工程機(jī)械設(shè)備健康管理研究

錢永產(chǎn)　楊威　尚其剛

一、前言

現(xiàn)代工程機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動化程度高，生產(chǎn)效率倍增，但價格昂貴，應(yīng)用和維護(hù)成本高，一旦出現(xiàn)故障，造成生產(chǎn)與維修的經(jīng)濟(jì)損失也比較嚴(yán)重。因此，合理運(yùn)用、科學(xué)管理、長期穩(wěn)定的保持機(jī)械良好的技術(shù)性能狀態(tài)，保持高效率低成本運(yùn)行，對企業(yè)的管理、運(yùn)營、施工進(jìn)度、成本控制和經(jīng)濟(jì)效益有十分重要的意義。工程機(jī)械的科學(xué)管理和維修養(yǎng)護(hù)是其發(fā)揮良好效率的保障。工程機(jī)械運(yùn)用頻率高，運(yùn)轉(zhuǎn)時間長，機(jī)械施工環(huán)境條件惡劣復(fù)雜，對工程機(jī)械各項(xiàng)性能提出更高的要求。但目前車輛管理、養(yǎng)護(hù)、維修的理論、模式和技術(shù)，仍沿用八十年代的傳統(tǒng)方式，無法適應(yīng)全壽命健康運(yùn)用的要求。

二、機(jī)械設(shè)備健康學(xué)簡介

機(jī)械設(shè)備健康學(xué)是醫(yī)學(xué)科學(xué)、仿生科學(xué)與設(shè)備維修科學(xué)、表面工程科學(xué)交叉的新興學(xué)科，主要具有如下特點(diǎn)：

（一）以系統(tǒng)論、信息論、控制論、健康論為基礎(chǔ)理論；

（二）以 “預(yù)防性動態(tài)健康管理和動態(tài)養(yǎng)護(hù)維修”為主要特征；實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備可靠性的人—機(jī)結(jié)合的雙向健康控制。

（三）以“全壽命健康” 為目標(biāo)，對機(jī)械設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)和健康運(yùn)用實(shí)施全程監(jiān)控。

（四）以建立“自養(yǎng)護(hù)、自修復(fù)、自補(bǔ)償、自適應(yīng)”的仿生學(xué)機(jī)能為基礎(chǔ)，部分取代人工保養(yǎng)維修，促進(jìn)機(jī)械設(shè)備管理與維修模式的變革。

（五）以提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益為中心，追求經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、管理的最優(yōu)化，積極推進(jìn)機(jī)械設(shè)備的管理、應(yīng)用、維修的科技進(jìn)步，不斷降低并有效控制機(jī)械設(shè)備的壽命周期費(fèi)用，提高綜合效率。

三、機(jī)械設(shè)備健康學(xué)組成

機(jī)械設(shè)備健康學(xué)包括三個組成部分：機(jī)械設(shè)備健康理論、機(jī)械設(shè)備健康監(jiān)控、機(jī)械設(shè)備動態(tài)養(yǎng)護(hù)維修。

（一）機(jī)械設(shè)備健康理論。

機(jī)械設(shè)備健康理論，著眼于微觀和介觀的動態(tài)變化和損傷過程控制，研究機(jī)械損傷的動態(tài)演變過程，特點(diǎn)規(guī)律；研究事前預(yù)防、過程監(jiān)控、動態(tài)養(yǎng)護(hù)維修和機(jī)械設(shè)備的健康保健制度等，即研究如何使機(jī)械設(shè)備保持健康運(yùn)用，不出或少出故障，減免停機(jī)解體維修。其特點(diǎn)是全壽命持續(xù)性保持健康和最合理的成本消耗。

（二）機(jī)械設(shè)備健康監(jiān)測。

機(jī)械設(shè)備零部件的失效、各系統(tǒng)配合平衡的紊亂、技術(shù)工況的下降是一個由量變到質(zhì)變的過程，這個過程一定會以狀態(tài)參量的變化表現(xiàn)出來。健康學(xué)監(jiān)測要求盡可能地追蹤狀態(tài)參數(shù)的變化，特別是“亞健康狀態(tài)”的變化動向，增加監(jiān)測的頻度和內(nèi)容。因此，發(fā)展機(jī)械設(shè)備檢測技術(shù)和儀器設(shè)備是提高監(jiān)控水平，保障健康運(yùn)用的必要手段；最終實(shí)現(xiàn)管理上“制度化”，檢測指標(biāo)上“標(biāo)準(zhǔn)化”，檢測技術(shù)上的“智能化”發(fā)展目標(biāo)。

（三）機(jī)械設(shè)備動態(tài)養(yǎng)護(hù)維修。

動態(tài)養(yǎng)護(hù)維修以保持機(jī)械工作內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，減少停機(jī)檢修，減免解體維修為目標(biāo)，通過為機(jī)械設(shè)備建立“自養(yǎng)護(hù)、自修復(fù)、自補(bǔ)償、自適應(yīng)”的仿生學(xué)機(jī)能，形成損傷與修復(fù)的動態(tài)平衡，始終保持機(jī)械設(shè)備動態(tài)健康和低成本運(yùn)用。主要利用機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時特有的機(jī)械、物理、化學(xué)等條件，直接針對機(jī)件損傷的規(guī)律和特點(diǎn)，依據(jù)動態(tài)監(jiān)測參數(shù)的分析診斷，辨證選擇和實(shí)施預(yù)防—保健—康復(fù)的養(yǎng)護(hù)維修方案。并且根據(jù)機(jī)械設(shè)備不同的技術(shù)狀態(tài)，不同的運(yùn)用階段，不同的損傷特點(diǎn)，有針對性地選擇運(yùn)用。動態(tài)養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)，包括動態(tài)的原位性修復(fù)、清洗、改質(zhì)強(qiáng)化、改性、復(fù)彈等多種動態(tài)表面工程技術(shù)，目前在發(fā)動機(jī)、變速箱、壓縮機(jī)、液壓系統(tǒng)、軸承等各機(jī)械總成中廣泛應(yīng)用。

四、加強(qiáng)工程機(jī)械設(shè)備健康管理的意義

（一）保障工程機(jī)械設(shè)備的健康率、利用率，提高運(yùn)營效率。

健康管理與動態(tài)養(yǎng)護(hù)維修是工程機(jī)械設(shè)備持續(xù)健康運(yùn)用的有效保障方法，在機(jī)械養(yǎng)護(hù)中，建立并保持其“自養(yǎng)護(hù)、自修復(fù)、自適應(yīng)機(jī)能”，就能夠?qū)崿F(xiàn)工程機(jī)械設(shè)備的高健康率、高利用率，低故障率、低維修率，從而保證生產(chǎn)效率。

（二）保障良好使用性能，減少停機(jī)減修誤工損失。

對于需要停車檢修的工程機(jī)械設(shè)備，動態(tài)養(yǎng)護(hù)維修可以使其自動恢復(fù)和保持良好的使用性能，減免停機(jī)解體修理。

（三）保障延長工程機(jī)械設(shè)備的使用壽命和服役期，保值增值，減少更新。

健康管理和動態(tài)保養(yǎng)維修可以長期保持車輛、機(jī)械、設(shè)備的可靠性，延長使用壽命和經(jīng)濟(jì)壽命，延長服役期限，保值增值，節(jié)省更新投資。