论文部分内容阅读
【摘 要】工业装备制造应用的普及对其可靠性提出了更高要求，本文从其主要影响因素出发，分析其影响因素并提出对应的改善措施。
【关键词】工业制造装备；可靠性；控制技术
引言
伴随科技的日益进步，产品自动化、智能化程度的不断提高以及电子自动化控制的应用的不断普及，使得工业装备制造的可靠性提升成为趋势，其中对影响其可靠性的关键因素的分析具有重要意义。
1、影响装备体系可靠性的因素分析
影响装备体系可靠安全运行的根本原因是故障，装备体系的故障原因可以分为内因和外因两类。
1.1内因
内因是指影响装备体系可靠性的系统内部因素，包括硬件故障、软件故障、网络结构不合理和控制规则不合理。
装备体系组成结构为硬件和软件，在硬件上搭载具有计算功能的软件，硬件、软件通过有线或无线互联互通，以纯硬件或硬件与软件相结合的方式实现感知、连接、计算和控制等功能。因此，硬件和软件是装备体系实现一切功能的基础和前提，这二者的故障直接影响装备体系功能的实现，使装备体系无法安全可靠运行。
硬件和软件是构成网络的要素，要将这些要素整合起来构成网络系统，则必然构成网络结构。网络结构是否合理，可能影响系统是否故障。网络结构包括拓扑结构和容量配置两方面。拓扑结构设置不合理，例如设计出易产生电磁等干扰的节点集中布局，必然容易造成传输错误；网络容量配置不合理，如网络流量大的地方容量分配不够，则必然引起拥塞，造成传输延时和/或传输丢失。
控制规则是指根据感知单元对环境和系统状态的感知结果，决定系统内部被控对象的运行方式，以实现系统功能的预先制定的规则。与网络结构相同，控制规则设计不合理，也可能蕴含必然的缺陷。如美国西部联合工业大停电，由于控制规则不合理，由单一元件跳闸逐步导致潮流瞬时转移、电压大幅波动、设备负载越限，进而发生一系列故障，最终发生大规模停电事故，系统崩溃。
1.2外因
外因是指来自装备体系外部的因素，包括环境条件、运行模式和外部攻击，它们通过作用在系统上导致硬件或软件故障，进而影响系统可靠性。
环境条件包括自然环境和社会环境：自然环境条件是指系统在使用时的物理、化学和生物等条件，例如气候环境条件、生物环境条件、化学、机械等，自然环境不可避免地会对系统内的硬件产品产生影响，造成如磨损、腐蚀、老化等故障；社会环境包括政治环境、经济环境和法制环境等，对装备体系相关人员和理论、技术产生影响，引起系统演化，容易导致故障的发生。
运行模式是指装备体系为完成不同任务，或使系统安全、经济、合理运行，需要经常变更系统的运行方式，由此相应地会引起系统结构或参数的变化。
外部攻击是指来自系统外部的人或物的蓄意攻击，尤其是装备体系对于网络的依赖，使得系统面临网络的分布式拒绝服务攻击、蠕虫病毒、对Internet域名系统（DNS）的攻击和对路由器攻击或利用路由器的攻击等多种威胁，不但影响网络系统本身，还将形成链式反应，导致更加严重的后果。
2、工业制造装备实现可靠性的措施
2.1实现装备制造的智能化
2.1.1推进智能生产
一是有序推进生产线智能化改造，通过对加工要素的合理配置及改进来提升竞争一力，以产品标准化程度相对较高、并且通过人工参与容易出现质量问题的生产线为重点，优先开展生产线智能化改造。二是推进生产制造绿色化，从生产加工过程、产业链优化及园区发展着手，加快传统装备制造企业生产装备和工艺流程的绿色化改造。三是加强智能制造试点项目建设与不范应用，加强与政府部门沟通，参与智能制造创新中心建设和不范项目申请等工作中。四是强化协同制造能力建设，通过发展网络化协同制造新模式，加强全寿命周期信息反馈、交流协作等，打造工业装备智能制造生态圈核心竞争力。
2.1.2推进智能产品
