談機械設(shè)備應(yīng)用及信息化特點

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摘要：近年來，我國機械裝備利用率發(fā)展迅速，為滿足當(dāng)前各行業(yè)的最新需求，加快我國經(jīng)濟的快速發(fā)展。機械設(shè)備應(yīng)用作為我國經(jīng)濟的重要組成部分，關(guān)系到各行業(yè)的發(fā)展方向。在此基礎(chǔ)上，從機械化技術(shù)的角度，闡述和分析了機械設(shè)備應(yīng)用的概念及相關(guān)技術(shù)，并對機械設(shè)備的實際應(yīng)用進行了深入研究。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)備；信息化；研究

引言

盡管近二十年來我國各行業(yè)機械化建設(shè)取得了一定的成績，但綜合水平仍然是一個值得關(guān)注的問題。其廣度和深度仍然落后于金融、電信和大型公共服務(wù)行業(yè)，與“中國制造”的全球地位不相匹配。因此，推動機械化與工業(yè)化的深度融合，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，實現(xiàn)生產(chǎn)力跨越式發(fā)展，促進各行業(yè)升級，加快經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，應(yīng)當(dāng)成為我國機械化提高和深化的戰(zhàn)略重點。隨著機械化的不斷深化與改革，尤其是實際應(yīng)用中，采用了大量新型機械設(shè)備，在運作過程中具有很強的技術(shù)性，需要根據(jù)實際情況來進行操作研究，本文結(jié)合常用機械設(shè)備應(yīng)用存在的問題，提出相應(yīng)的對策，旨在為今后機械設(shè)備在具體應(yīng)用中提供指引。

1機械設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著我國工業(yè)發(fā)展的日新月異，機械化和智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代社會發(fā)展方向，但目前由于經(jīng)濟和技術(shù)的局限性，國內(nèi)的機械設(shè)備老化現(xiàn)象嚴(yán)重，機械設(shè)備更新時間長，機械設(shè)備的使用率低。所以充分發(fā)揮機械設(shè)備的經(jīng)濟效益以及使用效率，具有很重要的現(xiàn)實意義。

2機械設(shè)備應(yīng)用的簡要分析

在機械設(shè)備的發(fā)展過程中，內(nèi)燃機利用化石燃料生產(chǎn)機械能，將燃料中儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有用的功。點火的壓縮燃料空氣混合物在燃燒室產(chǎn)生一個定向的力量，移動活塞總成、轉(zhuǎn)子和渦輪葉片提供動力輸出到傳輸單位。以攪拌機為例，在對混凝土進行攪拌時，會對攪拌機進行應(yīng)用，針對不同材料進行嚴(yán)格把控：①鋼纖維混凝土攪拌時，將鋼纖維分散裝置安裝在攪拌機內(nèi)部，以來避免結(jié)團情況，通過機械運轉(zhuǎn)，分散結(jié)團的鋼纖維；②分批次投放材料，在鋼纖維分散后，依次投放細(xì)骨料等材料，嚴(yán)格把控攪拌順序以及攪拌時間；③投放前進行材料配比，先混合干拌各類材料，再投放攪拌機濕拌，時間控制在兩分鐘，整個過程要持續(xù)進行；④振動篩的使用，充分?jǐn)嚢韬玫幕旌狭希M行篩選。還需要注意的是，當(dāng)機械設(shè)備運轉(zhuǎn)達(dá)到一定時間，為防止出現(xiàn)超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，可以暫停使用，關(guān)閉設(shè)備避免故障發(fā)生，保證機械設(shè)備的有效運行。其他機械還比如鑿巖機械，通過對實際情況的分析選用不同的鑿巖機械設(shè)備。當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況較為穩(wěn)定時，除去相關(guān)機械設(shè)備的保護和輔助之外，此時選用的機械設(shè)備時開敞式結(jié)構(gòu)設(shè)計的硬巖掘進機。另外還有單護盾式結(jié)構(gòu)設(shè)計的硬巖掘進機和雙護盾式結(jié)構(gòu)設(shè)計的硬巖掘進機，其中雙護盾式鑿巖機適用于不同地質(zhì)情況，此類型的鑿巖機擁有前后雙護盾設(shè)計，以及伸縮護盾設(shè)計，在操作過程中對機械設(shè)備進行有效保護。

