摘  要： 利用计算机网络信息化技术,提出一种重点设备状态检修系统的故障诊断方法。给出了系统具体设计方式以及设计过程中遇到技术难点的解决办法。利用数据库信息化管理技术来克服传统单一故障诊断方法诊断能力弱、某些情况准确率较低的不足。
关键词： 故障诊断； 状态检修； 硬件性能状态评估； 检修决策

    化工行业作业活动涉及各种火工品、混合炸药、爆轰材料、高分子材料等试验研究及规模化生产，这些生产作业都为危险作业，在科研生产作业活动过程中，各种设备软、硬件性能的好坏对作业人员生命及公共财产安全起着重要作用。如在炸药切割过程中，控制系统突然失灵，起降温作用的水不能及时送达切割面，将存在很大的安全隐患。
    随着科研生产规模的不断扩大，各种精密设备和价格昂贵的规模化生产设备的引入也越来越多。这些重点设备涉及的知识面越来越广，技术难度越来越深，不仅包括自动控制、机电一体化、仪器仪表、工控系统、通信技术、软件技术等各种知识，而且集成化程度越来越高，造成设备维修难度不断加大。如何探索出一条新的维修思路以适应科研单位的快速发展迫在眉睫。
1 设备系统维修现状
    设备系统维修一般采用事后维修及设备定期保养两种方式，这两种方式主要存在三大缺陷：(1)设备维修及定期保养情况采用的是纸介质存储方式，采用这种方式要想快速查询出一台设备的具体维修及保养情况将花费较长时间，而且随着时间延长，资料累积增多，这种方式将变得越来越不现实。(2)设备维修是知识及经验不断累积的过程，对任何人而言都是谁掌握的知识越全面，专业间跨度越大，经验越丰富，其判断故障点及现场解决故障的时间就会越短，而采用事后维修及定期保养并不能有效地将各种专业知识及团队间的维修经验有机地结合起来。(3)不能快速综合判断出设备系统硬件性能整体状态。以前的这种维修模式已不能满足技术保障需要，随着时间推移，引进的高新技术设备不断增多，维修难度逐步增大，技术保障问题将会变得更加突出。
    为了充分保障科研生产作业的正常运行，提高维修效率，降低维修成本，设备维修技术人员能否及时获取设备的原始技术资料以及设备维修历史资料对维修效率起着决定性作用。如何提高发现问题和解决问题的能力，达到强化设备性能状态管理，强化设备维修、保养历史记录管理，强化设备改造管理的目的，建立一套完整的设备状态检修决策支持系统十分必要。
2 创建必要性
2.1 科学意义和潜在应用前景
    维修性是产品质量的重要组成部分，是产品设计所赋予的固有属性，直接关系到产品开发时间、成本和维护费用，特别是复杂装备，其功能多、结构复杂、集成度高，随之而来的是维修作业难度大、费用高，有必要在设计阶段就考虑产品的维修性对设备使用和维护等后续阶段的影响，把可能在后续阶段产生的问题在设计过程中尽可能早地发现和解决，并对产品的维修性进行评估和优化，从维修性的角度改进产品设计，不必等到物理样机制造出来才进行产品维修性验证。在研究产品总体布局时，必须根据产品部件的维修要求来确定整个产品的总体布局，这样既能保证产品的功能，又能保证产品具有较好的维修性，从而提高产品的综合性能。
2.2 安全方面
    化工行业的科研生产作业大多数是危险作业，其中大部分科研生产作业都绝对离不开设备系统。在作业活动过程中，设备系统特别是控制系统性能的优劣对一线工作者的人身安全直接起着第一道屏蔽作用。在作业活动过程中，如果出现设备故障特别是控制系统失灵，造成本身该缓慢下降的物体无法控制而出现快速下降，直接坠落下来；或是温度加热过程中，本该到达一定温度值时自动停止加热却没有停下来而继续加热等，这些控制系统失灵都存在严重的安全隐患。
    创建状态检修决策支持系统之后，判断设备状态，识别故障早期征兆，对故障部位及其严重程度、故障发展趋势做出判断，并根据分析诊断结果，在设备性能下降到一定程度或故障将要发生之前主动实施维修将变为可能。在此条件下，将使科研生产作业活动过程中设备故障率降低到最低，可最大程度地保障一线工作者在作业活动中的人身安全。
2.3 效率方面
    设备系统的故障具有随机性和偶然性。为了分析故障性质，提高故障检测、定位效率，在平时工作中应积极主动将捕捉到的故障信息特别是对那些时隐时现的故障进行跟踪记录。这些记录不仅对现场故障排除有用，对日后总结故障解决经验更是必不可少的[1]。
    随着科学技术的发展，越来越多的新技术应用到工作中，但最重要的还是工作经验的积累和创造性的思维方式。针对此情况，作为维修技术人员，不仅要进一步拓宽知识面，也要逐渐改变维修思路，充分利用数据库管理软件的优势开发相应的应用管理软件，将设备的原始参数、设备故障现象、故障排除方法等管理起来，当下次遇到类似情况就可以直接从数据库中提取相关的解决办法。这样不仅能提高故障诊断[2-3]效率，降低维修费用，更重要的是同事间能够互相吸取对方的工作经验和思维方式，更好地为科研单位的设备提供技术支持。创建重点设备状态检修决策支持系统不仅能有效地将日常故障快速地记录下来，更重要的是信息查询快速简洁。
3 系统设计目标
    通过重点设备状态检修决策支持系统能逐步实现下列功能。
3.1 辅助产品设计
    在产品设计前期阶段，利用该系统能获取部分零配件的使用寿命，对使用寿命短或故障率高的零配件不再选用，以提高产品的综合性能。
3.2 硬件性能状态评估
    在办公室，技术人员只需进入该系统即可全面掌握设备技术资料[4]、历史维修记录、历史保养信息，根据这些信息和零配件出厂使用寿命对设备硬件性能状态进行整体评估。
3.3 设备改造
　　设备改造时,能在该系统中获取部分零配件性能，只针对性能不稳定和易损坏的零配件进行改造，降低改造成本。
3.4 现场维修
    协助现场人员维修,利用该系统获取历史维修记录，对相同故障现象、相同故障点利用历史解决办法直接解决。节省故障判断时间和问题解决时间，提高维修效率。
3.5 设备保养
    现场保养设备时,利用该系统查询历史保养情况，对过去未曾保养的零部件进行重点保养。
3.6 制定计划
    通过该系统作出检修决策，制定检修及保养计划。
3.7内部信息发布
    定期在内部发布设备维修情况、设备保养情况等信息。
4 方案设计
4.1 总体布局
　系统设计分为两部分，分别如下：
    (1) 搭建硬件系统平台；
    (2) 设计软件系统。
4.2 搭建硬件系统平台
    硬件平台主要由电子标签、手持式读码器和计算机系统三大部分构成,硬件平台信息交换原理如图1所示。
4.3 软件系统设计
　随着传感技术、微电子、数字信号处理和计算机网络技术在状态监测中的应用[5]，使状态检修成为可能。而信息记录系统、数据统计分析技术、历史故障现象的信息化管理使状态检修得以实现。
4.3.1软件系统总体结构
    软件系统采用模块化设计，随着时间的延长软件功能逐步完善，功能逐渐增强。软件初步设计总体结构如图2所示。

