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论文题目：基于状态监测的煤矿设备维修管理 专业：机械电子工程 硕士生：郑来伟 指导教i i l i ：曹现刚 摘要 设备维修管理己成为现代企业管理的一个重要组成部分，尤其是对于拥有设备多、 价值大的煤炭企业，为了保障生产设备安全、稳定、可靠、长期地正常运行，势必加倍 重视设备管理，设备维修的重要性变得十分突出。根据设备状态信息确定设备的劣化程 度，及时编制和修订检修计划，适时对设备进行维修恢复设备的性能。不仅从经济角度 节省了成本，更保证了生产环境的安全稳定。 因此，不断改进煤矿企业设备维修管理体系，将科学管理和先进技术有效地结合起 来，及时准确地实现设备状态信息的监测和诊断，高效合理地完成维修活动的组织策划 和资源调配；是现代煤矿设备管理的主要任务，也是我国煤矿生产企业必须予以重视的 具有现实意义的研究课题。 本文从煤矿设备维修管理角度出发，以设备状态监测为基础；按照煤矿设备维修管 理的流程对点检周期、检修计划、维修策略、备件管理进行研究，将研究结果与系统开 发相结合；以提高煤矿企业设备维修管理能力为主要目的。 分析了煤矿设备维修管理的现状和用户需求，根据当前煤矿企业设备现状和煤矿设 备维修业务流程对系统框架进行设计，建立基于状态监测的煤矿设备维修管理系统的 功能模型。 阐述了根据不同设备选择不同的计算方法来确定点检周期；根据设备的劣化程度制 定检修计划；从经济角度选择“最佳检测、维修综合策略模型”，从而达到了控制煤矿 设备检修管理成本的目的；从生产负荷、消耗频率和订货周期三个因素综合考虑，确定 合理库存动态分析模型。将以上关键技术应用到煤矿设备维修管理中，并与系统开发相 结合，从而保证系统在实际应用中的合理性。 完成了系统的总体设计，规划设计了系统的数据库模型。结合系统的设计目标，提 出系统体系结构解决方案。 介绍了系统开发运行环境、系统运行网络结构以及在实施过程中要注意的问题，以 几个典型功能模块( 包括系统主界面、报表输出、点检数值显示、检修计划管理、仓库 管理等) 作为示例，对系统的运行进行了介绍。 本文以开发基于状态监测的煤矿设备维修管理系统为目标，致力于从管理层面对煤 矿设备管理信息化、维修活动的组织策略、设备点检及信息采集技术方法等方面的问题 和工程实现进行研究探讨。成功地构建了一个结构合理、性能优良、扩充性强、开放友 好的维修管理信息应用平台。系统在实际煤矿企业应用中，实现了预期的各项功能，达 到了较为理想的效果。 关键词：状态监测；点检；煤矿；设备维修管理系统 研究类型：应用研究 s u b j e c t t h ec o a lm i n ee q u i p m e n tm a i n t e n a n c em a n a g e m e n tb a s e do n c o n d i t i o nm o n i t o r i n g s p e c i a l t y ：m e c h a n i c a la n de l e c t r o n i ce n g i n e e r i n g n a m e ：z h e n gl a i w e i i n s t r u c t o r ：c a ox i a n g a n g a b s t r a c t ( s i g n a t u r e ) ( s i g n a t u r e ) e q u i p m e n tm a i n t e n a n c em a n a g e m e mh a sb e c o m e a ni m p o r t a n tc o m p o n e n to ft h e m o d e me m e 印f i s em a n a g e m e m e s p e c i a l l yf o rc o a le n t e r p r i s e sw i t h m o r el l i 曲。v a l u e e q u i p m e r i t s i n o r d e rt os a f e g u a r dt h ep r o d u c t i o ne q u i p m e n ts a f e l y , s t a b l y , r e l i a b l y , c 1 1 r o n l c a l l yr u n n i n g ，a t t a c h i n gi m p o r t a n c et ot h ee q u i p m e n tm a n a g e m e n td o u b l yc e r t a i n l y w i l l ， t h ef u n d a m e n t a l i t yo fe q u i p m e n tm a i n t e n a n c eb e c o m e si m p o r t a n t d e t e r i o r a t i o nd e g r e eo f e q u i p m e n ti s c o n f i r m e da c c o r d i n gt ot h ee q