3機械設(shè)備應(yīng)用中的問題

我國的機械化呈現(xiàn)出強烈的區(qū)域性、產(chǎn)業(yè)性和標(biāo)量性特征，發(fā)展非常不平衡。此外，制造企業(yè)推廣、應(yīng)用和共享信息技術(shù)水平參差不齊，石化、汽車、鋼鐵等行業(yè)機械化水平較高。工業(yè)現(xiàn)場使用的許多關(guān)鍵設(shè)備都是大功率、大負(fù)荷運行，而且運行工況往往不穩(wěn)定。設(shè)備安全對生產(chǎn)、人力資源和環(huán)境都有重大影響。一旦發(fā)生故障，將造成巨大的損失。由于大多數(shù)機械設(shè)備故障都經(jīng)歷了發(fā)生、發(fā)展、退化的過程，保證關(guān)鍵設(shè)備群安全運行的一個途徑就是進行故障預(yù)測，預(yù)先預(yù)測故障的發(fā)生和發(fā)展?；谖锫?lián)網(wǎng)的故障預(yù)測，將故障預(yù)測的優(yōu)勢與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，是保證機械設(shè)備群安全運行、實現(xiàn)科學(xué)維修的新途徑。

4加強機械設(shè)備在操作應(yīng)用的具體措施

4.1具體應(yīng)用途徑分析

首先，機械設(shè)備是與人身和財產(chǎn)安全密切相關(guān)的，人體健康與壓力和載人設(shè)備裝配密切相關(guān)，在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)設(shè)備比一般設(shè)備更具潛在危險性。由于特殊設(shè)備屬于危險性較大的，事故容易給操作者本人或他人造成傷害，以及機械設(shè)備、公共設(shè)施等重大財產(chǎn)損失，要保證其正常運行必須定期進行巡回檢查，避免機械事故，保證生產(chǎn)安全和生命安全。其次，任何一種機械由于其性能、結(jié)構(gòu)特點，都有使用的技術(shù)要求。如果能嚴(yán)格按照規(guī)定，合理使用機械，可以充分發(fā)揮機械效率，減少機械磨損，延長使用壽命，降低成本。針對機械設(shè)備混合問題，及時掌握各類項目的進度和機械設(shè)備的要求、出口信息，安排機械設(shè)備在調(diào)用過程中的二次維修，解決使用和維修的矛盾[4]。最后，人員培訓(xùn)教育工作要有計劃、有部署、有檢查、有針對性地進行：一是機械作業(yè)人員進入操作項目要特別注意，在上崗前做好安全教育工作；二是編寫相應(yīng)的安全生產(chǎn)和安全作業(yè)程序手冊，每個作業(yè)人員到現(xiàn)場；三是做好機械設(shè)備的安全培訓(xùn)工作管理。同時，相關(guān)人員的安全教育培訓(xùn)工作應(yīng)樹立“安全教育培訓(xùn)”的理念。無論是哪一個人，只要直接或間接參與生產(chǎn)機械設(shè)備有關(guān)的活動，就必須進行安全教育培訓(xùn)，上至領(lǐng)導(dǎo)，下至廣大員工，包括家庭生產(chǎn)者，讓他們知道其安全的重要性，從事生產(chǎn)勞動和保護意識，自我保護意識和自我保護方法，讓他們意識到安全的重要性，從源頭上實現(xiàn)對機械設(shè)備安全事故的控制。長期以來一直認(rèn)為安全取決于機械設(shè)備的可靠性，所以預(yù)防工作越多，維修周期越短，機械設(shè)備越可靠，這就是我們多年來所采用的以定期維修為主的預(yù)防性維修方法。無論各具體維修對象的技術(shù)條件如何，如何使用環(huán)境，都必須按照統(tǒng)一規(guī)定的時間范圍或強制性維修（如現(xiàn)行規(guī)定的第一、第二、第三次維修）和相應(yīng)的維修。這種定期維修的方法適用于機械設(shè)備及零部件的早期維修，對我國機械設(shè)備的維修起到了重要作用。