一是加强核心零部件及关键技术的研发替代能力，围绕米来工业发展需要，以新一代信息技术与产品的融合为重点，加强智能芯片、智能变压器、智能开关等上下游智能产品研发和应用，推动产品实现互联网化、智能化。二是加强产品全生命周期质量追溯能力，加快现代信息技术与传统制造业深度融合，持续推进产品生产过程自动化、智能化，实现产品质量的在线监测和控制。
2.1.3推进智能服务
一是优化提升传统服务能力，利用大数据、传感器等技术，提供设备实时监测、健康状态分析和运行风险评估等智能服务，实现设备故障预警和前瞻性维护。二是创新发展新业务增值服务，对原材料供应商履约征信记录、物资采购应付账款、月度用电量等信息进行大数据综合分析，形成供应商信用评级及订单融资需求，防范供应商因财务问题造成的原材料供应履约风险。
2.2通过设计创新与产品方案优化实现设备可靠性的提升
工业装备制造可靠性的主要影响因素，如温度因素，电磁干扰因素，设备机械性能因素等应在产品设计时进行重点分析与优化，如现阶段较为流行的CAE设计软件的使用，可有效改良设备性能，提高产品于温度、电磁以及力学复合场中的耐受性，提升设备的工作稳定性从而达到改善电子自动化控制设备可靠性的目的。以提升产品耐温性能为例，可对设备产品冷却形式进行优化，通常情况下，设备多采用自然冷却的方式对产品进行冷却，可通过CAE软件进行环境模拟分析，如散热要求过高可通过增加散热外形或增加冷却管路的方式提升设备整体散热性能，为设备工作提供良好的温度环境最终达到提高设备可靠性的目的
通过产品设计手段提升电子自动控制设备的可靠性是最为行之有效的改善办法，可大幅降低操作人员的影响因素以及产品的维护难度，同时间接减少设备的后期维护成本
2.3通过对操作入员职业技能的培训实现设备可靠性的提升
面对人为因素对工业装备制造可靠性不可忽视的影响，对于设备操作人员职业技能，职业素养以及操作规范性的培训显得尤为重要。在员工对设备操作前，需对员工进行有效的岗前职业技能培训，让员工对自己的工作内容以及操作规范有较为详尽的了解，同时需对员工进行设备维护方面内容的培训，培养操作人员的设备维护意识，严格按照企业规章制度对设备现场进行维护
2.4通过科学管理的手段实现设备可靠性的提升
企业需制定相关的规章与制度对电子自动化控制设备的使用与维护实行严格监管如关键设备需配有作业指导书以及作业记录表，操作人员需按照设备操作规程严格作业并记录，从而达到降低因个人习惯差异带来的设备操作形式的不同。工业装备制造企业需建立健全的作业规范监督机制，及时发现作业过程中不合理的操作并及时纠正，保障科学管理的有效开展，进而达到提高设备可靠性的目的。
2.5不同的阶段采取不同的可靠性方法
在分析階段，相关人员应该选择使用可靠性预计以及分配方法，在此基础上，对每个装备的零部件进行可靠性分析，以此确保零部件质量与性能可靠；在采购以及装配等阶段，相关人员需要监理检核表，将所有的涉及到的品质控制活动进行细化，其细化的原则就是遵循可靠性；而装备调试以及试验阶段，利用可靠性控制技术，将装备存在的早期故障完全消除，避免后期多余的工序；在使用阶段，利用监控技术，对装备的运行状态进行监控，如果出现问题，则要进行强制维护，此外，还需要进行保养。
结语
在今天的生产、管理、技术以及生活等领域工业制造技术都发挥重要作用，提高工业装备制造可靠性成为设计人员、企业管理者以及技术研究人员所追求的目标。
参考文献：
[1]GJB3105-1997.战略导弹武器系统性能评定方法[S].中华人民共和国国家军用标准，1997.
[2]段新燕.智能制造装备的发展现状与趋势[J].中外企业家，2017（08）：115.
