shù)采集起來的大網(wǎng)絡(luò)。某世界500強、地方知名國企，就是建立了車聯(lián)網(wǎng)和船聯(lián)網(wǎng)，把終端產(chǎn)品的參數(shù)采集到，存儲在自研的XX平臺中。這個平臺可以實現(xiàn)全集團數(shù)據(jù)的存儲和管理，并支持不同部門、不同權(quán)限的人員使用數(shù)據(jù)。在建的YY平臺和籌建的ZZ平臺，未來可方便提供數(shù)據(jù)分析需求的一站式交付。

扯遠了，快收回來。

特征提取。就是對信號進行預(yù)處理，提取一些能表征設(shè)備狀態(tài)的特征。比如想要判斷一個人有沒有發(fā)燒，就去測量體溫。這里體溫就是表征這個人是否發(fā)燒的特征。

狀態(tài)監(jiān)測。比如對上述提取的特征設(shè)置個閾值（不一定是硬閾值，如模糊邏輯，這里就不細說了）。比如37 ℃或37.3 ℃作為閾值，超過了就判斷發(fā)燒了。

健康評估。可以簡單理解為使用上述眾多特征及其對應(yīng)的閾值，綜合評估人的健康狀態(tài)。比如使用體溫、血壓、心電圖等等綜合評估健康指數(shù)。

故障預(yù)測。基于上述結(jié)論，進一步預(yù)測病人病情是在好轉(zhuǎn)還是惡化，如果可能惡化，那么惡化的速度會如何。

維修決策。基于故障預(yù)測結(jié)果，制定治療方案。比如預(yù)測病人病情正在好轉(zhuǎn)為輕癥，那就繼續(xù)療養(yǎng)；否則重癥監(jiān)護室、準備手術(shù)等措施就要提早準備及時跟進。

多說一句，故障預(yù)測（或可表述成剩余使用壽命預(yù)測）在算法上非常復(fù)雜，可以基于機理或數(shù)據(jù)驅(qū)動或混合模型，需要根據(jù)被監(jiān)測對象和數(shù)據(jù)特點開展研究。

1.5 適用場景

Page 18. 使用艾森豪威爾法則分析適用場景

談?wù)勈裁磿r候適用PHM技術(shù)。

艾森豪威爾法則。非常實用，是日常生活和工作中理清思路的非常好的一個思維工具，比如按照緊急不緊急和重要不重要兩個維度將各項工作任務(wù)分成四個象限，制定孰先孰后的優(yōu)先級策略。

收！根據(jù)這個法則，按照設(shè)備故障頻率和發(fā)生故障后的損失程度，分成四個象限。

左下角，故障頻率低且損失不大，套用寒山問拾得的答復(fù)：只要忍他、讓他，待他壞了且去修他，采取事后維護即可。右下角，故障頻率高但損失不大，可以采取預(yù)防性維護，做好備品備件管理。左上角，故障頻率低但損失嚴重，建議采取預(yù)測性維護，就像是毛爺爺說的“不打無準備之仗”。右上角，如果故障頻率高且損失還高，那可拉倒吧，這玩意要他何用，趕緊換個新設(shè)備吧。

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PHM技術(shù)的前世今生

Page 19. 不同國家的制造戰(zhàn)略對比

Page 20. 四次工業(yè)革命進程

簡單一聊PHM技術(shù)的前世今生。工業(yè)4.0的一眾背景，互聯(lián)網(wǎng)+智能制造的國家政策傾斜等等。

Page 21. 一些大型事故現(xiàn)場

分享四起典型的事故。如果有可靠的PHM技術(shù)加持，可能會極大降低這類事故的發(fā)生。個人一點想法：除創(chuàng)收、降本、增效的評價維度，保障設(shè)備安全安全穩(wěn)定運行同樣是實施PHM技術(shù)的重要意義之一。

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幾個案例及思考

接下來分享幾個PHM技術(shù)應(yīng)用的典型案例。

3.1 航空

Page 22. 航空

首先繞不過的是航空。

PHM技術(shù)最早應(yīng)用在戰(zhàn)斗機上，后來移植到直升機，此后在民航客機上也有部署。“3·21空難”剛剛發(fā)生，個人不想在航空的案例上展開太多。唯一分享的信息是，波音747和777，空客A320和A330等機型上都部署了PHM系統(tǒng)，波音737800上部署的是簡化版的PHM系統(tǒng)。希望逝者安息。

3.2 高鐵

Page 23. 高鐵PHM概述

重點分享一下高鐵案例。首先因為高鐵的PHM技術(shù)是從航空借鑒過來的，他們的技術(shù)架構(gòu)較為相似，其次，高鐵和民航同屬民生行業(yè)，重視“絕對安全”（嚴格地說，顯然不存在絕對的安全），上PHM技術(shù)是一定程度上的政治正確，最后，高鐵和民航的設(shè)備單價昂貴，比如2018年一架737800價格 102.2 million美元，2017年一列“復(fù)興號”動車組1.72 億RMB，對幾百萬的PHM技術(shù)實施成本不太敏感。

