談機械設備應用及信息化特點
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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。機械設備應用作為我國經(jīng)濟的重要組成部分，關系到各行業(yè)的發(fā)展方向。在此基礎上，從機械化技術(shù)的角度，闡述和分析了機械設備應用的概念及相關技術(shù)，并對機械設備的實際應用進行了深入研究。
關鍵詞：機械設備；信息化；研究
引言
盡管近二十年來我國各行業(yè)機械化建設取得了一定的成績，但綜合水平仍然是一個值得關注的問題。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，應當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，尤其是實際應用中，采用了大量新型機械設備，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)合常用機械設備應用存在的問題，提出相應的對策，旨在為今后機械設備在具體應用中提供指引。
1機械設備應用現(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)的機械設備老化現(xiàn)象嚴重，機械設備更新時間長，機械設備的使用率低。所以充分發(fā)揮機械設備的經(jīng)濟效益以及使用效率，具有很重要的現(xiàn)實意義。
2機械設備應用的簡要分析
在機械設備的發(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，會對攪拌機進行應用，針對不同材料進行嚴格把控：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，依次投放細骨料等材料，嚴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，充分攪拌好的混合料，要進行篩選。還需要注意的是，當機械設備運轉(zhuǎn)達到一定時間，為防止出現(xiàn)超負荷運轉(zhuǎn)，可以暫停使用，關閉設備避免故障發(fā)生，保證機械設備的有效運行。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備。當?shù)刭|(zhì)情況較為穩(wěn)定時，除去相關機械設備的保護和輔助之外，此時選用的機械設備時開敞式結(jié)構(gòu)設計的硬巖掘進機。另外還有單護盾式結(jié)構(gòu)設計的硬巖掘進機和雙護盾式結(jié)構(gòu)設計的硬巖掘進機，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計，以及伸縮護盾設計，在操作過程中對機械設備進行有效保護。
3機械設備應用中的問題
我國的機械化呈現(xiàn)出強烈的區(qū)域性、產(chǎn)業(yè)性和標量性特征，發(fā)展非常不平衡。此外，制造企業(yè)推廣、應用和共享信息技術(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)場使用的許多關鍵設備都是大功率、大負荷運行，而且運行工況往往不穩(wěn)定。設備安全對生產(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)機械設備故障都經(jīng)歷了發(fā)生、發(fā)展、退化的過程，保證關鍵設備群安全運行的一個途徑就是進行故障預測，預先預測故障的發(fā)生和發(fā)展?；谖锫?lián)網(wǎng)的故障預測，將故障預測的優(yōu)勢與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，是保證機械設備群安全運行、實現(xiàn)科學維修的新途徑。
4加強機械設備在操作應用的具體措施
4.1具體應用途徑分析
首先，機械設備是與人身和財產(chǎn)安全密切相關的，人體健康與壓力和載人設備裝配密切相關，在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)設備比一般設備更具潛在危險性。由于特殊設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，以及機械設備、公共設施等重大財產(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。針對機械設備混合問題，及時掌握各類項目的進度和機械設備的要求、出口信息，安排機械設備在調(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；三是做好機械設備的安全培訓工作管理。同時，相關人員的安全教育培訓工作應樹立“安全教育培訓”的理念。無論是哪一個人，只要直接或間接參與生產(chǎn)機械設備有關的活動，就必須進行安全教育培訓，上至領導，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)對機械設備安全事故的控制。長期以來一直認為安全取決于機械設備的可靠性，所以預防工作越多，維修周期越短，機械設備越可靠，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）和相應的維修。這種定期維修的方法適用于機械設備及零部件的早期維修，對我國機械設備的維修起到了重要作用。
4.2基于物聯(lián)網(wǎng)的機械設備群故障預測總體結(jié)構(gòu)及關鍵技術(shù)
