工業(yè)設(shè)備智能運維指南：規(guī)劃、成熟度模型、方案與實施

CONTENTS
目　　錄
序
前言
第1章　設(shè)備智能運維概論　1
1.1　什么是智能運維　1
1.2　為什么要智能運維　1
1.3　智能運維目前存在的問題　3
1.4　智能運維的基本要求　4
1.5　智能運維的效益　5
1.6　智能運維的意義　7
第2章　設(shè)備維修方式與運維模式　8
2.1　設(shè)備維修方式的演進　8
2.1.1　事后維修　8
2.1.2　預(yù)防維修　9
2.1.3　預(yù)知維修　9
2.1.4　預(yù)測維修　10
2.2　設(shè)備運維模式的發(fā)展　11
2.2.1　預(yù)防維修模式　11
2.2.2　點檢定修制模式　11
2.2.3　設(shè)備智能運維模式　12
2.3　設(shè)備維修方式與設(shè)備運維模式的
關(guān)系　12
2.4　智能運維模式的發(fā)展趨勢
探討　13
第3章　設(shè)備智能運維的成熟度　15
3.1　為什么需要設(shè)備智能運維成熟度
模型　15
3.2　智能運維的成熟度要素　16
3.3　設(shè)備數(shù)字化的要求　17
3.3.1　智能運維一級的設(shè)備
數(shù)字化要求　17
3.3.2　智能運維二級的設(shè)備
數(shù)字化要求　18
3.3.3　智能運維三級的設(shè)備
數(shù)字化要求　19
3.3.4　智能運維四級的設(shè)備
數(shù)字化要求　19
3.3.5　智能運維五級的設(shè)備
數(shù)字化要求　19
3.4　對數(shù)據(jù)分析與智能化程度的要求　20
3.4.1　數(shù)據(jù)分析與智能化一級的
能力要求　20
3.4.2　數(shù)據(jù)分析與智能化二級的
能力要求　20
3.4.3　數(shù)據(jù)分析與智能化三級的
能力要求　21
3.4.4　數(shù)據(jù)分析與智能化四級的
能力要求　21
3.4.5　數(shù)據(jù)分析與智能化五級的
能力要求　22
3.5　對人員能力素質(zhì)的要求　22
3.5.1　智能運維一級對人員能力
素質(zhì)的要求　23
3.5.2　智能運維二級對人員能力
素質(zhì)的要求　23
3.5.3　智能運維三級對人員能力
素質(zhì)的要求　24
3.5.4　智能運維四級對人員能力
素質(zhì)的要求　24
3.5.5　智能運維五級對人員能力
素質(zhì)的要求　25
3.6　對管理的要求　25
3.6.1　智能運維一級的管理要求　25
3.6.2　智能運維二級的管理要求　26
3.6.3　智能運維三級的管理要求　27
3.6.4　智能運維四級的管理要求　27
3.6.5　智能運維五級的管理要求　28
3.7　對數(shù)據(jù)平臺的要求　28
3.7.1　智能運維一級的數(shù)據(jù)平臺
要求　28
3.7.2　智能運維二級的數(shù)據(jù)平臺
要求　29
3.7.3　智能運維三級的數(shù)據(jù)平臺
要求　29
3.7.4　智能運維四級的數(shù)據(jù)平臺
要求　30
3.7.5　智能運維五級的數(shù)據(jù)平臺
要求　30
3.8　智能運維成熟度評價　30
第4章　設(shè)備數(shù)字化方法　32
4.1　設(shè)備分類分層和維修方式　32
4.1.1　設(shè)備分類分層方法　33
4.1.2　設(shè)備維修方式的確定原則、
技術(shù)原理與特性　33
4.1.3　預(yù)知維修設(shè)備的確定　35
4.2　事后維修設(shè)備的數(shù)字化方法　35
4.3　預(yù)防維修設(shè)備的數(shù)字化方法　37
4.3.1　預(yù)防維修設(shè)備的類型　38
4.3.2　預(yù)防維修設(shè)備的數(shù)據(jù)內(nèi)容　38
4.4　預(yù)知維修設(shè)備的數(shù)字化方法　41
4.4.1　掌握設(shè)備狀態(tài)的方式　41
4.4.2　預(yù)知維修設(shè)備的數(shù)據(jù)內(nèi)容　41
4.4.3　設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的要點　42
4.5　預(yù)測維修設(shè)備的數(shù)字化方法　45