u i p m e n tc o n d i t i o nm e s s a g e s , m a i n t e n a n c e s c h e d u l i n gi se s t a b l i s h e da n dr e v i s e dp r o m p t l y , e q u i p m e n ti sm a i n t e n a n c et i m e l y , e q u i p m e n t 丘l n c t i o ni sr e s t o r e d i ti sn o to n l ys a v e st h ec o s tf r o mt h ee c o n o m i c a la n g l e ，b u ta l s o g u a r a n t e e st h es e c u r i t yo fp r o d u c t i o ne n v i r o n m e n t t h e r e f o r e ，i ti sn e c e s s a r yt oe s t a b l i s has e to fa d v a n c e ds u p p o r ts y s t e mf o re q u i p m e n t m a j n t e l l a n c e w h i c hc a nr e a l i z em o n i t o r i n g ，a n a l y z i n go fe q u i p m e n t sc o n d i t i o na c c u r a t e l ya n d r e l i a b l y ；c o m p l e t ep r o g r a m m i n g a n do r g a n i z i n go nm a i n t e n a n c ea c t i v i t i e s ，p r e p a n n g m a i n t e n a n c er e s o u r c e ss c i e n t i f i c a l l ya n dr a t i o n a l l y ；i t i sn o to n l yap r i m a r yt a s km n l o d e m i z a t i o nc o a lm i n ee q u i p m e n tm a n a g e m e n t ，b u ta l s oa r e a l i s t i cr e s e a r c hs u b j e c tw h i c hi s c o a lm i n ee n t e r p r i s e sn e e d st os o l v eu r g e n t l y i nt h ep a p e r , s t a r t i n gf r o mc o a lm i n ee q u i p m e n tm a i n t e n a n c em a n a g e m e n t ，b a s e do n e q u i p m e n t e o n d i t i o n m o n i t o r i n g ；r e s e a r c m n gs p o t i n s p e c t i o np e r i o d i c ，m a i n t e n a n c e s c h e d u l i n g 。m a i n t e n a n c ep o l i c ya n ds p a r ep a r t sm a n a g e m e n ta c c o r d i n gt ot h ef l o wo fc o a l m i n ee q u i l ： m e n tm a i n t e n a n c em a n a g e m e n t ，t h er e s u l t so fr e s e a r c h i n ga r ec o m b i n e dw i t ht h e s y s t e me x p l o i t a t i o n ；a d v a n c i n gt h ec a p a c i t yo fe q u i p m e n tm a i n t e n a n c em a n a g e m e n ta b o u t c o a lm i n ee n t e r p r i s e si st h em a i np u r p o s e t h ep r e s e n ts i t u a t i o na n du s e rd e m a n d so fc o a lm i n ee q u i p m e n t m a i n t e n a n c e m a n a g e m e n ta l ea n a l y z e d ，t h es y s t e mf r a r n e w o r k i sd e s i g n e da c c o r d i n gt o t h ec u r r e n t l y e q u