CN213482933U - 一种基于状态的工件生产设备维护监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于状态的工件生产设备维护监测装置，包括对原材料进行加工的生产设备和对加工完成后待检工件进行检测的检验装置，所述生产设备外设置有生产性能在线诊断装置，生产设备外设置有工件参数采集装置，生产性能在线诊断装置、工件参数采集装置与生产维护计算装置相连，生产维护计算装置接收生产维护计算装置采集的设备性能参数和工件参数采集装置采集的工件尺寸信息。本实用新型供管理人员有效地对设备和工件进行提前、准确地干预，从而提高生产系统的生产效率；将保证工件合格率与设备维护成本相结合，可以更为全面客观地评估整体生产成本，对降低原材料浪费、人员和设备工时浪费、提高设备健康程度等具有更加明显的帮助。

Description

一种基于状态的工件生产设备维护监测装置

技术领域

本实用新型属于生产设备维护技术领域，具体涉及一种基于状态的工件生产设备维护监测装置。

背景技术

现阶段生产设备的维护方式主要分为纠正性维护、预防性维护和预测性维护三种方式，其中纠正性维护是指在设备出现故障后再对其进行原因分析和有针对性地维护，预防性维护则是根据以往的工作经验定期对生产设备中的零部件进行维修和更换。

但是，纠正性维护会造成零部件加工精度下降甚至出现突发性的停产，严重时会造成严重的经济损失和生产周期延误，而预防性维护则会造成停产时间较长、维护成本过高，在一定程度上也会降低生产单位的经济效益。预测性维护较以上两种维护方法则更为主动和灵活，该方法是在通过在生产设备中加入各类传感器，用来实时判断各零部件的性能指标，从而预测得到该零部件可能损坏的时间点，以提前告知管理者对生产设备进行人工介入和维护。

中国专利一种数控机床的智能故障诊断方法，公开了一种数控机床智能故障诊断方法,以故障树诊断为基础,结合贝叶斯概率与规则推理方法对故障进行诊断,找到故障原因,提出维修建议。首先从历史维修记录以及机床使用说明书中提取故障信息,建立数控机床故障信息知识库；再根据故障特征信息,在故障知识库中搜索属于该故障部位的故障树,如果有多棵故障树符合条件,计算出每棵故障树在当前状态下发生的概率,依据概率大小确定故障树被诊断的先后顺序；最后判断该故障树顶事件的所有子事件是否发生,如果子事件是故障树的底事件,则返回该事件对应的故障处理办法作为一条解决方案,反之则继续搜寻该事件的子事件,直到找到所有符合故障特征信息的底事件。该方法的诊断速度快、诊断结果精确合理。

中国专利数控机床故障诊断系统及其方法，公开了一种数控机床故障诊断系统及其方法,包括两只加速度传感器和一只速度传感器,用于获得数控机床产生的振动信号；两个第一信号调理器,用于对所述加速度传感器输出的信号进行调理并输出；第二信号调理器,用于对所述速度传感器输出的信号进行调理并输出；数据采集卡,用于采集调理后输出的信号；监控计算机,与所述数据采集卡的输出端相连接, 用于对数控机床产生的振动信号进行计算和分析,诊断机床故障。该发明减少了机床不必要的停机维修时间,提高机床加工的运行效率。

上述两种发明中：一种数控机床的智能故障诊断方法属于预防性维护方式，即通过工作经验来判断故障原因和制定维修计划；数控机床故障诊断系统及其方法属于预测性维护方式，即通过在设备内部加入传感器的方式进行性能检测和故障诊断，从而制定维修策略和维修计划。

发明内容

本实用新型为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种基于状态的工件生产设备维护监测装置。

本实用新型的技术方案是：一种基于状态的工件生产设备维护监测装置，包括对原材料进行加工的生产设备和对加工完成后待检工件进行检测的检验装置，所述生产设备外设置有生产性能在线诊断装置，所述生产设备外设置有工件参数采集装置，所述生产性能在线诊断装置、工件参数采集装置与生产维护计算装置相连，生产性能数据采集装置采集生产设备的设备性能参数，所述生产维护计算装置接收采集的设备性能参数和工件参数采集装置采集的工件尺寸信息。

