CN108921308A - 一种数控机床综合管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数控机床综合管理系统，包括：设备管理模块，获取数控机床的基础信息并管理，所述基础信息包括数控机床信息、数控机床组件信息；组件管理模块，根据所述数控机床信息及数控机床组件信息对组件的更换周期和备件库存量进行管理；数据采集分析模块，通过设置在数控机床上的数据采集装置获取数控机床的状态信息并对其进行分析管理；故障检测模块，根据采集的数控机床状态信息对数控机床进行故障检测处理；维修策略管理模块，根据数控机床信息、组件信息生成预防维修策略；任务生成模块，生成相应的组件更换任务、预防维修任务、故障处理任务。本发明有助于企业有效，有秩序的对大规模数控机床进行管理。

Description

一种数控机床综合管理系统
技术领域
本发明涉及设备管理领域，特别是一种数控机床综合管理系统。
背景技术
目前，由于数控机床具有智能化水平高，操作方便，加工效率高等特点，数控机床以及被普及应用到不同的生产加工领域中，越来越多的加工或生产厂家、企业中都配备有数控机床，目前的实际操作中，对数控机场的管理通常采用人工管理的方式，通过人工记录数控机床的运行状态，但是随着工厂规模越来越来，拥有的数控机床数量越来越多，传统人工管理的方式需要耗费大量人力资源，不能满足大型企业、工厂的需求。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种数控机床综合管理系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种数控机床综合管理系统，包括：
设备管理模块，获取数控机床的基础信息并管理，所述基础信息包括数控机床信息、数控机床组件信息；
组件管理模块，根据所述数控机床信息及数控机床组件信息对组件的更换周期和备件库存量进行管理；
数据采集分析模块，通过设置在数控机床上的数据采集装置获取数控机床的状态信息并对其进行分析管理；
故障检测模块，根据采集的数控机床状态信息对数控机床进行故障检测处理；
维修策略管理模块，根据数控机床信息、组件信息生成预防维修策略；
任务生成模块，用于根据所述组件更换周期、预防维修策略、故障检测结果生成相应的组件更换任务、预防维修任务、故障处理任务。
优选地，所述系统还包括智能日志管理模块，用于获取并管理由不同数控机床生成的日志信息；其中，所述日志信息包括记录数控机床的状态信息，接收及产生的数据。
优选地，所述数据采集装置包括温度传感器，振动传感器，电流及电压传感器。
优选地，所述数控机床的状态信息包括，数控机床的运行温度数据，数控机床的主轴发出的振动数据，数控机床的电流电压数据等。
优选地，所述系统还包括通信模块，用于将任务生成模块生成的任务信息发送到运维终端。
优选地，所述组件管理模块，根据所述数控机床信息及数控机床组件信息对组件的更换周期和备件库存量进行管理，进一步包括：
根据数控机床信息获取不同数控机床组件的最优更换周期，其中采用的最优更换周期获取函数为：
式中，Ψa表示数控机床组件a的最优更换周期，H表示使用数控机床组件a的数控机床的总数，表示显著水平为自由度为μ-1的T分布值，和τa分别表示组件a的失效强度参数，σ表示设定的可接受组件故障误差；
其中所述失效强度参数根据失效强度模型获取，式中N(t)表示组件在运行t时刻后的总故障率，和τ分别表示失效强度参数，具体方式为：对组件a进行故障测试，采集组件a随时间变化的总故障率，将总故障率和对应的时间代入上述失效强度模型获取最优失效强度参数和τa，表示数控机床h中组件a的失效强度参数；
获取不同数控机床组件所需的备件库存量，其中采用的库存量函数为：
式中，Ψs表示设定的数控机床组件a的库存量预计使用时间，K表示数控机床组件a所需的备件库存量，Ψa表示数控机床组件a的最优更换周期。