4.2基于物聯(lián)網(wǎng)的機械設(shè)備群故障預(yù)測總體結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

基于物聯(lián)網(wǎng)的機械設(shè)備群故障預(yù)測是一個開放的、多層次的分布式系統(tǒng)。該技術(shù)真正實現(xiàn)了關(guān)鍵機械設(shè)備群的安全運行，提高了工作效率和早期故障預(yù)測的智能化水平?；谖锫?lián)網(wǎng)的機械設(shè)備群故障預(yù)測結(jié)構(gòu)分為3個層次，即傳感器監(jiān)測層、中間件傳輸層和預(yù)測應(yīng)用層。不同層次的用戶可以根據(jù)自己的需求處理不同的業(yè)務(wù)。每個部分的結(jié)構(gòu)沒有明顯的界限，存在大量的數(shù)據(jù)或信息交叉或反饋。①傳感器監(jiān)測層是基于物聯(lián)網(wǎng)的機械設(shè)備群故障預(yù)測的基礎(chǔ)和核心，主要用于狀態(tài)監(jiān)測。在這一層中，各種傳感器的數(shù)據(jù)采集裝置主要負(fù)責(zé)各種工作參數(shù)的在線實時采集。它直接面向生產(chǎn)設(shè)備、發(fā)電機和壓縮機等領(lǐng)域的關(guān)鍵機械設(shè)備組，執(zhí)行最大狀態(tài)監(jiān)測任務(wù)，不僅監(jiān)測動態(tài)振動數(shù)據(jù)，還監(jiān)測常規(guī)的程序變數(shù)數(shù)據(jù)，如壓力等。②中間件傳輸層是中間層，連接傳感器監(jiān)控層和預(yù)測應(yīng)用層，協(xié)調(diào)客戶機、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間的遠(yuǎn)程請求。在這一層中，從傳感器監(jiān)測層獲得的大量不同數(shù)據(jù)（如實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)等）存儲在不同的數(shù)據(jù)庫中，通信網(wǎng)絡(luò)為這一結(jié)構(gòu)提供了有線和無線機電系統(tǒng)等數(shù)據(jù)傳輸信道。通過這一層，數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)從傳感器監(jiān)測層傳輸?shù)筋A(yù)測應(yīng)用層。③預(yù)測-應(yīng)用層由遠(yuǎn)程專家組和個人遠(yuǎn)程專家組成。位于不同地方的預(yù)測專家被用于困難的機械設(shè)備組。該層在充分綜合利用傳感器監(jiān)測層信息的基礎(chǔ)上，觸發(fā)各種故障診斷和預(yù)測算法。這種算法的目標(biāo)不僅是提供事后診斷，而是在問題發(fā)生之前解決問題。從相關(guān)數(shù)據(jù)庫中提取故障特征，構(gòu)建故障診斷和預(yù)測模塊，確定潛在故障的性質(zhì)、位置、程度、類型和原因，為故障預(yù)測和維修策略提供依據(jù)。通過這一層，組織可以根據(jù)需要進行維護，而不是按照規(guī)定的時間間隔進行維護。狀態(tài)監(jiān)測和故障預(yù)測方法是基于物聯(lián)網(wǎng)的機械設(shè)備群故障預(yù)測的主要關(guān)鍵技術(shù)，狀態(tài)監(jiān)測是基礎(chǔ)，而故障預(yù)測是基于物聯(lián)網(wǎng)的機械設(shè)備群故障預(yù)測結(jié)構(gòu)的核心。狀態(tài)監(jiān)測由各種傳感器進行，機械設(shè)備組的定期監(jiān)測參數(shù)為溫度、壓力、電流、流量和液位。對反映機組關(guān)鍵特性的機械動力特性，如振動、噪聲等，也應(yīng)按規(guī)定進行監(jiān)測。通過狀態(tài)監(jiān)測獲得機械設(shè)備組的實際工況數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以涵蓋已知對象的各種工況、負(fù)荷和環(huán)境因素。在基于物聯(lián)網(wǎng)的機械設(shè)備群故障預(yù)測中，故障預(yù)測具有重要意義，可以為設(shè)備維修提供決策支持。目前，對于斷層預(yù)測方法還沒有統(tǒng)一的分類。根據(jù)實際研究中所采用的理論、方法和技術(shù)的范圍，故障預(yù)測大致可分為三類，即基于模型的方法、基于知識的方法和基于數(shù)據(jù)的方法。①以模式為本的方法。這種方法可以在已知對象數(shù)學(xué)模型的情況下，深入地觸及對象的特征。然而，對于復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)，在0領(lǐng)域很難建立精確的數(shù)學(xué)模型，這種方法的實際應(yīng)用和效果受到很大的限制。②以知識為本的方法。這種方法可以利用相關(guān)領(lǐng)域的專家知識和經(jīng)驗，而不需要對象的精確數(shù)學(xué)模型，其典型應(yīng)用是專家系統(tǒng)和模糊邏輯。然而，這種方法只適用于定性推理，而不適用于定量計算，這在一定程度上限制了該方法的實際應(yīng)用。③數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法。在實際故障預(yù)測過程中，建立復(fù)雜設(shè)備運行工況的數(shù)學(xué)模型是不經(jīng)濟的，甚至是不可能的。同時，這些領(lǐng)域的專家經(jīng)驗和知識也不能得到有效的表達(dá)。然而，數(shù)據(jù)驅(qū)動的故障預(yù)測方法是基于數(shù)據(jù)監(jiān)測的，通過挖掘隱含信息可以進行預(yù)測，避免了基于模型的方法和基于知識的方法的不足。這種方法已成為一種適用于斷層預(yù)測的方法。其代表是支持向量機和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在實際應(yīng)用中，很容易獲得機械設(shè)備組的典型數(shù)據(jù)。