做高鐵PHM比較好的主要有日本川崎重工MON系統(tǒng)、美國通用電氣的RM&D系統(tǒng)、法國阿爾斯通HealthHub、德國西門子Railigent以及加拿大龐巴迪的 MITRAC CC Remote系統(tǒng)。日本某期刊稱通過應(yīng)用PHM技術(shù)，減少了1/3維修人員，降低了故障率；法國阿爾斯通介紹基于HealthHub，目前35%的收入和50%的利潤來自對已賣出的設(shè)備提供服務(wù)，很好得實現(xiàn)了從賣設(shè)備向賣服務(wù)的轉(zhuǎn)型。

Page 24. 高鐵PHM有國家政策支持

中國高鐵作為后起之秀，得到了國家政策的加持。《中國制造2025》軌道交通的示范項目明確提出：以綠色智能軌道交通車輛為“移動終端”，集成車載智能化狀態(tài)監(jiān)測、故障災(zāi)難監(jiān)測系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)，探索建立“基于物聯(lián)網(wǎng)的軌道交通裝備全壽命周期服務(wù)體系”。研究和應(yīng)用PHM技術(shù)的相關(guān)主機廠和科研院所有中國中車（如青島四方股份）、母校西南交通大學、中南大學等。

Page 25. 高鐵PHM的系統(tǒng)架構(gòu)

高鐵PHM的系統(tǒng)架構(gòu)包括3部分：車載PHM系統(tǒng)、車地數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和地面PHM系統(tǒng)。

車載PHM系統(tǒng)，主要完成高鐵各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、邊緣計算。車地數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)負責將相關(guān)數(shù)據(jù)和邊緣端計算結(jié)果傳輸?shù)降孛鍼HM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器。地面PHM系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的接收、存儲、管理、處理、展示等。

3.3 風電

Page 27. 風電概述

與航空和高鐵不同，風電更多民營，對投資匯報率（Return On Investment, ROI）是有計較的。在風電領(lǐng)域適合推廣PHM技術(shù)的原因大致包括兩個：

其一，充分性，風力發(fā)電機組單價昂貴，陸上2 MW的風力發(fā)電機單價在千萬以上，對應(yīng)用PHM技術(shù)實施預(yù)測性維護的成本增加不敏感；其二，必要性，風電機組多位于高山、海灘、荒漠等風口處，交通不便，運維資源調(diào)度困難，且一旦發(fā)生故障停機，每日僅由于少發(fā)電所造成的損失高達1.2萬元（2 MW風機）。齒輪箱安裝于距離地面幾十米高空塔頂?shù)莫M小機艙內(nèi)，出現(xiàn)故障修復(fù)十分困難。如果齒輪箱故障比較復(fù)雜，無法在塔頂完成維修，還需要下塔處理，其維修費用高、維修周期長，嚴重影響風機的正常運行。

根據(jù)天澤智云的領(lǐng)先實踐，風電的預(yù)測性維護主要用于檢測風力發(fā)電機組早期故障，及時進行維護，避免發(fā)生運行事故和發(fā)展成為更為嚴重的故障破壞，延長部件使用壽命，降低風機運行維修成本。具體地，實施PHM技術(shù)可以提前28天預(yù)警齒輪箱故障，減少風機意外停機時間15%，提前20天預(yù)警發(fā)電機抱死事故。

3.4 機床刀具

Page 28. 機床刀具概述

再來個例子是機床刀具。刀具磨耗和主軸精度是數(shù)控機加工過程中影響產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵因子。由于無法精確預(yù)預(yù)測關(guān)鍵部件失效狀態(tài)，可能造成成本浪費、品質(zhì)異常、核心部件損壞等重大損失。根據(jù)天澤智云的實踐，可以降低60%的意外停機、節(jié)約16%綜合成本、產(chǎn)品良品率由99.4%提升至99.7%。

某世界500強地方國企企業(yè)博客中提到，因未及時更換刀具導(dǎo)致批量產(chǎn)品瑕疵。表明推行機床刀具壽命健康管理具有必要性。

3.5 翻轉(zhuǎn)機

Page 29. 翻轉(zhuǎn)機概述

某世界500強地方國企某工廠某關(guān)鍵工序的設(shè)備，一旦發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個生產(chǎn)線宕機，直接影響工廠產(chǎn)量，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟損失。初步調(diào)研關(guān)重件有增壓器、滾珠絲杠、伺服電機、鉸鏈等。如果能夠應(yīng)用PHM技術(shù)，預(yù)期可有效減少意外停機并節(jié)約綜合成本。

分析過去一年該設(shè)備的相關(guān)故障，共發(fā)生31起故障，其中機械類故障5起，各類突發(fā)性人為操作不當、電氣類故障等26起。根據(jù)艾森豪威爾法則，最終決定放棄應(yīng)用PHM技術(shù)，而慎重選擇某型號工業(yè)機器人替代該設(shè)備。