i p m e n ta c t u a l i t yo fc o a lm i n ee n t e r p r i s e sa n db u s i n e s sp r o c e s so fc o a lm i n ee q u i p m e n t m a i n t e n a n c e ，t h ef u n c t i o nm o d e lo fe q u i p m e n tm a i n t e n a n c em a n a g e m e n ts y s t e ma b o u tc o a l m i n ea r ed e s i g n e d ，i ti sb a s e do ne q u i p m e n tc o n d i t i o nm o n i t o r i n g s p o ti n s p e c t i o np e r i o d i c i sc o n f i r m e db yd i f f e r e n t e q u i p m e n t sc h o o s i n gd i f f e r e n t c a l c u l a t i o nm e t h o d s ；m a i n t e n a n c es c h e d u l i n gi se s t a b l i s h e db yd e t e r i o r a t i o nd e g r e eo f e q u i p m e n t s ；o p t i m u md e t e c t i o na n dm a i n t e n a n c ec o m p r e h e n s i v ep o l i c ym o d e l sa r ec h o s e n f r o me c o n o m ya n g l e ，i tc a nr e a c ht h ep u r p o s eo fc o n t r o l l i n gc o s to fc o a lm i n ee q u i p m e n t m a i n t e n a n c em a n a g e m e n t ；r a t i o n a li n v e n t o r yd y n a m i ca n a l y s i sm o d e li sc o n f i r m e df r o mt h r e e f a c t o r s ，s u c ha sp r o d u c t i o nl o a d ，c o n s u m p t i o nf r e q u e n c ya n do r d e rc y c l e t h ea b o v ek e y t e c h n o l o g i e sa r eu s e di n t oc o a lm i n ee q u i p m e n tm a i n t e n a n c em a n a g e m e n t ，c o m b i n e d 、) l ，i t l l s y s t e md e v e l o p m e n t ，f i n a l l y , i tc a ng u a r a n t e es y s t e mr a t i o n a l i t yi np r a c t i c e t h eg e n e r a ld e s i g no ft h es y s t e mi sc o m p l e t e d ，d a t a b a s em o d e l sa r ed e s i g n e d c o m b i n e d 、析t l lt h es y s t e md e s i g no b j e c t t h es o l u t i o n so fs y s t e ma r c h i t e c t u r ea r ep u tf o r w a r d t h er u n n i n ge n v i r o n m e n to ft h es y s t e md e v e l o p m e n t t h en e t w o r ka r c h i t e c t u r ea sw e l la s t h eq u e s t i o nw h i c hm u s tp a ya t t e n t i o ni nt h ei m p l e m e n t a t i o np r o c e s si si n t r o d u c e d ，t h e r u n n i n go ft h es y s t e mi si n t r o d u c e db ys e v e r a lt y p i c a lc o n t r o lf u n c t i o n a lm o d u l e s ( i n c l u d i n g m a i ni n t e r f a c eo ft h e s y s t e m ，r e p o r to u t p u t ，s p o ti n s p e c t i o n d a t as h o w , m a i n t e n a n c e s c h e d u l i n gm a n a g e ，s t o r a g em a n a g e m e n t ) t h i sd i s s e r t a t i o na i m st od e v e l o pc o a lm i n ee q u i p m e n tm a i n t e n a n c em a n a g e m e n ts y s t e m b a s e do ne q u i p m e n tc o n d i t i o nm o n i t o r i n g ，i tw o r k sa tr e s e a r c h i n ga n dd i s c u s s i n gt h e i n f o r m a t i o n a lm a n a g e m e n to fc o a lm i n ee q u i p m e n t ，r e f e r st o t h ei s s u e so fo r g a n i z a t i o n b e h a v i o r ，s p o ti n s p e c t i o na n di n f o r m a t i o nc o l l e c t i o nt e c h n o l o g y , d e c i s i o n - m a k i n g ，p l a n n i n g ， s c h e d u l i n g ，e t c af r i e n d l ym a i n t e n a n c em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o np l a t f o r mi ss u c c e s s f u l l y b u i l t 谢mr a t i o n a ls t r u c t u r e ，g o o dp e r f o r m a n c ea n dw e l le x p a n s i b i l i t yw h i c hw o u l ds e ta s y s t e m a t i z a t i o nf o u n d a t i o no nd e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no ft h ef o l l o w - u pf u n c t i o n i nt h e p r a c t i c ec o a lm i n ee n t e r p r i s e s ，t h es y s t e mc a ni m p l e m e n ta n t i c i p a t i v ee v e r yf u n c t i o n sa n d a c h i e v e sp e r f e c te f f e c t s k e yw o r d s ：c o n d i t i o nm o n i t o r i n g s p o ti n s p e c t i o n c o a lm i n e e q u i p m e n t m a i n t e n a n c em a n a g e m e n ts y s t e m t h e s i s ：a p p l i c a t i o nr e s e a r c h 妻料技丈学 学位论文独创性说明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究- t 作及 其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学 或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：养尸亲伤日期：2 形乒乒厂 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间 论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课 题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：舻矢筋 指导教师签名： 曾观l 哥1 e p l 年；其lsb 1 绪论 1 绪论 1 1 选题的背景及研究的意义 设备是现代企业的主要生产工具，也是企业现代化水平的重要标志。对于一个国家 来说，设备既是发展国民经济的物质技术基础，又是衡量社会发展水平与物质文明程度 的重要尺度。根据设备现代化的概念，设备管理是一项系统工程，是根据企业生产经营 的宏观目标，通过采取一系列技术、经济、组织措施，对企业主要生产设备的规划、设 计、制造、购置、安装、调试、使用、维修、改造、更新，直至报废的全过程进行管理， 以保证设备状态良好，并不断提高设备的技术素质，保证设备的有效使用，最终使企业 获得最大的经济效益i l j 。 