4.6　設(shè)備維護過程的數(shù)字化方法　45
4.7　設(shè)備維修過程的數(shù)字化方法　46
第5章　設(shè)備數(shù)據(jù)分析與智能化
方法　48
5.1　數(shù)據(jù)預(yù)處理　48
5.1.1　數(shù)據(jù)清洗　49
5.1.2　數(shù)據(jù)整理　50
5.1.3　數(shù)據(jù)變換　50
5.1.4　特征量提取　51
5.1.5　數(shù)據(jù)分組　53
5.1.6　數(shù)據(jù)閉環(huán)　55
5.2　基于知識的分析診斷方法　58
5.2.1　故障診斷方法　59
5.2.2　因果關(guān)系樹診斷法　59
5.2.3　第一原則模型　60
5.3　數(shù)據(jù)驅(qū)動的分析診斷方法　61
5.3.1　基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析診斷　61
5.3.2　基于案例推理的分析診斷　62
5.3.3　基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分析診斷　63
5.3.4　基于決策樹的分析診斷　64
5.3.5　基于隨機森林的分析診斷　65
5.3.6　基于邏輯回歸的分析診斷　66
5.3.7　基于支持向量機的分析
診斷　66
5.4　分析診斷方法的比較和選擇　66
5.4.1　分析診斷方法的比較　67
5.4.2　分析診斷方法的選擇　69
5.5　分析結(jié)果的展現(xiàn)　70
5.6　模型的構(gòu)建、評估、部署與
優(yōu)化　71
5.6.1　模型構(gòu)建　71
5.6.2　模型評估　72
5.6.3　模型部署　73
5.6.4　驗證優(yōu)化　74
5.7　設(shè)備狀態(tài)預(yù)測　74
5.8　設(shè)備健康度評價　75
5.9　數(shù)字孿生的應(yīng)用　76
5.9.1　數(shù)字孿生建模方法　77
5.9.2　數(shù)字孿生在設(shè)備狀態(tài)診斷
中的應(yīng)用　77
5.9.3　數(shù)字孿生在生產(chǎn)過程中的
作用　78
5.9.4　數(shù)字孿生在工業(yè)應(yīng)用中
面臨的難點問題　79
5.10　知識圖譜　79
5.11　智能運維決策模型　81
5.11.1　智能決策方法　81
5.11.2　決策模型部署與優(yōu)化　82
第6章　智能運維對人員素質(zhì)的
要求　84
6.1　智維工程師的能力素質(zhì)要求　85
6.1.1　智維工程師一級　85
6.1.2　智維工程師二級　86
6.1.3　智維工程師三級　87
6.1.4　智維工程師四級　88
6.1.5　培訓(xùn)時長及工作經(jīng)歷
要求　89
6.1.6　培訓(xùn)課程內(nèi)容及要求　90
6.2　智維分析師的能力素質(zhì)要求　91
6.2.1　智維分析師一級　92
6.2.2　智維分析師二級　93
6.2.3　智維分析師三級　94
6.2.4　智維分析師四級　95
6.2.5　培訓(xùn)時長及工作經(jīng)歷
要求　96
6.2.6　培訓(xùn)課程內(nèi)容及要求　96
6.3　智維維護師的能力素質(zhì)要求　98
6.3.1　智維維護師一級　98
6.3.2　智維維護師二級　99
6.3.3　智維維護師三級　99
6.3.4　智維維護師四級　100
6.3.5　培訓(xùn)時長及工作經(jīng)歷
要求　101
6.3.6　培訓(xùn)課程內(nèi)容及要求　101
6.4　智維管理師的能力素質(zhì)要求　102
6.4.1　智維管理師一級　103
6.4.2　智維管理師二級　103
6.4.3　智維管理師三級　104
6.4.4　智維管理師四級　105
6.4.5　培訓(xùn)時長及工作經(jīng)歷
要求　106
6.4.6　培訓(xùn)課程內(nèi)容及要求　107
第7章　設(shè)備管理　108
7.1　目標制定　108
7.2　設(shè)備數(shù)字化規(guī)范及標準　109
7.3　設(shè)備數(shù)字化管理　111
7.3.1　保障設(shè)備數(shù)據(jù)的合規(guī)性和
完整性　111