更进一步的，所述生产维护计算装置与生产维护装置相连，所述生产维护装置接收维护计划。

更进一步的，生产性能数据采集装置采集生产设备的设备性能参数，所述生产性能在线诊断装置与生产性能数据采集装置相连并接收采集信号。

更进一步的，所述生产设备为多个，所述生产设备平行独立运行，所述生产性能数据采集装置对多个生产设备进行信号采集。

更进一步的，所述检验装置为多个，所述检验装置平行独立运行，所述工件参数采集装置对多个检验装置进行信号采集。

更进一步的，所述生产设备、检验装置之间设置有对加工后检验前工件进行存放的待检工件中转站。

更进一步的，所述生产设备前设置有对原材料进行存放的原材料库。

更进一步的，所述原材料库、生产设备之间还设置有用来进行原材料中转的原材料中转站。

本实用新型通过生产性能数据采集装置、生产性能在线诊断装置对生产设备进行实时监测，通过工件参数采集装置对生产设备生产的工件进行尺寸检测，将检测信息传送到生产维护计算装置得到维护方案。

本实用新型可供管理人员有效地对设备和工件进行提前、准确地干预，从而提高生产系统的生产效率；将保证工件合格率与设备维护成本相结合，可以更为全面客观地评估整体生产成本，对降低原材料浪费、人员和设备工时浪费、提高设备健康程度等具有更加明显的帮助。

附图说明

图1是本实用新型的系统连接图；

其中：

1原材料库 2原材料中转站

3生产设备 4待检工件中转站

5检验装置 6成品库

7不合格品中转站 8生产性能在线诊断装置

9生产维护计算装置 10生产维护装置

11生产性能数据采集装置 12工件参数采集装置。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本实用新型进行详细说明：

如图1所示，一种基于状态的工件生产设备维护监测装置，包括对原材料进行加工的生产设备3和对加工完成后待检工件进行检测的检验装置5，所述生产设备3外设置有生产性能在线诊断装置8，所述生产设备3外设置有工件参数采集装置12，所述生产性能在线诊断装置8、工件参数采集装置12与生产维护计算装置9相连，生产性能数据采集装置11采集生产设备3的设备性能参数，所述生产维护计算装置9接收采集的设备性能参数和工件参数采集装置12采集的工件尺寸信息。

所述生产维护计算装置9与生产维护装置10相连，所述生产维护装置10接收维护计划。

生产性能数据采集装置11采集生产设备3的设备性能参数，所述生产性能在线诊断装置8与生产性能数据采集装置11相连并接收采集信号。

所述生产设备3为多个，所述生产设备3平行独立运行，所述生产性能数据采集装置11对多个生产设备3进行信号采集。

所述检验装置5为多个，所述检验装置5平行独立运行，所述工件参数采集装置12对多个检验装置5进行信号采集。

所述生产设备3、检验装置5之间设置有对加工后检验前工件进行存放的待检工件中转站4。

所述生产设备3前设置有对原材料进行存放的原材料库1。

所述原材料库1、生产设备3之间还设置有用来进行原材料中转的原材料中转站2。

本实用新型的又一实施例

一种基于状态的工件生产设备维护监测装置，包括对原材料进行加工的生产设备3和对加工完成后待检工件进行检测的检验装置5，所述生产设备3外设置有生产性能在线诊断装置8，所述生产设备3 外设置有工件参数采集装置12，所述生产性能在线诊断装置8、工件参数采集装置12与生产维护计算装置9相连，生产性能数据采集装置11采集生产设备3的设备性能参数，所述生产维护计算装置9接收采集的设备性能参数和工件参数采集装置12采集的工件尺寸信息。