我国是一个富煤少油的国家，煤炭在我国能源产业和消费结构中占7 0 左右，是我 国首屈一指的战略性能源。在煤炭的勘探开发与生产过程中，需要投入和使用大量的设 备。煤矿企业的设备费用支出占煤矿开采成本的4 0 以上【2 】。提高煤矿设备可靠性，延 长设备使用寿命，是现代化煤矿企业生产管理的重要考核指标。由于煤矿生产设备的逐 年老化。设备的维修费用也在增加。如何管理好这些设备，降低设备维修费用，使煤矿 设备资产能够有效地发挥其效益，是现代化煤矿企业管理者面临的一项重要研究课题。 本论文之所以选择基于状态监测的煤矿设备维修管理为研究课题，其主要背景和意 义是： ( 1 ) 近年来，中国煤炭工业取得较大发展。据了解，到2 0 1 0 年我国大中型煤矿采掘 机械化水平将达到8 5 以上。这就意味着今后加强煤矿设备后期的维修管理意义重大。 在深化我国煤炭企业体制改革的背景下研究煤矿设备维修管理，对我国煤炭企业建立现 代企业制度、推进企业管理的现代化水平、提高经济效益具有重要的现实意义。 ( 2 ) 从世界煤炭行业组织发展趋势和提高资源配置效率的角度看，为保护和促进市场 的有效竞争。现代化的设备在提升企业竞争能力、提高企业经济效益方面，设备管理尤 为重要，如何管理好、使用好这些设备，改革原有的管理模式，提升设备维修管理现代 化水平，是提高我国煤炭企业经济效益的重要途径。 ( 3 ) 随着我国煤炭企业经营模式的转变和国外众多投资商的进入，原有的设备维修管 理方式越来越难以适应国际化竞争的需要，提高煤矿设备可靠性，延长设备使用寿命， 是现代化煤矿企业生产管理的重要考核指标。由于煤矿生产设备的逐年老化，设备的维 修费用也在增加。如何管理好这些设备，降低设备维修费用，使煤矿设备资产能够有效 地发挥其效益，是现代化煤矿企业管理者面临的一项重要研究课题。本论文的研究对于 在新形势下重新定位煤炭企业设备的使用管理、制定合理的维修决策具有重要的理论与 现实意义。 西安科技大学硕士学位论文 ( 4 ) 在我国煤炭企业面临国际化竞争的新形势下，研究煤炭企业的设备维修管理， 对我国煤炭企业在设备维修管理方面与国际企业设备维修管理模式接轨、提高企业国际 竞争力更具有现实意义。 从目前情况看，很多企业的设备维修管理体系，由于传统设备维修观念和手工作业 手段的束缚，使得目前的设备维修模式不能满足日益庞大的煤矿设备管理需求，设备管 理部门无法对设备采购、维护和备件实行真正行之有效的计划管理与控制。研究我国煤 炭企业设备维护管理，探索设备维修管理的新模式，对加速煤炭企业管理与国际先进管 理体系接轨，提高企业竞争力具有非常重要的现实意义。 1 2 研究现状及发展趋势 随着工业生产的发展，设备现代化水平的提高，设备在现代生产中的作用与影响日 益扩大，加上管理科学技术的进步，设备管理也得到了相应重视、充实和发展，以致逐 步形成- - i o 独立的设备管理学科。其发展过程，大致可以分为以下四个阶段【3 。4 】： ( 1 ) 事后维修阶段 资本主义工业刚开始生产时，由于设备简单，维修便当、耗费的工时少，一般都是 在设备使用到出故障时才进行修理，这就是人们熟悉的事后修理制度，这时候的设备操 作和修理全由操作人员承担。 ( 2 ) 设备预防维修管理阶段 1 9 2 5 年前后，美国首先提出预防维修的概念，其基本含义是对影响设备正常运行的 故障采取“预防为主”、“防患于未然”的措施，以降低停工损失费用和维修费用。苏联大 约在3 0 年代末和4 0 年代初开始推行设备预防维修制度，苏联称其为计划预防维修制度 ( 即称计划预维修) 。5 0 年代初期，我国从苏联引进了计划预维修制度，这是我国设备管 理制度的第一次飞跃，对于建立我国自己的设备管理体制，促进生产发展起到了积极的 作用。 ( 3 ) 设备系统管理阶段 在6 0 年代，美国企业界又提出了设备管理“后勤学”的观点。它是从( 制造厂为用 户) “后勤支援”的要求出发，强调对设备的系统管理，设备在设计阶段就必须考虑其可靠 性，维修性及其必要的后勤支援方案。与此同时，日本也首先在汽车工业和家用电器工 业提出了可靠性和维修性观点，以及“无维修”和“无故障”设计的要求。至此，设备管理 从传统的维修管理转为重视先天设计和制造的系统管理，设备管理进入一个新的阶段。 ( 4 ) 设备综合管理阶段 体现设备综合管理思想的两个典型代表是“设备综合工程学”和“全员生产维修制”。 “设备综合工程学”是由英国设备综合工程中心所所长丹尼斯帕克斯于1 9 7 1 年提出，后 在英国官方的支持下，迅速发展，并逐步完善起来的- i u 设备管理新学科，它是以设备 2 1 绪论 寿命周期费用即以最经济的形式为设备管理目标。“全员生产维修制”( t p m ) 是日本在7 0 年代初开始推行的一种设备管理和维修制度，其中心思想是“三全”，即“全效率、全系 统和全员参加”。 随着工业化、经济全球化、信息化的发展，机械制造、自动控制、可靠性工程及管 理科学出现了新的突破，使现代设备的科学管理出现了新的趋势，把握这一新趋势，对 于加强我国煤矿设备管理的现代化和科学化具有重要的现实意义。当前我国煤矿设备管 理的发展趋势p 1 ： ( 1 ) 利用社会技术力量，建立一支高素质、高技术、高质量、高速度的机电维修队伍。 ( 2 ) ) j i 强、改进润滑管理。煤矿机械设备润滑管理是运用摩擦学理论和现代设备管理 方法，通过科学的管理途径实现煤矿机械设备的合理润滑，减少生产机械设备磨损、节 能降耗、延长使用寿命。 ( 3 ) ) j h 强技术管理与经济管理相结合。这是一条既要求重视设备物质形态运动管理， 又要求重视设备价值形态运动管理方面的内容，也是提高设备投资综合效益的重要途 径。 ( 4 ) 建立基于状态监测的煤矿设备维修管理系统。煤矿设备维修管理的信息化管理就 是对煤矿机电设备进行现代化管理。 ( 5 ) 状态监测和故障诊断技术的应用趋势。设备状态监测技术是指利用先进的科学手 段，通过对设备或生产系统的温度、振动、噪声、润滑油厚度、消耗量等各种参数的监 测，与设备生产厂家的数据相对比，分析设备运行的好坏，及早发现故障苗头，从而主 动采取相应的预防措施，把故障消灭在萌芽状态，降低设备故障停机时间，提高设备运行可 靠性，延长设备运行周期。 ( 6 ) 从定期维修向预知维修转变的趋势。设备的预知维修管理是现代设备科学管理发 展的方向，为减少设备故障，降低设备维修成本，防止生产设备的意外损坏，通过状态 监测技术和故障诊断技术，在某些方面设备正常运行的情况下，进行设备整体维修和保 养。 随着现代企业生产设备规模和自动化程度都在不断提高，设备维修管理工作占据越 来越重要的地位。为了促进企业的管理工作，实现企业设备管理的科学化、规范化、系 统化、信息化。开发基于状态监测的煤矿设备维修管理系统已经成为现代企业发展的一 个必然要求i o j 。 设备状态监测是为设备维修管理服务的，其目的是降低设备维修费用，维护设备正 常运转，维持企业的正常运营，因此，设备状态监测决定了设备管理的发展。设备的维 修管理，必须以设备状态监测技术为基础，两者之间的关系是密不可分的。为了提高投 入产出比，设备状态管理应该为操作和维修人员提供设备状态的及时信息，通过提供设 备目前的状态和预测将来的状态的信息，使得企业管理人员能够优化操作和维修的决 3 西安科技大学硕士学位论文 策。我国煤矿行业设备维修管理正由定期检修和计划检修管理体制，向预知性设备状态 检修体制转变，其根本目标是提高设备可靠性、经济性、降低生产成本，提高设备的利 用率。设备状态检修是一个覆盖面广、综合性强的领域。它是建立在生产效能、费用、 及设备可靠性维修工程基础之上的综合应用，同时已成为提高设备运行可靠性及效能、 及时发现并处理设备早期故障，减少维修费用的有效途径。 1 - 3 论文研究的整体思路 本论文以我国煤炭企业参与国际竞争、推进企业管理现代化为背景，通过对我国煤 炭企业重组改制、实行跨国经营所面临的新形势的分析，系统深入地研究煤炭企业设备 管理的途径。在整个煤矿设备后期管理中加强设备的维修能延长设备的使用寿命，从而 为企业创造更多的经济效益；而设备的维修，必须贯彻预防为主的方针，采取f 1 常点检、 定期点检等状态监测手段，切实掌握设备的运行状态，从而为检修计划的制定做好充分 的准备。 状态监测是在设备运行中，对特定的特征信号进行检测、变换、记录、分析处理并 显示、记录，是对设备进行故障诊断的基础工作。检测的信号主要是机组或零部件在运 行中的各种信息( 振动、噪声、转速、温度、压力、流量等) ，通过传感器把这些信息 转换为电信号或其他物理量信号，送入信号处理系统中进行处理，以便得到能反映设备 运行状态的特征参数，从而实现对设备运行状态的监测和下一步诊断维修工作。 本论文以设备后期管理中的维修为切入点，以状态监测为基础；结合煤炭生产和煤 炭设备管理的特点，深化对设备使用与维修管理等诸方面进行研究；理论联系实际，建 设基于状态监测的煤矿设备维修管理系统，而基于状态监测的煤矿设备维修管理是在设 备点检管理的基础上，根据设备状态安排煤矿设备的检修工作。 1 4 论文主要工作 本文从煤矿设备维修管理的角度出发以基于状态监测为基础，在调查和分析的基础 上确定了基于状态监测的煤矿设备维修管理系统的整体功能框架结构、数据模型，对系 统功能和业务流程进行了详细的分析，从信息建模和软件实现的角度论述了关联到煤矿 设备维修管理流程相关环节的各关键技术，并对系统中的关键技术结合系统开发进行了 研究，最后对系统功能实现状况加以叙述。主要工作内容如下： 第一章，论述了本论文的选题背景、研究意义以及煤矿设备维修管理的现状及发展 趋势，阐述了论文研究的整体思路。 第二章，介绍了煤矿设备维修管理业务流程、系统体系框架以及主要功能模块。 第三章，从基于状态监测的煤矿设备维修管理的业务流程和系统实现的角度出发， 逐一探讨了状态监测、维修管理、备件管理等理论在煤矿设备维修管理中起到的作用以 4 1 绪论 及系统中的应用。 第四章，系统用u m l 建模语言构建系统的需求模型，数据模型和软件模型，并探 讨了系统开发具体方案。 第五章，对本课题开发的系统及其运行方式进行了论述，并通过相关实例来演示。 第六章，从总体的观点出发，总结全文，归纳结论，并对基于状态监测的煤矿设备 维修管理的发展做出展望。 5 西安科技大学硕士学位论文 2 基于状态监测的煤矿设备维修管理系统体系框架 基于第一章的论述，本章首先对基于状态监测的煤矿设备维修业务流程进行描述， 阐述了系统设计的目标，并以此为出发点引出系统的体系框架和主要功能模块。 