4.3優(yōu)化機械設(shè)備使用中的監(jiān)督方式

隨著科技的不斷發(fā)展和機械設(shè)備的不斷進步，有些企業(yè)對機械設(shè)備的維護、保養(yǎng)技術(shù)重視不夠，不能滿足當(dāng)前的需要。隨著網(wǎng)絡(luò)平臺的快速發(fā)展，設(shè)備維護人員與設(shè)備生產(chǎn)廠家及專家可直接進行溝通，及時掌握設(shè)備的最新動態(tài)。為了提高設(shè)備各方面的維護和保護能力，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)及時掌握設(shè)備存在的問題，加以改進，使之更加先進；操作企業(yè)也應(yīng)掌握設(shè)備的使用方法和功能，防止在使用過程中出現(xiàn)操作失誤，給設(shè)備帶來不良影響。通過這種分工協(xié)作，不僅可以節(jié)約人力成本，而且可以明顯提高設(shè)備的維修保養(yǎng)水平，實現(xiàn)最大的經(jīng)濟效益。按照科學(xué)合理的管理方法，對操作中所用的機械設(shè)備進行監(jiān)督，使之長期保持在一定的工作狀態(tài)。提高了單位的社會信譽和經(jīng)濟效益。從操作現(xiàn)場工作來看，重點是橋梁操作機械設(shè)備使用情況，優(yōu)化設(shè)備資源配置。保證操作效率能切實做到最好，從而提高操作單位的經(jīng)濟效益，幫助操作單位樹立良好的社會信譽。

5結(jié)束語

機械設(shè)備的應(yīng)用是操作順利進行的重要保障，其本身具有高危性，在對機械設(shè)備的選擇使用上要慎之又慎，通過對攪拌機、鑿巖機等機械設(shè)備進行簡要列舉，以及對使用情況的分析，來研究操作過程中的應(yīng)用?；谖锫?lián)網(wǎng)的故障預(yù)測可以利用物聯(lián)網(wǎng)，突破離線信息地方分權(quán)的不足，保證機械設(shè)備群的安全運行。整個操作過程中的機械設(shè)備數(shù)量之多，運用之廣，本文只做簡要分析，旨在引導(dǎo)操作人員具體設(shè)備具體應(yīng)用，希望能夠有所借鑒。

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作者：陳潔 單位：四川川交路橋有限責(zé)任公司