基于物聯(lián)網(wǎng)的機械設備群故障預測是一個開放的、多層次的分布式系統(tǒng)。該技術(shù)真正實現(xiàn)了關鍵機械設備群的安全運行，提高了工作效率和早期故障預測的智能化水平?；谖锫?lián)網(wǎng)的機械設備群故障預測結(jié)構(gòu)分為3個層次，即傳感器監(jiān)測層、中間件傳輸層和預測應用層。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。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)的機械設備群故障預測的基礎和核心，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)采集裝置主要負責各種工作參數(shù)的在線實時采集。它直接面向生產(chǎn)設備、發(fā)電機和壓縮機等領域的關鍵機械設備組，執(zhí)行最大狀態(tài)監(jiān)測任務，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)控層和預測應用層，協(xié)調(diào)客戶機、應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器之間的遠程請求。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)絡從傳感器監(jiān)測層傳輸?shù)筋A測應用層。③預測-應用層由遠程專家組和個人遠程專家組成。位于不同地方的預測專家被用于困難的機械設備組。該層在充分綜合利用傳感器監(jiān)測層信息的基礎上，觸發(fā)各種故障診斷和預測算法。這種算法的目標不僅是提供事后診斷，而是在問題發(fā)生之前解決問題。從相關數(shù)據(jù)庫中提取故障特征，構(gòu)建故障診斷和預測模塊，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)測和故障預測方法是基于物聯(lián)網(wǎng)的機械設備群故障預測的主要關鍵技術(shù)，狀態(tài)監(jiān)測是基礎，而故障預測是基于物聯(lián)網(wǎng)的機械設備群故障預測結(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。對反映機組關鍵特性的機械動力特性，如振動、噪聲等，也應按規(guī)定進行監(jiān)測。通過狀態(tài)監(jiān)測獲得機械設備組的實際工況數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以涵蓋已知對象的各種工況、負荷和環(huán)境因素。在基于物聯(lián)網(wǎng)的機械設備群故障預測中，故障預測具有重要意義，可以為設備維修提供決策支持。目前，對于斷層預測方法還沒有統(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)學模型的情況下，深入地觸及對象的特征。然而，對于復雜的動態(tài)系統(tǒng)，在0領域很難建立精確的數(shù)學模型，這種方法的實際應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領域的專家知識和經(jīng)驗，而不需要對象的精確數(shù)學模型，其典型應用是專家系統(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用。③數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法。在實際故障預測過程中，建立復雜設備運行工況的數(shù)學模型是不經(jīng)濟的，甚至是不可能的。同時，這些領域的專家經(jīng)驗和知識也不能得到有效的表達。然而，數(shù)據(jù)驅(qū)動的故障預測方法是基于數(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測的方法。其代表是支持向量機和神經(jīng)網(wǎng)絡。在實際應用中，很容易獲得機械設備組的典型數(shù)據(jù)。
4.3優(yōu)化機械設備使用中的監(jiān)督方式
隨著科技的不斷發(fā)展和機械設備的不斷進步，有些企業(yè)對機械設備的維護、保養(yǎng)技術(shù)重視不夠，不能滿足當前的需要。隨著網(wǎng)絡平臺的快速發(fā)展，設備維護人員與設備生產(chǎn)廠家及專家可直接進行溝通，及時掌握設備的最新動態(tài)。為了提高設備各方面的維護和保護能力，生產(chǎn)企業(yè)應及時掌握設備存在的問題，加以改進，使之更加先進；操作企業(yè)也應掌握設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備的維修保養(yǎng)水平，實現(xiàn)最大的經(jīng)濟效益。按照科學合理的管理方法，對操作中所用的機械設備進行監(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備使用情況，優(yōu)化設備資源配置。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
機械設備的應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用?；谖锫?lián)網(wǎng)的故障預測可以利用物聯(lián)網(wǎng)，突破離線信息地方分權(quán)的不足，保證機械設備群的安全運行。整個操作過程中的機械設備數(shù)量之多，運用之廣，本文只做簡要分析，旨在引導操作人員具體設備具體應用，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任公司