一種自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估方法研究

邵淮嶺

(國(guó)網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院計(jì)量中心，鄭州 450001)

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一種自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估方法研究

邵淮嶺

(國(guó)網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院計(jì)量中心，鄭州 450001)

通過對(duì)自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估，提高檢定流水線工作的可靠性和穩(wěn)定性。自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估系統(tǒng)，通過對(duì)自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)信息采集，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行量化評(píng)估，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)量化及評(píng)估結(jié)果，結(jié)合專家系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化檢定系統(tǒng)的分享監(jiān)控和預(yù)警管理。采用ETL、OPC等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟硬件一體化集成。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)能力較高，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

自動(dòng)化檢定流水線；風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警；風(fēng)險(xiǎn)量化；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

隨著自動(dòng)化檢定流水線在國(guó)家電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，對(duì)自動(dòng)化檢定流水線運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性提出了更高的要求，通過對(duì)自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估，提高檢定流水線工作的可靠性和穩(wěn)定性。自動(dòng)化檢定流水線是建立在單相電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)上的。通過對(duì)自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)信息采集，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行量化評(píng)估，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)量化及評(píng)估結(jié)果，結(jié)合專家系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化檢定系統(tǒng)的分享監(jiān)控和預(yù)警管理[1-4]。采用ETL、OPC等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化檢定，最后進(jìn)行了自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)，通過仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了性能測(cè)試，得出有效性結(jié)論。

1 單相電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

研究單相電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)的自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估方法，首先需要進(jìn)行檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析單相電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)是依據(jù)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG596《電子式交流電能表》作為技術(shù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，單相電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)由上下料裝置、空箱緩存裝置、耐壓試驗(yàn)裝置、直觀和通電檢查裝置、輸送裝置、多功能檢定裝置、打標(biāo)裝置組成[5]。單相電能表的自動(dòng)化檢定流水線的作業(yè)流程見圖1。

圖1 單相電能表的自動(dòng)化檢定流水線的作業(yè)流程

根據(jù)圖1所示的單相電能表的自動(dòng)化檢定流水線，制造生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)下達(dá)的檢測(cè)任務(wù)下達(dá)后，智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行表箱拆垛，采集終端分別進(jìn)行耐壓試驗(yàn)、功耗檢測(cè)/外觀檢查。掃描電能表?xiàng)l碼并寫入工裝板的RFID，讀取RFID內(nèi)電能表信息，各功能單元在完成檢定、檢測(cè)后，將數(shù)據(jù)結(jié)果存放于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)頂升平移機(jī)構(gòu)、控制器、升降系統(tǒng)組成周轉(zhuǎn)箱輸送系統(tǒng)，采集終端完全兼容檢測(cè)采集終端Ⅲ型流水線，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)面向三種用電信息采集終端，主要由主輸送線(包括直線輸送段、頂升橫移單元、工件托盤)和工件托盤倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)組成，用于完成被檢終端在各個(gè)工位間的輸送工作。根據(jù)分析得到單相電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果見圖2。

圖2 單相電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果

2 自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估的信息采集及判別

在單相電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估的信息采集和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估研究，自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)的總體模塊分為風(fēng)險(xiǎn)定義及識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)量化及評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)控制及對(duì)策、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控及預(yù)測(cè)等部分。其中，風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估的信息采集是實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)估的基礎(chǔ)，風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估的信息采集采用故障樹分析法(FTA)，按照時(shí)間進(jìn)程進(jìn)行邏輯推理，計(jì)算人員傷害和財(cái)產(chǎn)損失等風(fēng)險(xiǎn)類型，通過操作自動(dòng)化檢定流水線的生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)(MDS)及相關(guān)的軟件系統(tǒng)，完成計(jì)量器具的檢定。在自動(dòng)化檢定流水線中，風(fēng)險(xiǎn)主要包括檢定裝置整體運(yùn)行穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)、控制及上位軟件運(yùn)行穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)、人為因素及外部因素引起的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性分性，確定被列為風(fēng)險(xiǎn)具體因素。設(shè)自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)事件的標(biāo)量時(shí)間序列為x(t)(t=0，1，…，n-1)，以上表示的是流水線中的工藝、設(shè)備、環(huán)境、人員的分享發(fā)生概率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和判斷能力對(duì)風(fēng)險(xiǎn)特征進(jìn)行量化編碼，得到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的德爾斐模型可以描述為：

u=[u1，u2，…，uN]∈RmN

(1)