2 1 煤矿设备维修管理的业务流程 设备是现代化生产企业经营活动的物质基础，正常稳定的设备运行状态是企业维持 正常生产，创造良好经济效益和社会效益的先决条件之一。 依照传统的设备维护管理观念，设备维护管理日常的主要工作是进行设备的维护保 养( 润滑、清理、除尘、紧固等) ，同时还要求对设备进行简单的检查观测( 巡检、点 检) ；通常根据设备生产厂家建议的保养周期以及生产计划，生成保养计划及检修计划； 根据设备检测的手段和方式以及设备的特点，生成检测计划；对设备的配件和维修所需 的备品备件进行库存管理和采购管理；还要对生产设备进行必要的技术资料管理和维修 技术标准的管理一j 。 在许多生产企业，与设备相关的组织机构分为生产运行部门和设备管理部门。生产 运行部门负责同常保养和巡检，提出设备维修的申请；设备管理部门负责点检实施、设 备状态检查统计、隐患消除、缺陷处置、检修计划制定、设备小修、大修等维修工程管 理实施。煤矿设备维修管理的基本业务流程如图2 1 。由图可见该业务按如下流程组织： 下属选厂或采矿等各有关部门登记和统计各类设备基本信息，如维修记录、大修记录、 事故情况、设备图纸、设备运行情况等；然后打印出各类报表，提供给上级相关部门( 机 械动力科和主管生产设备的总工程师副总经理) ，再由上级部门根据各有关部门呈送上 来设备的各类情况制定设备的检修、大修等各类计划，最后送回各下属部门执行和实施。 2 2 系统的设计目标 基于状态监测的煤矿设备维修管理系统按照规范化、科学化管理要求，系统功能通 过将设备维修管理流程的整合，有效的协调各部门之间的关系，实现将数据组织成为信 息，将信息提炼成为知识，将知识融入整个设备维修管理中去，为检修计划制定提供决 策支持。 ( 1 ) 建成一个完整统一、技术先进、高效稳定、安全可靠的基于状态监测的煤矿设备 维修管理系统。为各部门提供优质、高效的业务管理和事务处理。 ( 2 ) 通过系统状态监测模块，可以准确了解设备状态、及时发现设备故障、准确诊断 设备故障类型及处理方案，及时提供维修保障。 ( 3 ) 利用信息集成可降低设备管理的工作强度，提高工作效率。借助于设备维修管理 6 2 基于状态监测的煤矿设备维修管理系统体系框架 信息系统的建设，促进设备管理人员素质的提高，通过设备管理人员的实际应用，促进 设备管理水平和效率的提高。 ( 4 ) 人机界面功能丰富，使用灵活、友好；确保系统可靠、易于维护。 图2 1 煤矿设备维修管理的基本业务流程 2 3 系统的体系框架 基于状态监测的煤矿设备维修管理系统框架基于m v c 的模式开发，m v c 是一个 设计模式，它强制性的使应用程序的输入、处理和输出分开。使用m v c 模式应用程序 分成三个核心部件：模型、视图、控制器。它们各自处理自己的任务。使用m v c 的目 的是将m 和v 的实现代码分离，从而使同一个程序可以使用不同的表现形式。比如一 批统计数据你可以分别用柱状图、饼图来表示。c 存在的目的则是确保m 和v 的同步， 一旦m 改变，v 应该同步更新。m v c 式的出现不仅实现了功能模块和显示模块的分离， 同时它还提高了应用系统的可维护性、可扩展性、可移植性和组件的可复用性。 2 3 1 系统的基本逻辑结构 设备维修管理系统以对设备运行状态监测为基础，以设备维修管理为核心，本文设 计的基于状态监测的煤矿设备管维修理系统基本逻辑架构如图2 2 所示，系统的逻辑结 构规划为数据层、应用层和表现层三个层次，以下分别对各层加以介绍。 7 i 主：兰：2 ：圭 匪型口 7 ；j 一 1 1 l j o 嘏8 霹蔫 臃 茧诺 倒p 蓄分l 各耋 国国l 赢检计捌l 今乜竺纠 ： 一点控培果f 虿 ll l _ l 一 。目匡 备维监 蝗 其 一统计分析l 件恬舅 仕它 ，j 。 决计显 抉功 叫蝌m策 向 不 簧能 服服服 服服 务务备 务务 一幕雏管理l 一一一 一 数据层应用层表现层 蹦2 , 2 系统基本逻辑结构 ( 1 ) 表现层：作为基于状态监测的煤矿设备维修系统对外的窗口，用于实现用户与基 于状态监测的煤矿设备维修系统的交互。设备管理人员使用系统首先需要进行用户身份 验证，系统根据不同的用户赋予不同的权限，进入系统后，员工通过该平台实现日常维 护工作，如设备状态监测管理、检修计划审批、备件管理等的在线化、网络化；解决设 备维护问题；在该层，用户可通过图形界面直观的进行操作。 ( 2 ) 应用层：应用层提供整个系统的功能和服务，它在系统中扮演重要的角色。从功 能上主要包括以下： 基础服务功能集：此部分功能包括数据安全服务、基于角色的权限管理、远程协 同管理、信息反馈、跟踪与监控管理等，为整个平台的运行提供基础功能服务。 核心功能服务集：该部分集成了一系列设备维护相关的核心功能，如设备的运行 状态监测、维护计划制定、维维修决策、各件决策、维护任务调度等功能。是系统的关 键功能服务集。 ( 3 ) 数据层：支撑基于状态监测的煤矿设备维修管理系统运作的所有与维护相关的设 备信息、资源信息以及状态信息均在此得以保存和维护。从数据格式的角度来看，以上 各种信息可被分解为结构化的数据和非结构化的数据。