本发明的有益效果为：设备管理模块通过对数控机床基础的信息及组成数控机床的组件的基础信息采集，通过组件管理模块对组件更换的周期进行管理，能够根据组件的特性获取最合适的组件更换周期，避免因组件老化等问题造成数控机床的异常运行，间接提高了数控机床的运作可靠性和安全性，同时根据获取组件的更换计划，进一步对组件的库存量进行管理，适应企业对大规模数控机床管理的需求；数据采集分析模块通过采集设置在数控机床上的数据采集装置采集的不同类型的数据，对数控机床的状态信息进行管理，并且故障检测模块对获取的状态信息进行故障检测处理，检测数控机床是否存在异常状态，实时性强，智能化水平高，准确度高，增强了系统对大规模数控机床管理的智能化水平和可靠性，同时有效地降低了人力成本；针对数控机床需要预防维修的问题，设置了维修策略管理模块，根据数控机床的信息生成合适的预防维修策略，能够进一步增强管理系统对企业大规模数控机床的可靠性；任务生成模块根据系统获取的更换周期、预防维修策略和故障检测结果及时生成相应的任务信息，并发送到运维人员终端中，调度运维人员根据接收的任务信息执行完成相应的任务，提高了系统管理的便捷度，有助于企业有效，有秩序的对大规模数控机床进行管理。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的框架结构图。
附图标记：
设备管理模块1、组件管理模块2、数据采集分析模块3、故障检测模块4、维修策略管理模块5、任务生成模块6、日志管理模块7、通信模块8
具体实施方式
结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
参见图1，其示出一种数控机床综合管理系统，包括：
设备管理模块1，获取不同数控机床的基础信息并管理，所述基础信息包括数控机床信息、数控机床组件信息；
组件管理模块2，根据所述数控机床信息及数控机床组件信息对组件的更换周期和备件库存量进行管理；
数据采集分析模块3，通过设置在数控机床上的数据采集装置获取数控机床的状态信息并对其进行分析管理；
故障检测模块4，根据采集的数控机床状态信息对数控机床进行故障检测处理；
维修策略管理模块5，根据数控机床信息、组件信息生成预防维修策略；
任务生成模块6，用于根据所述组件更换周期、预防维修策略、故障检测结果生成相应的组件更换任务、预防维修任务、故障处理任务。
优选地，所述数控机床信息包括数控机床出厂信息、参数等；所述数控机床组件信息包括组成数控机床的组件数量、名称、种类、型号、参数等。
优选地，所述系统还包括日志管理模块7，用于获取并管理由不同数控机床生成的日志信息；其中，所述日志信息包括记录数控机床的状态信息，接收及产生的数据。
优选地，所述数据采集装置包括温度传感器，振动传感器，电流及电压传感器等；
优选地，所述数控机床的状态信息包括，数控机床的运行温度数据，数控机床的主轴发出的振动数据，数控机床的电流电压数据等。
优选地，所述系统还包括通信模块8，用于将任务生成模块6生成的任务信息发送到运维终端。
本发明上述实施方式，数控机床综合管理系统中，设备管理模块1通过对数控机床基础的信息及组成数控机床的组件的基础信息采集，通过组件管理模块2对组件更换的周期进行管理，能够根据组件的特性获取最合适的组件更换周期，避免因组件老化等问题造成数控机床的异常运行，间接提高了数控机床的运作可靠性和安全性，同时根据获取组件的更换计划，进一步对组件的库存量进行管理，适应企业对大规模数控机床管理的需求；数据采集分析模块3通过采集设置在数控机床上的数据采集装置采集的不同类型的数据，对数控机床的状态信息进行管理，并且故障检测模块4对获取的状态信息进行故障检测处理，检测数控机床是否存在异常状态，实时性强，智能化水平高，准确度高，增强了系统对大规模数控机床管理的智能化水平和可靠性，同时有效地降低了人力成本；针对数控机床需要预防维修的问题，设置了维修策略管理模块5，根据数控机床的信息生成合适的预防维修策略，能够进一步增强管理系统对企业大规模数控机床的可靠性；任务生成模块6根据系统获取的更换周期、预防维修策略和故障检测结果及时生成相应的任务信息，并发送到运维人员终端中，调度运维人员根据接收的任务信息执行完成相应的任务，提高了系统管理的便捷度，有助于企业有效，有秩序的对大规模数控机床进行管理。