把風(fēng)險(xiǎn)分析的結(jié)果與風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則相比較，求得自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的最大梯度差：

(2)

式中m，n——風(fēng)險(xiǎn)程度接受或可容忍的過程的向量量化自相關(guān)系數(shù)。

使用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)信息資料進(jìn)行指數(shù)評(píng)估，得到風(fēng)險(xiǎn)特征的關(guān)聯(lián)指向性特征為：

(3)

在人員、信息、時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)參量差異度顯著的情況下，從檢定裝置整體運(yùn)行水平(檢定質(zhì)量穩(wěn)定可靠性)、設(shè)備因素、軟件因素(控制及上位軟件運(yùn)行穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn))、人為因素及外部因素等幾方面對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估加權(quán)，加權(quán)向量表示為：

ωj=(ω0j，ω1j，…，ωk-1，j)T

(4)

通過這些描述，結(jié)合用現(xiàn)場(chǎng)觀察、工作任務(wù)分析，得到自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估的判決式為：

(5)

利用自動(dòng)化檢定流水線檢定合格率、檢定效率，當(dāng)?shù)陀陂撝禃r(shí)提示或報(bào)警，利用風(fēng)險(xiǎn)矩陣方法構(gòu)建自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)矩陣，以自動(dòng)化檢定質(zhì)量管控風(fēng)險(xiǎn)為例，表示為：

(6)

式中τ——半定量化延遲；

pi——風(fēng)險(xiǎn)的綜合等級(jí)信息量；

pj——發(fā)生頻率評(píng)估系數(shù)。

通過分析得到，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估，并給出自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策如表1所示。

表1 自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策

3 軟件開發(fā)實(shí)現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)分析

為了測(cè)試設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估模型進(jìn)行自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估的性能，進(jìn)行軟件集成開發(fā)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，采用ETL、OPC等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟硬件一體化集成。根據(jù)已定義的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，自動(dòng)化檢定流水線系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)通過ETL方式從MDS系統(tǒng)進(jìn)行信息采集，對(duì)每個(gè)單元單獨(dú)建立OPC服務(wù)，通過OPC技術(shù)從生產(chǎn)日志、系統(tǒng)運(yùn)維記錄中對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)、故障等信息進(jìn)行工況分析和故障判斷，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理。為了定量評(píng)估自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估性能，以預(yù)警準(zhǔn)確性為測(cè)試指標(biāo)，得到結(jié)果如圖3所示。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)能力較高，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

圖3 自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警準(zhǔn)確度分析

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估，提高檢定流水線工作的可靠性和穩(wěn)定性。自動(dòng)化檢定流水線是建立在單相電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)上的。通過對(duì)自動(dòng)化檢定流水線風(fēng)險(xiǎn)信息采集，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行量化評(píng)估，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)量化及評(píng)估結(jié)果，結(jié)合專家系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化檢定系統(tǒng)的分享監(jiān)控和預(yù)警管理。采用ETL、OPC等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟硬件一體化集成。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明，采用本文方法進(jìn)行自動(dòng)化檢定流水線的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和評(píng)估的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)能力較高，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

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(本文編輯：趙艷粉)

Risk Early Warning and Evaluation Method for Automatic Calibration Line

SHAO Huai-ling

(Metrology Center of HAEPC Electric Power Research Institute , Zhengzhou 450001, China)

The risk early warning and evaluation are applied to improve the reliability and stability of the automatic calibration line, which is realized through collecting the risk information, quantifying the indicators of risk assessment, and thereupon combining with expert system for automatic calibration system to share the monitoring and early warning management. The standard protocols such as ETL, OPC and technology are used for the software development and design of the risk early warning system for the automatic detection line system, and the integration of system hardware and software. Experimental analysis results show that the method can be adopted to improve the automatic detection line risk early warning and assessment with high forecasting accuracy and reliability, having good application value.

automatic calibration line; risk early warning; risk quantification; risk assessment

10.11973/dlyny201605006

邵淮嶺(1977)，男，碩士，高級(jí)工程師，主要研究領(lǐng)域?yàn)殡娔苡?jì)量自動(dòng)化。

TP273

A

2095-1256(2016)05-0561-03

2016-06-25