所述生产维护计算装置9与生产维护装置10相连，所述生产维护装置10接收维护计划。

生产性能数据采集装置11采集生产设备3的设备性能参数，所述生产性能在线诊断装置8与生产性能数据采集装置11相连并接收采集信号。

所述生产设备3为多个，所述生产设备3平行独立运行，所述生产性能数据采集装置11对多个生产设备3进行信号采集。

所述检验装置5为多个，所述检验装置5平行独立运行，所述工件参数采集装置12对多个检验装置5进行信号采集。

所述生产设备3、检验装置5之间设置有对加工后检验前工件进行存放的待检工件中转站4。

所述生产设备3前设置有对原材料进行存放的原材料库1。

所述原材料库1、生产设备3之间还设置有用来进行原材料中转的原材料中转站2。

所述检验装置5后设置有不合格品中转站7、成品库6，所述检验装置5检测合格的工件进入到成品库6，所述检测装置5检测不合格的工件进入到不合格品中转站7。

进一步的，不合格品中转站7中由于加工未足量而导致的不合格工件进入到原材料中转站2中，进行二次加工。

所述原材料中转站2由原材料库1为其提供工件加工用原材料，并用于加工前的原材料暂存。

所述生产设备3为原材料加工的主要设备，其原材料由原材料中转站2提供。

所述待检工件中转站4为生产设备3完成加工的工件暂存处，同时位于检验装置5的检验之前。

所述检验装置5用于加工件的参数尺寸的检验，其待测工件由待检工件中转站4提供。

所述成品库6为经过检验装置检测合格的产品存储点。

所述不合格品中转站7为经过检验装置检测不合格的产品暂存点，并将工件重新流转至原材料中转站2。

所述生产性能在线诊断装置8为生产设备性能状态的判断装置，该装置由信号巡检装置、信号分析装置及软件、声光报警装置、信号输出装置所组成，可向生产维护计算装置9和生产维护装置10发出维修指令。

所述生产维护计算装置9用于评估和计算生产设备维护方法和方案，该装置由高性能计算机及分析软件、数据储存装置、纸质文件输出装置所组成。

所述生产维护装置10接收制定的维护方案，按照上述维护方案组织维护人员、维护工具和替换件进行维护。

所述生产性能数据采集装置11为生产设备3中加装的参数检测传感器和信号传输电缆，如振幅传感器、温度传感器、位移传感器、速度传感器、压力传感器等，可以向生产性能在线诊断装置8和生产维护计算装置9实时地提供数据。

所述工件参数采集装置12为各工件检验装置检测结果的数据采集和统计系统，该装置由人工信息录入计算机、扫描仪及文字识别转换软件、数据库软件所组成。

基本本申请一种基于状态的工件生产设备维护监测系统，包括以下步骤：

ⅰ.生产线按加工流程运转

原材料库1中的原材料按照原材料中转站2、生产设备3、待检工件中转站4、检验装置5、成品库6/不合格品中转站7的顺序进行加工；

ⅱ.采集设备性能参数

生产性能数据采集装置11采集生产设备3的设备性能参数；

ⅲ.采集检验中工件尺寸参数

工件参数采集装置12采集检验装置5中工件的尺寸信息；

ⅳ.建立维护退化模型

建立生产设备3中维护零部件的退化模型；

ⅴ.建立仿真周转模型

在生产维护计算装置9中建立生产线的运转模型；

ⅵ.进行仿真周转

将在步骤ⅳ中的退化模型代入到步骤ⅴ中的运转模型中，进行仿真计算，对退化参数和工件合格率进行分析；

ⅶ.得到维护方案

结合步骤ⅵ中的退化参数和工件合格率制定维护时间点和维护方式。

步骤ⅳ中建立生产设备3中维护零部件的退化模型，具体过程如下：

首先，获取步骤ⅱ中的设备性能参数，得到性能变化趋势；

然后，获取步骤ⅲ的工件尺寸统计模型，建立工件尺寸统计模型；

最后，利用性能变化趋势、工件尺寸统计模型建立生产设备3中维护零部件的退化模型。

所述生产性能数据采集装置11、生产维护计算装置9之间还设置有意外损坏步骤。

所述生产设备3、检验装置5均为多台且前后一一对应。

所述生产维护装置10中针对多台生产设备3维护方案中维护时间节点的间隔值不小于维护时长。

所述意外损坏步骤是指，生产设备3意外损坏时，生产性能数据采集装置11直接将信号发动给生产维护计算装置9，生产维护计算装置9将维护方案发送给生产维护装置10。

所述生产设备3维护完成后接入到维护检测系统中进行维护监测。

所述维护方案中包括维护的时间节点和维护方式，在多条流水线的情况下，所述维护方案指明所维护流水线的标识。

步骤ⅵ进行仿真周转中，对退化参数和工件合格率进行分析的算法可以但不限于最优化算法中的粒子群算法。

所述仿真运算可以但不限于Anylogic。

基本本申请另一种基于状态的工件生产设备维护监测系统，包括以下步骤：

ⅰ.生产线按加工流程运转

原材料库1中的原材料按照原材料中转站2、生产设备3、待检工件中转站4、检验装置5、成品库6/不合格品中转站7的顺序进行加工；

ⅱ.采集设备性能参数

生产性能数据采集装置11采集生产设备3的设备性能参数；

ⅲ.判断是否进入意外损坏步骤

设备性能参数突变或报警停止时，生产设备3意外损坏，生产性能数据采集装置11直接将信号发动给生产维护计算装置9，生产维护计算装置9将维护方案发送给生产维护装置10；