优选地，所述组件管理模块2，根据所述数控机床信息及数控机床组件信息对组件的更换周期和备件库存量进行管理，进一步包括：
根据数控机床信息获取不同数控机床组件的最优更换周期，其中采用的最优更换周期获取函数为：
式中，Ψa表示数控机床组件a的最优更换周期，H表示使用数控机床组件a的数控机床的总数，表示显著水平为自由度为μ-1的T分布值，和τa分别表示组件a的失效强度参数，σ表示设定的可接受组件故障误差；
其中所述失效强度参数根据失效强度模型获取，式中N(t)表示组件在运行t时刻后的总故障率，和τ分别表示失效强度参数，具体方式为：对组件a进行故障测试，采集组件a随时间变化的总故障率，将总故障率和对应的时间代入上述失效强度模型获取最优失效强度参数和τa，表示数控机床h中组件a的失效强度参数；
获取不同数控机床组件所需的备件库存量，其中采用的库存量函数为：
式中，Ψs表示设定的数控机床组件a的库存量预计使用时间，K表示数控机床组件a所需的备件库存量，Ψa表示数控机床组件a的最优更换周期。
实际工作中，由于数控机床的长时间运作，数控机床中的组件也会因长时间的运作而造成损耗或老化现象，而当组件出现异常，不能达到最佳标准时，可能会影响数控机床整体的运行状态，严重可能会导致数控机床因某组件故障而停产，造成经济损失；本发明上述实施方式，采用上述方式获取不同组件的最优更换周期，能够依据不同组件在故障测试中获取的失效强度参数来获取组件的最优更换周期，使组件的故障率和组件更换成本都降到最低，运维人员根据最优组件更换周期来更换数控机床组件，能够有效地降低因组件损耗或老化而导致机床的异常运行率，从而间接提高了数控机床的可靠性，减少设备因停产维修带来的经济损失；同时，根据组件的更换周期来进行库存备件预测，能够提高该组件备件的合理性，为企业对大规模数控机床组件的采购管理提供了可靠的依据。
优选地，所述维修策略管理模块5，根据数控机床信息、组件信息生成预防维修策略，进一步包括：
根据所述数控机床信息获取数控机床的最优预防维修周期，设定的最优预防维修周期满足下列函数：
式中，Φ表示最优预防维修周期，ρ(t)表示为数控机床运行t时刻后综合故障率，表示预防维修所需的时间，表示数控机床故障时修复性维修所需的时间，表示周期时间为Φ内故障发生概率，ρ(Φ)表示机床在时间周期Φ内的平均故障率；fy表示预防维修费用；fg表示在预防维修周期内，发生故障而进行维修所需的费用，其中fg包括了维修费用及因故障停机维修所损失的效益，ω1、ω2和ω3表示设定的权重因子；
分别获取所有数控机床的最优预防维修周期，并根据该预防维修周期自动生成数控机床的预防维修时间表。
实际工作中，预防维修是指在设备发生故障前，根据“预防为主”，“防患于未然”的原则，进行有计划的预防性维修；本发明上述实施方式，由于数控机床组件老化、磨损等问题，数控机床的故障率随时间递增，采用上述的函数获取预防维修的周期，通过权衡预防维修和因故障停产维修的时间和费用成本，通过获取数控机床的故障率分析，制定最合适的预防维修周期，能够有效降低数控机床的维修成本，并提高了数控机床的运行可靠性。
在实际操作中，所述预防维修时间表中可能会存在同一时间段内有多个设备需要维修，当到达预计的维修时间前，所述维修策略管理模块5进一步对该同一时间段内需要维修的多个设备进行分析，获取设备的维修优先级，并根据该维修优先级排列该时间段内的设备维修次序；
所述任务生成模块6根据该时间段内的设备维修次序生成相应的维修任务消息。
优选地，所述维修策略管理模块5对同一时间段内需要维修的多个设备进行分析，获取设备的维修优先级，进一步包括：
对所述设备进行分析，获取所诉设备在不同指标下的评分riz，其中riz表示设备i在指标z下的评分；
根据设备在不同指标下的评分获取设备的分级系数，其中采用的分级系数获取函数为：