（作者单位：吗珠海凌达压缩机有限公司）
【关键词】工业制造装备；可靠性；控制技术
引言
伴随科技的日益进步，产品自动化、智能化程度的不断提高以及电子自动化控制的应用的不断普及，使得工业装备制造的可靠性提升成为趋势，其中对影响其可靠性的关键因素的分析具有重要意义。
1、影响装备体系可靠性的因素分析
影响装备体系可靠安全运行的根本原因是故障，装备体系的故障原因可以分为内因和外因两类。
1.1内因
内因是指影响装备体系可靠性的系统内部因素，包括硬件故障、软件故障、网络结构不合理和控制规则不合理。
装备体系组成结构为硬件和软件，在硬件上搭载具有计算功能的软件，硬件、软件通过有线或无线互联互通，以纯硬件或硬件与软件相结合的方式实现感知、连接、计算和控制等功能。因此，硬件和软件是装备体系实现一切功能的基础和前提，这二者的故障直接影响装备体系功能的实现，使装备体系无法安全可靠运行。
硬件和软件是构成网络的要素，要将这些要素整合起来构成网络系统，则必然构成网络结构。网络结构是否合理，可能影响系统是否故障。网络结构包括拓扑结构和容量配置两方面。拓扑结构设置不合理，例如设计出易产生电磁等干扰的节点集中布局，必然容易造成传输错误；网络容量配置不合理，如网络流量大的地方容量分配不够，则必然引起拥塞，造成传输延时和/或传输丢失。
控制规则是指根据感知单元对环境和系统状态的感知结果，决定系统内部被控对象的运行方式，以实现系统功能的预先制定的规则。与网络结构相同，控制规则设计不合理，也可能蕴含必然的缺陷。如美国西部联合工业大停电，由于控制规则不合理，由单一元件跳闸逐步导致潮流瞬时转移、电压大幅波动、设备负载越限，进而发生一系列故障，最终发生大规模停电事故，系统崩溃。
1.2外因
外因是指来自装备体系外部的因素，包括环境条件、运行模式和外部攻击，它们通过作用在系统上导致硬件或软件故障，进而影响系统可靠性。
环境条件包括自然环境和社会环境：自然环境条件是指系统在使用时的物理、化学和生物等条件，例如气候环境条件、生物环境条件、化学、机械等，自然环境不可避免地会对系统内的硬件产品产生影响，造成如磨损、腐蚀、老化等故障；社会环境包括政治环境、经济环境和法制环境等，对装备体系相关人员和理论、技术产生影响，引起系统演化，容易导致故障的发生。
运行模式是指装备体系为完成不同任务，或使系统安全、经济、合理运行，需要经常变更系统的运行方式，由此相应地会引起系统结构或参数的变化。
外部攻击是指来自系统外部的人或物的蓄意攻击，尤其是装备体系对于网络的依赖，使得系统面临网络的分布式拒绝服务攻击、蠕虫病毒、对Internet域名系统（DNS）的攻击和对路由器攻击或利用路由器的攻击等多种威胁，不但影响网络系统本身，还将形成链式反应，导致更加严重的后果。
2、工业制造装备实现可靠性的措施
2.1实现装备制造的智能化
2.1.1推进智能生产
一是有序推进生产线智能化改造，通过对加工要素的合理配置及改进来提升竞争一力，以产品标准化程度相对较高、并且通过人工参与容易出现质量问题的生产线为重点，优先开展生产线智能化改造。二是推进生产制造绿色化，从生产加工过程、产业链优化及园区发展着手，加快传统装备制造企业生产装备和工艺流程的绿色化改造。三是加强智能制造试点项目建设与不范应用，加强与政府部门沟通，参与智能制造创新中心建设和不范项目申请等工作中。四是强化协同制造能力建设，通过发展网络化协同制造新模式，加强全寿命周期信息反馈、交流协作等，打造工业装备智能制造生态圈核心竞争力。
2.1.2推进智能产品