ⅳ.采集检验中工件尺寸参数

工件参数采集装置12采集检验装置5中工件的尺寸信息；

ⅴ.建立维护退化模型

建立生产设备3中维护零部件的退化模型；

ⅵ.建立仿真周转模型

在生产维护计算装置9中建立生产线的运转模型；

ⅶ.进行仿真周转

将在步骤ⅳ中的退化模型代入到步骤ⅴ中的运转模型中，进行仿真计算，对退化参数和工件合格率进行分析；

ⅷ.得到维护方案

结合步骤ⅵ中的退化参数和工件合格率制定维护时间点和维护方式。

步骤ⅴ中建立生产设备3中维护零部件的退化模型，具体过程如下：

首先，获取步骤ⅱ中的设备性能参数，得到性能变化趋势；

然后，获取步骤ⅳ的工件尺寸统计模型，建立工件尺寸统计模型；

最后，利用性能变化趋势、工件尺寸统计模型建立生产设备3中维护零部件的退化模型。

所述生产设备3、检验装置5均为多台且前后一一对应。

所述生产维护装置10中针对多台生产设备3维护方案中维护时间节点的间隔值不小于维护时长。

所述生产设备3维护完成后接入到维护检测系统中进行维护监测。

所述维护方案中包括维护的时间节点和维护方式，在多条流水线的情况下，所述维护方案指明所维护流水线的标识。

步骤ⅶ进行仿真周转中，对退化参数和工件合格率进行分析的算法可以但不限于最优化算法中的粒子群算法。

所述仿真运算可以但不限于Anylogic。

本实用新型通过生产性能数据采集装置、生产性能在线诊断装置对生产设备进行实时监测，通过工件参数采集装置对生产设备生产的工件进行尺寸检测，将检测信息传送到生产维护计算装置得到维护方案。

本实用新型可供管理人员有效地对设备和工件进行提前、准确地干预，从而提高生产系统的生产效率；将保证工件合格率与设备维护成本相结合，可以更为全面客观地评估整体生产成本，对降低原材料浪费、人员和设备工时浪费、提高设备健康程度等具有更加明显的帮助。

Claims (8)

1.一种基于状态的工件生产设备维护监测装置，包括对原材料进行加工的生产设备（3）和对加工完成后待检工件进行检测的检验装置（5），其特征在于：所述生产设备（3）外设置有生产性能在线诊断装置（8），所述生产设备（3）外设置有工件参数采集装置（12），所述生产性能在线诊断装置（8）、工件参数采集装置（12）与生产维护计算装置（9）相连，生产性能数据采集装置（11）采集生产设备（3）的设备性能参数，所述生产维护计算装置（9）接收采集的设备性能参数和工件参数采集装置（12）采集的工件尺寸信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于状态的工件生产设备维护监测装置，其特征在于：所述生产维护计算装置（9）与生产维护装置（10）相连，所述生产维护装置（10）接收维护计划。

3.根据权利要求2所述的一种基于状态的工件生产设备维护监测装置，其特征在于：所述生产性能在线诊断装置（8）与生产性能数据采集装置（11）相连并接收采集信号。

4.根据权利要求3所述的一种基于状态的工件生产设备维护监测装置，其特征在于：所述生产设备（3）为多个，所述生产设备（3）平行独立运行，所述生产性能数据采集装置（11）对多个生产设备（3）进行信号采集。

5.根据权利要求4所述的一种基于状态的工件生产设备维护监测装置，其特征在于：所述检验装置（5）为多个，所述检验装置（5）平行独立运行，所述工件参数采集装置（12）对多个检验装置（5）进行信号采集。

6.根据权利要求5所述的一种基于状态的工件生产设备维护监测装置，其特征在于：所述生产设备（3）、检验装置（5）之间设置有对加工后检验前工件进行存放的待检工件中转站（4）。

7.根据权利要求6所述的一种基于状态的工件生产设备维护监测装置，其特征在于：所述生产设备（3）前设置有对原材料进行存放的原材料库（1）。

8.根据权利要求7所述的一种基于状态的工件生产设备维护监测装置，其特征在于：所述原材料库（1）、生产设备（3）之间还设置有用来进行原材料中转的原材料中转站（2）。

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