4.3.2 软件系统信息采集结构规划
    针对设备维修现状，重点设备状态检修决策支持系统信息采集结构规划以金字塔型为主，即下大上小，信息由下到上逐步集中。
    (1)新引进设备
    系统信息采集以各个科研室为单位分别进行采集，新引进设备重点采集厂家提供的原始信息资料，包括设备编号、设备名称、安装地点、技术资料、设备培训情况、培训人员、设备技术参数、设备图纸等资料信息[6]。设备引进时厂家所给资料直接影响到后续的设备维修及维护情况，资料统计得越全面、信息越细，对后续设备维修、维护效率的高低起决定性作用。
    (2)过去引进设备
    对过去引进的设备重点采集设备维修及保养信息资料，设备维修信息采集主要包括设备编号、设备名称、安装地点、故障现象、维修原因、工作内容、解决方法、更换器件、存在问题及建议、检修人员等相关信息，为将来的再次维修提供信息资料。设备保养信息采集主要包括设备编号、设备名称、安装地点、检测内容及要求、检修监测结果、保养及检修结论、检修人员等相关信息。系统信息采集结构规划如图3所示。

4.3.3 软件系统功能模块实现
    软件系统功能模块实现采用逐步完善、逐步增强的方式。
    (1)前期重点开发“重点设备现场维护管理系统”
    前期实现设备综合管理模块、故障诊断模块和设备保养模块功能，并将这些模块组建成一套完整的重点设备现场维护管理系统。该系统能够实现信息的添加、查询、统计、报表的打印等功能[7]，它可以单独作为一套完整的管理软件使用，协助现场维修，并留下二次软件开发接口，以便再次开发时直接利用历史数据[8]。
    (2)后期开发状态检修决策支持系统软件
    在重点设备现场维护管理系统开发完成并使用一至二年后，再利用前两年采集的信息，对采集的历史数据进行理论分析，并利用这些理论分析指导完成状态检修决策支持系统软件开发，初步规划为检修决策、编制检修计划和网站信息发布三大模块。当前期开发和后期开发都完成后构建成一套完整的重点设备状态检修决策支持系统。
5 技术难点和解决办法

    重点设备状态检修决策支持系统其技术难点是如何利用历史数据实现检修决策模块的功能，在此基础上编制检修计划，实现内部信息发布。
    解决办法：系统设计采用逐步完善方式，先开发数据库信息管理软件，在信息管理软件开发成功并使用一至二年后，再对信息管理软件中采集的历史信息进行分析处理，并进行二次开发，二次软件开发完成后实现重点设备状态检修决策支持系统全部功能。
参考文献
[1] 信息产业部电子教育中心组编，刘桂松主编. 硬件工程师职业教育系列教程主板维修(第一版)[M].成都:电子科技大学出版社，2005.
[2] 赵鹏，常天庆，苏圭峰，等. 基于多Agent的坦克火控系统故障诊断方法[J].测控技术，2010,29(4):31-34.
[3] 张强，孟超，焦楷哲.某型电源车故障检测设备的设计与实现[J].电子技术应用，2013,39(7)：65-68.
[4] 梁钢，茅秋吟.云计算IaaS平台的信息安全和运维服务设计[J]. 电子技术应用，2013,39(7)：63-64.
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[6] 王水鱼，冯晓靖.一种基于虚拟仪器技术的任意波形发生器[J]. 微型机与应用，2013,32(18):17-19.
[7] 杨乐平.自动化测试与虚拟仪器技术[M]. 长沙: 国防科技大学出版社，1998.
[8] TRAVIS J, KRING J. Labview大学实用教程[M]. 北京:电子工业出版社，2010.