一是加强核心零部件及关键技术的研发替代能力，围绕米来工业发展需要，以新一代信息技术与产品的融合为重点，加强智能芯片、智能变压器、智能开关等上下游智能产品研发和应用，推动产品实现互联网化、智能化。二是加强产品全生命周期质量追溯能力，加快现代信息技术与传统制造业深度融合，持续推进产品生产过程自动化、智能化，实现产品质量的在线监测和控制。
2.1.3推进智能服务
一是优化提升传统服务能力，利用大数据、传感器等技术，提供设备实时监测、健康状态分析和运行风险评估等智能服务，实现设备故障预警和前瞻性维护。二是创新发展新业务增值服务，对原材料供应商履约征信记录、物资采购应付账款、月度用电量等信息进行大数据综合分析，形成供应商信用评级及订单融资需求，防范供应商因财务问题造成的原材料供应履约风险。
2.2通过设计创新与产品方案优化实现设备可靠性的提升
工业装备制造可靠性的主要影响因素，如温度因素，电磁干扰因素，设备机械性能因素等应在产品设计时进行重点分析与优化，如现阶段较为流行的CAE设计软件的使用，可有效改良设备性能，提高产品于温度、电磁以及力学复合场中的耐受性，提升设备的工作稳定性从而达到改善电子自动化控制设备可靠性的目的。以提升产品耐温性能为例，可对设备产品冷却形式进行优化，通常情况下，设备多采用自然冷却的方式对产品进行冷却，可通过CAE软件进行环境模拟分析，如散热要求过高可通过增加散热外形或增加冷却管路的方式提升设备整体散热性能，为设备工作提供良好的温度环境最终达到提高设备可靠性的目的
通过产品设计手段提升电子自动控制设备的可靠性是最为行之有效的改善办法，可大幅降低操作人员的影响因素以及产品的维护难度，同时间接减少设备的后期维护成本
2.3通过对操作入员职业技能的培训实现设备可靠性的提升
面对人为因素对工业装备制造可靠性不可忽视的影响，对于设备操作人员职业技能，职业素养以及操作规范性的培训显得尤为重要。在员工对设备操作前，需对员工进行有效的岗前职业技能培训，让员工对自己的工作内容以及操作规范有较为详尽的了解，同时需对员工进行设备维护方面内容的培训，培养操作人员的设备维护意识，严格按照企业规章制度对设备现场进行维护
2.4通过科学管理的手段实现设备可靠性的提升
企业需制定相关的规章与制度对电子自动化控制设备的使用与维护实行严格监管如关键设备需配有作业指导书以及作业记录表，操作人员需按照设备操作规程严格作业并记录，从而达到降低因个人习惯差异带来的设备操作形式的不同。工业装备制造企业需建立健全的作业规范监督机制，及时发现作业过程中不合理的操作并及时纠正，保障科学管理的有效开展，进而达到提高设备可靠性的目的。
2.5不同的阶段采取不同的可靠性方法
在分析階段，相关人员应该选择使用可靠性预计以及分配方法，在此基础上，对每个装备的零部件进行可靠性分析，以此确保零部件质量与性能可靠；在采购以及装配等阶段，相关人员需要监理检核表，将所有的涉及到的品质控制活动进行细化，其细化的原则就是遵循可靠性；而装备调试以及试验阶段，利用可靠性控制技术，将装备存在的早期故障完全消除，避免后期多余的工序；在使用阶段，利用监控技术，对装备的运行状态进行监控，如果出现问题，则要进行强制维护，此外，还需要进行保养。
结语
在今天的生产、管理、技术以及生活等领域工业制造技术都发挥重要作用，提高工业装备制造可靠性成为设计人员、企业管理者以及技术研究人员所追求的目标。
参考文献：
[1]GJB3105-1997.战略导弹武器系统性能评定方法[S].中华人民共和国国家军用标准，1997.
[2]段新燕.智能制造装备的发展现状与趋势[J].中外企业家，2017（08）：115.
（作者单位：吗珠海凌达压缩机有限公司）