7.3.2　檢查設(shè)備數(shù)據(jù)的質(zhì)量、
分組和閉環(huán)　112
7.3.3　檢查設(shè)備的數(shù)據(jù)流與
工作流　113
7.3.4　檢查落實設(shè)備維修
策略　114
7.3.5　設(shè)備事故分析及提煉　114
7.3.6　制定智能運維評價指標　114
7.4　設(shè)備數(shù)據(jù)資產(chǎn)化　117
7.4.1　確立數(shù)據(jù)治理架構(gòu)　117
7.4.2　搭建高效的數(shù)據(jù)平臺　117
7.4.3　推動數(shù)據(jù)文化建設(shè)　117
7.4.4　保護數(shù)據(jù)安全與隱私　118
7.4.5　開展數(shù)據(jù)價值挖掘　118
7.4.6　監(jiān)測與優(yōu)化數(shù)據(jù)資產(chǎn)　118
7.5　追求價值最大化　119
7.6　資源配置　120
7.7　組織架構(gòu)優(yōu)化　122
第8章　設(shè)備數(shù)據(jù)平臺　123
8.1　數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)預(yù)處理　124
8.1.1　數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)來源　124
8.1.2　對數(shù)據(jù)平臺的能力要求　126
8.2　基本功能架構(gòu)　126
8.2.1　成熟度一級的數(shù)據(jù)平臺
基本功能　127
8.2.2　成熟度二級的數(shù)據(jù)平臺
基本功能　128
8.2.3　成熟度三級的數(shù)據(jù)平臺
基本功能　128
8.2.4　成熟度四級的數(shù)據(jù)平臺
基本功能　129
8.2.5　成熟度五級的數(shù)據(jù)平臺
基本功能　130
8.3　分析工具的功能要求　130
8.3.1　波形數(shù)據(jù)的量值　130
8.3.2　時域信號分析　131
8.3.3　頻域信號分析　133
8.3.4　生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)分析　135
8.3.5　計算及統(tǒng)計　136
8.4　設(shè)備及數(shù)據(jù)的展示方法　136
8.4.1　幾種常見的設(shè)備及數(shù)據(jù)
展示方法對比　136
8.4.2　數(shù)據(jù)分組的展示方法　137
8.4.3　數(shù)據(jù)閉環(huán)的展示方法　138
8.5　狀態(tài)預(yù)警方法和預(yù)警模型　138
8.5.1　設(shè)備狀態(tài)預(yù)警方法　139
8.5.2　狀態(tài)預(yù)警模型　139
8.5.3　按不同工況設(shè)置
預(yù)警值　140
8.6　數(shù)據(jù)流與工作流　141
8.6.1　事后維修的數(shù)據(jù)流　141
8.6.2　預(yù)防維修的數(shù)據(jù)流　143
8.6.3　預(yù)知維修的數(shù)據(jù)流　144
8.6.4　預(yù)測維修的數(shù)據(jù)流　147
8.6.5　工作流與數(shù)據(jù)流的相互
配合　149
8.7　數(shù)據(jù)平臺中需要的知識及其
應(yīng)用　149
8.7.1　現(xiàn)有知識的類型及提取
方法　149
8.7.2　從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)　150
8.7.3　知識的應(yīng)用　150
8.8　優(yōu)化控制的實現(xiàn)方法　151
第9章　設(shè)備智能運維的方案　152
9.1　當(dāng)前智能運維能力評估　152
9.2　智能運維方案選擇　153
9.3　實施方案制訂　154
第10章　設(shè)備智能運維標準的
內(nèi)容及標準化方法　156
10.1　標準化的重要性及標準的
內(nèi)容　156
10.2　設(shè)備分類分層　159
10.2.1　設(shè)備分類分層的
目標　159
10.2.2　設(shè)備分類分層的
方法　160
10.3　設(shè)備維修策略選用　163
10.4　命名規(guī)范　164