式中，表示设备i在第q优先级的分级系数，为分类函数，表示设备i在指标z下获取的评分Riz的所属分级系数，Z表示评价指标的数量，ωz表示设定的指标z权重因子，其中Q表示维修优先级分级总数，其中γq表示第q优先级的评分范围中心值；其中，所述评分Riz的获取函数为：{rz}表示设备在指标z下的评分集合，{rz}＝{r1z，r2z，...，rIz}，riz表示在指标z下采集到的量，由所述数据采集装置获取，ωz1和ωz2分别表示设定的权重因子；
选取分级系数最大值所属的第q*优先级作为设备i的维修优先级，对优先级越大的设备安排优先维修。
优选地，所述维修优先级分级总数Q＝4，评分范围中心值γ0＝100，γ1＝80，γ2＝60，γ3＝40，γ4＝20，γ5＝0。
本发明上述实施方式，采用上述方式获取同一时间段内多个数控机床的维修优先级，通过采用不同指标对数控机床进行评分，并根据评分判断数控机床的维修优先级，能够同时从多维度下考虑数控机床的在不同指标下的变化趋势和运行的状态，划分不同的优先级，并优先对优先级较高(发生故障可能性较高)的数控机床安排预防性维修任务，能够最优化预防维修的策略，进一步提高对企业大规模数控机床预防维修管理的可靠性和适应性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种数控机床综合管理系统，其特征在于，包括：
设备管理模块，获取数控机床的基础信息并管理，所述基础信息包括数控机床信息、数控机床组件信息；
组件管理模块，根据所述数控机床信息及数控机床组件信息对组件的更换周期和备件库存量进行管理；
数据采集分析模块，通过设置在数控机床上的数据采集装置获取数控机床的状态信息并对其进行分析管理；
故障检测模块，根据采集的数控机床状态信息对数控机床进行故障检测处理；
维修策略管理模块，根据数控机床信息、组件信息生成预防维修策略；
任务生成模块，用于根据所述组件更换周期、预防维修策略、故障检测结果生成相应的组件更换任务、预防维修任务、故障处理任务。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床综合管理系统，其特征在于，所述系统还包括智能日志管理模块，用于获取并管理由不同数控机床生成的日志信息；其中，所述日志信息包括记录数控机床的状态信息，接收及产生的数据。
3.根据权利要求1所述的一种数控机床综合管理系统，其特征在于，所述数据采集装置包括温度传感器，振动传感器，电流及电压传感器。
4.根据权利要求3所述的一种数控机床综合管理系统，其特征在于，所述数控机床的状态信息包括，数控机床的运行温度数据，数控机床的主轴发出的振动数据，数控机床的电流电压数据等。
5.根据权利要求1所述的一种数控机床综合管理系统，其特征在于，所述系统还包括通信模块，用于将任务生成模块生成的任务信息发送到运维终端。
6.根据权利要求1所述的一种数控机床综合管理系统，其特征在于，所述组件管理模块，根据所述数控机床信息及数控机床组件信息对组件的更换周期和备件库存量进行管理，进一步包括：
根据数控机床信息获取不同数控机床组件的最优更换周期，其中采用的最优更换周期获取函数为：
式中，Ψa表示数控机床组件a的最优更换周期，H表示使用数控机床组件a的数控机床的总数，表示显著水平为自由度为μ-1的T分布值，和τa分别表示组件a的失效强度参数，σ表示设定的可接受组件故障误差；
其中所述失效强度参数根据失效强度模型获取，式中N(t)表示组件在运行t时刻后的总故障率，和τ分别表示失效强度参数，具体方式为：对组件a进行故障测试，采集组件a随时间变化的总故障率，将总故障率和对应的时间代入上述失效强度模型获取最优失效强度参数和τa，表示数控机床h中组件a的失效强度参数；
获取不同数控机床组件所需的备件库存量，其中采用的库存量函数为：
式中，Ψs表示设定的数控机床组件a的库存量预计使用时间，K表示数控机床组件a所需的备件库存量，Ψa表示数控机床组件a的最优更换周期。
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