3.6 工業(yè)機器人

Page 30. 工業(yè)機器人概述

最后分享一個案例是工業(yè)機器人。工業(yè)機器人單價相比前面幾個案例中的航空、高鐵、風電等，單價較低，對成本敏感，因此不適合使用相對昂貴的振動和聲學傳感器。如果工廠中使用的工業(yè)機器人數(shù)量多、作業(yè)內(nèi)容較相似，可以使用低成本控制器監(jiān)控參數(shù)，實現(xiàn)變工況、復(fù)雜系統(tǒng)的產(chǎn)線級到工廠級的預(yù)測性維護和集群運維管理。采用了同類對比方法消除由于工況多樣性造成的建模困難。根據(jù)天澤智云的領(lǐng)先實踐，應(yīng)用PHM技術(shù)可提高設(shè)備整體效率（ OEE ）、降低綜合維護成本、能夠提前2~3周發(fā)現(xiàn)大多數(shù)驅(qū)動電機早期故障。

該案例中，選擇機械臂驅(qū)動馬達作為待監(jiān)測的關(guān)鍵部件。采集低成本控制器參數(shù)，如負載、扭矩、位置、周期時間、機器人型號，而不使用較為昂貴的振動等高頻采樣方案。計算每個動作循環(huán)的統(tǒng)計特征，使用peer to peer相似性聚類方法建立模型。其核心思想是不試圖使用控制器參數(shù)直接評估設(shè)備健康狀態(tài)，而是通過對比不同機器人控制器參數(shù)的統(tǒng)計特征，尋找離群點。將離群程度作為評價剩余使用壽命的關(guān)鍵指標。

某世界500強地方國企的自動化程度很高，引入的各類型工業(yè)機器人超過100臺，但數(shù)量雖多，型號豐富、使用場景復(fù)雜。直接借用該思想實現(xiàn)工業(yè)機器人的健康評估存在困難。

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PHM在實踐中的挑戰(zhàn)

Page 31. PHM在實踐中的挑戰(zhàn)

以上是分享的幾個案例，并結(jié)合所從事行業(yè)的實際需求，提出了自己的一些思考。接下來簡單分享一下PHM技術(shù)在實踐中的挑戰(zhàn)。后續(xù)將不定期擴充該部分內(nèi)容。

在實踐中部署PHM的主要挑戰(zhàn)有一下幾個。

待監(jiān)測的系統(tǒng)（或裝備、設(shè)備）等過于復(fù)雜，其故障機理、壽命衰退特性難以研究清楚。無數(shù)據(jù)積累，或積累數(shù)據(jù)不可用，或積累數(shù)據(jù)難度大。例如，當前很多積極嘗試數(shù)字化轉(zhuǎn)型的企業(yè)，已經(jīng)有了較長時間的數(shù)據(jù)累積，但積累的數(shù)據(jù)無標簽，存儲方法雜亂無章，導(dǎo)致數(shù)據(jù)價值大幅貶值；或者嘗試開展一些項目時發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集難度很大，如因待監(jiān)測裝備結(jié)構(gòu)奇異，不方便布置傳感器等。業(yè)務(wù)方對解決方案的要求極高，PHM技術(shù)實施方難以滿足要求。如對準確性的要求很高。PHM技術(shù)會基于剩余壽命預(yù)測結(jié)果制定維護策略，極端情況下可自動控制設(shè)備緊急停機。一旦RUL預(yù)測結(jié)果不準確，如過早控制設(shè)備停機可能造成重大經(jīng)濟損失。如冶煉行業(yè)一大爐鐵水緊急停機凝固后再重新融化，耗時耗能，且可能導(dǎo)致冶煉設(shè)備萌生多種連帶故障。如對PHM模型的可解釋性有要求。模型具有可解釋性，則具有指導(dǎo)前端設(shè)計的潛在能力，且規(guī)避數(shù)據(jù)壟斷導(dǎo)致的偏見和道德及法律風險。如對數(shù)據(jù)安全性有要求。應(yīng)用PHM技術(shù)，不可避免涉及到大量數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、管理、使用等操作，每個環(huán)節(jié)都存在數(shù)據(jù)安全風險。

與數(shù)據(jù)相關(guān)的挑戰(zhàn)還涉及以下幾個方面。

數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。數(shù)據(jù)的完整性、一致性、準確性、及時性、唯一性、有效性存在問題。待監(jiān)測系統(tǒng)或其零部件的衰退數(shù)據(jù)不完整，直接影響RUL預(yù)測。不同類型的傳感器信號種類繁多，數(shù)據(jù)管理和處理難度大。如物聯(lián)網(wǎng)中涉及結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)不同屬性的采樣頻率從不足1 Hz到幾十 kHz不等，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的類型多樣。這些大大增加了數(shù)據(jù)管理和處理難度。用于訓練和迭代更新PHM模型的數(shù)據(jù)受環(huán)境不斷變化的影響。需考慮根據(jù)不斷更新的數(shù)據(jù)自動訓練和迭代PHM模型，也就是現(xiàn)在比較火的autoML和autoDL的概念。應(yīng)用這類技術(shù)存在一定難度。

最后，作為一名從業(yè)一段時間的算法工程師，分享一點感悟：技術(shù)先進不牛B，效果好才牛B。（本文完）

拓展知識：