基于MDDP系統的智能壓機線開發

王國富　汪建余　連杰

摘 要：沖壓壓力機作為汽車制造行業表面件加工的設備，具有多工況，變載荷、重載荷的特點，在零件加工過程中需要持續往復運行。隨著設備的負荷不斷增大使用年限地不斷增長，一些大型的機械故障也因為磨損、疲勞以及維護保養不及時徹底等因素而開始出現，且出現頻次逐漸增高。在既有的正常點巡檢和例行檢修保養的前提下，一些故障和問題仍無法及時發現或提前預判，從而造成了大量的非計劃停機時間、人工成本、備件成本的投入。為此，引入了智能設備的概念，開發MDDP系統，實現設備自主監控、診斷、決策和預測。

關鍵詞：沖壓線 智能設備 MDDP系統 監控 診斷 決策 預測

Development of Intelligent Press Line Based on MDDP System

Wang Guofu，Wang Jianyu，Lian Jie

Abstract：As a surface part processing equipment in the automobile manufacturing industry， stamping presses have the characteristics of multiple working conditions， variable loads， and heavy loads. They need to continuously reciprocate during the processing of parts. As the load of equipment continues to increase and the service life continues to grow， some large-scale mechanical failures have also begun to appear due to factors such as wear， fatigue， and lack of timely and thorough maintenance， and the frequency of occurrence has gradually increased. Under the premise of the existing normal point inspection and routine maintenance， some faults and problems cannot be detected in time or predicted in advance， which has caused a large amount of unplanned downtime， labor costs， and spare parts costs. To this end， the concept of intelligent equipment is introduced， and the MDDP system is developed to realize equipment independent monitoring， diagnosis， decision making， prediction.

Key words：press line， intelligent equipment， MDDP system， monitoring， diagnosis， decision making， prediction

1 引言

放眼整個沖壓行業，由于無法實時掌握設備的運行狀態，普遍存在設備維護不及時或過度維護的問題。維護不及時是指沒有根據設備的特點和使用工況制定及時的維護計劃，導致設備長期處于不健康的運行狀態，極易出現重大異常停臺。過度維護是指頻繁的對設備進行保養，頻繁拆裝，導致設備原有配合關系和精度破壞，加快老化、失效進程。

因此，我們需要實時掌控設備的運行狀態，將其運行數據可視化、趨勢化、預警化，這樣就可以及時、準確的進行設備維護，將異常性停臺轉化為預防性維修。自主開發設備監控診斷決策預測系統應運而生。

目前一汽-大眾沖壓車間已通過各種途徑開始了設備狀態監控工作。就掌握的信息可知，主要有兩個方向：

（1）佛山分公司沖壓車間于2019年上線一套設備預測維修項目，通過在主要電機（主泵、控制泵）、離合器選裝給油裝置等位置安裝了振動傳感器，同時監控設備界面獲取相關溫度，將巡檢項目從80項優化至14項。（2）成都分公司與2018年開始進行壓機狀態監控和故障診斷預防維修探索，與西安交大、西安因聯科技一起通過項目立項，校企合作，共同開發運用一套監控診斷系統，對壓機主傳動系統的運行狀態和故障診斷有了一定的理論和案例積累。

2 MDDP系統的框架

針對重點設備、重點部位自主開發系統進行數據采集、數據分析、故障預警、方案決策、壽命預測，實現以下目的：

（1）合理制定維修計劃：一方面可以隨時了解設備的運行情況，從而解決了“是否需要維修的問題”;另一方面可以分析設備的故障原因，從而解決了“該如何維修的問題”。（2）減少備件庫存：在線監測系統通過了解設備現狀和故障原因可以很好的預測設備運行壽命，所以可以制定出合理的備件采購計劃和備件庫存數量。（3）避免突發事故造成的停機損失：不僅可以大大降低維護成本還可以減少設備停機維護時間，降低因設備長時間停機對生產造成的影響。（4）保障現場人員安全：減少現場工作人員進行巡檢頻次并可以及時發現故障，保障了現場工作人員的安全。

2.1 網絡拓撲關系

網絡拓撲關系如下圖1所示。系統的信息流為如下圖2所示。

2.2 功能層面需求

整個系統按照功能分為4個層面：

（1）實時性-由被動需求時監控變為設備自主實施監控，信息更加全面，對比性更強，提高故障處理效率。（2）可視化-監控內容以及進程在交互界面顯示。（3）全面性-囊括溫度、震動、流量等多種監控信息。（4）對照性-將液壓、啟動圖紙嵌入顯示界面，在設備工作時，根據動作時序，在圖紙上直觀展現出來。

（1）超閾值警告-超過設定報警值提醒并停機。（2）趨勢報警-不良趨勢持續指定時間報警提醒。（3）突變報警-監控信號出現大的轉折圖片報警并停機。

（1）提示處理解決方案-積累故障，建立對應解決方案數據庫。

（1）部件生命周期預測提醒-積累大量樣本。下圖3為系統整體框架。

3 MDDP系統的實現

3.1 監控層面—實現可視化

在監控層面將設備重點部位的壓力、震動、溫度、流量等參數做到WINCC界面中，實現實時監控。

3.2 診斷層面—異常趨勢發現問題

通過對采集的信息設定閾值，可以進行問題診斷，不同的閾值對應不同的反應機制，或預警或報警。以下為診斷功能實際應用案例，通過壓力趨勢異常發現設備隱性漏油問題。

3.3 決策層面—維修知識庫輔助決策

通過積累維修知識庫，將故障用關鍵詞或地址分類。故障出現時自動匹配，彈出維修策略。

3.4 預測層面—大數據應用預測備件壽命

預測主要針對備件壽命，通過關聯備件入庫、出庫、安裝和報廢時間，記錄整個生命周期的數據。下圖7案例通過對設備內部軸承的震動頻譜進行采集分析，結合SKF 40年軸承制造的數據，能夠準確的得出軸承的健康狀態和缺陷位置以及缺陷程度，甚至能夠預測軸承剩余壽命。

4 結語

MDDP系統的作用主要包含以下幾方面：

優化檢修計劃：通過目視化可以直觀的看到設備各部分的運行狀態，無需進行周期性檢查，累計優化檢修項目120項;

避免異常停臺：通過診斷預警功能提前發現異常趨勢，累計避免停臺3500min;

優化備件費用：通過大數據應用預測備件壽命，精確指導采購計劃，僅軸承一項累計節約30萬元。

后續將著重在數據積累和網聯化方向努力。通過積累數據，能夠形成沖壓車間設備特有的大數據框架，支撐設備自主決策，自主管理;網聯化能夠實現多終端設備管理和遠程輔助。

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