而数据层对这两类数据采用不同 的存储策略：对结构化数据采用关系数据库存储，如基础信息、设各基础信息等；对非 2 基于状态监测的煤矿设备维修管理系统体系框架 结构化数据则采用文件的方式进行存储，并在关系数据库中建立结构化数据与非结构化 数据之间的映射关系，如设备图纸、点检数值分析等。由于考虑到现在企业的实际情况 系统从服务器获取一些基本数据，并将其存入本地数据库，在这里的数据既需要本地数 据库又需要数据库服务【8 j 。 2 3 2 系统的功能模块 基于状态监测的煤矿设备维修管理系统以设备状态为依据，以为煤矿设备维修管理 提供支持为目的构建，以辅助煤矿企业正常的生产活动，根据课题的研究内容，系统的 功能模块如图2 3 所示。 系统的基本功能是通过对设备的基本信息、设备点检、设备维修、备件管理等多方 面的信息管理，使企业各级部门能够及时了解设备状态，根据检修计划结合备件情况对 煤矿设备进行合理的维修，下面对各个模块的功能进行详细的介绍。 ( 1 ) 基本信息模块 该模块包括部门信息、人员信息、仓库信息三部分功能。 部门信息：提供企业内部各部门的信息；包括基本的查询、添加、删除操作。 人员信息：包括企业所有员工的信息；包括基本的查询、添加、删除操作。 仓库信息：对设备、备件等物资出库、入库、审批情况进行管理。 ( 2 ) 设备信息模块 设备基本信息：对设备的基础数据进行集成管理，包括设备编号、名称、规格、 生产日期、生产厂家、原值、安装单位、使用单位等原始信息。 设备备件：对备件的来源、去向管理明晰，并确定不同设备的备件数量从而为设 备的维修提供保障。 设备档案：设备档案管理，包括设备零件图、设备装配图、设备安装图、设计变 更等。 检修计划：当设备状态劣化时，为设备检修制定计划。 检修计划审批：对制定的检修计划进行审批，审批通过的检修计划才能提交给设 备维修人员。指导维修人员对设备进行检修。 设备检修结果：为设备管理人员随时提供设备检修结果的查询、统计功能并对检 修执行情况、工期、费用等问题进行迅速的了解。 ( 3 ) 状态监测模块 点检数值显示：读取设备点检的数值，并在系统界面中显示。 点检计划：系统根据设备的点检周期，自动提示需要点检的设备，生成点检计划。 点检结果：点检数值采用便携式设备输入或手工录入方式，录入完毕一经确认， 系统自动生成点检结果报告，确保点检数值的实效性和准确性。 9 西安科技大学硕士学位论文 图2 3 系统的功能模块 2 基于状态监测的煤矿设备维修管理系统体系框架 ( 4 ) 系统管理模块 获取服务器数据：提供数据库服务器上的基本数据信息。 用户管理：提供添加新用户、修改用户密码等处理功能。 数据备份：本地数据库的备份和导入。 数据源配置：主要是方便用户指定数据库服务器相关信息，例如服务器u r l 、数 据库名称、可访问的用户名和密码等，一般配置一次即可。 在线升级：用户可以通过h t t p 方式实现软件升级。 系统帮助：对系统说明，以及指导用户对系统进行操作。 系统对点检结果、检修结果等进行统计分析，以便于企业设备管理人员对煤矿设备 维修做出战略战术对策。 西安科技大学硕士学位论文 3 基于状态监测的煤矿设备维修管理研究的关键技术 前述章节，讨论了基于状态监测的设备维修管理系统的业务流程、设计目标，并从 系统概念和操作流程角度阐述了系统的体系框架和主要功能模块，本章结合煤矿企业的 实际情况以基于设备点检的检修为主线。从系统的理论和实现方法等角度出发，详细分 析支持系统运行的一些关键技术。 3 1 设备状态监测的实现 状态监测是基于状态的维护( c o n d i t i o n b a s e dm a i n t e n a n c e ，c b m ) 或预知性维护 ( p r e d i c t i v em a i n t e n a n c e ，p m ) 服务的一种技术【8 】。在应用状态监测技术以前，一直采用 基于时间的维护( t i m e b a s e dm a i n t e n a n c e ，t b m ) 策略。基于时间的维护根据检修时间表 或运行时间离线检修设备，可以防止许多故障，然而在检修间隔期内仍会发生意外故障。 由于没有设备当前状态的任何信息，维护活动的安排具有盲目性，浪费了大量人力、时 间和金钱。与此相反，c b m 将让运行人员了解许多设备的状态信息，清楚地知道什么 时候需要何种维护，从而在确保设备不会意外停机的情况下，减少人力的消耗。借助于 状态监测系统提供正确和有用的机器状态信息，c b m 将发展成为一种最优维护策略【l 。 一个典型的状态监测与故障诊断系统主要包括以下三个基本环节f 1 1 1 2 】： ( 1 ) 信息采集：通过传感器从监测对象获取信息，如温度、压力、流量、振动、噪声、 转动等。传感器把物理量转换为电信号，传感器的选择取决于监控方法和设备故障机理 的有关知识。通常选用的传感器应适于在线测量。灵敏度、经济性和非侵入性是对传感 器的主要要求。 ( 2 ) 信号分析处理：把采集的信号通过一定的方法进行变换处理( 如实现数模转换和 传感器误差修正) ，从中提取最敏感、最直观、最有用的特征参数。本环节需要应用数 据通讯技术和微处理器技术。 ( 3 ) 状态识别：通过对特征参数结果的分析，对系统的运行状态进行识别、分类、判 断和预报，提供决策。系统的状态监测一般是通过测定系统的某些较为单一的特征阐述