10.4.1　設(shè)備及部件命名
規(guī)范　164
10.4.2　設(shè)備異常及故障命名
規(guī)范　165
10.4.3　設(shè)備維護維修名詞　166
10.5　設(shè)備維護維修數(shù)字化標準　166
10.6　設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標準　170
10.7　設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集標準　171
10.8　設(shè)備下機狀態(tài)評價標準　172
10.9　設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)選用參考
標準　172
10.10　設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范　176
10.10.1　常用傳感器的性能
指標及選型　176
10.10.2　常用監(jiān)測裝置的技術(shù)
指標規(guī)范　180
10.10.3　監(jiān)測傳感器安裝位置
及監(jiān)測點數(shù)量　185
10.11　監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集參數(shù)配置　188
10.11.1　振動監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集
相關(guān)參數(shù)配置　188
10.11.2　電流監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集
相關(guān)參數(shù)配置　190
10.11.3　扭矩、扭振的數(shù)據(jù)
采集相關(guān)參數(shù)配置　191
10.11.4　應(yīng)力監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集
相關(guān)參數(shù)配置　191
10.11.5　壓力流量的數(shù)據(jù)采集
相關(guān)參數(shù)配置　191
10.11.6　單數(shù)值監(jiān)測的數(shù)據(jù)
采集相關(guān)參數(shù)配置　192
10.12　傳感器及監(jiān)測系統(tǒng)安裝
規(guī)范　192
10.12.1　振動傳感器的安裝
規(guī)范　192
10.12.2　監(jiān)測系統(tǒng)的安裝
規(guī)范　196
第11章　常用的設(shè)備狀態(tài)檢測
技術(shù)　198
11.1　振動檢測技術(shù)　198
11.1.1　振動傳感器分類　199
11.1.2　振動監(jiān)測的三要素　200
11.1.3　振動采集參數(shù)的設(shè)定
原理　202
11.1.4　振動的預(yù)警值設(shè)置　207
11.1.5　設(shè)備工況對設(shè)備狀態(tài)的
影響　208
11.2　溫度檢測技術(shù)　209
11.2.1　常規(guī)溫度檢測技術(shù)　209
11.2.2　紅外熱成像技術(shù)　210
11.3　油液監(jiān)測技術(shù)　210
11.3.1　油液監(jiān)測技術(shù)的主要
內(nèi)容　211
11.3.2　設(shè)備用油的在線監(jiān)測
技術(shù)　212
11.4　無損檢測技術(shù)　215
11.4.1　射線檢測　215
11.4.2　超聲檢測　216
11.4.3　磁粉檢測　217
11.4.4　滲透檢測　218
11.4.5　渦流檢測　219
11.5　絕緣檢測技術(shù)　220
11.5.1　絕緣電阻和極化指數(shù)　221
11.5.2　直流泄漏和直流耐壓
試驗　221
11.5.3　匝間絕緣的耐壓試驗　222
11.5.4　對地絕緣耐壓試驗　222
11.5.5　介質(zhì)損耗角正切值及其
增量　222
11.5.6　局部放電檢測　224
11.6　應(yīng)力檢測技術(shù)　224
11.6.1　應(yīng)力檢測的特點與
局限性　224
11.6.2　應(yīng)力檢測在設(shè)備運維
中的應(yīng)用　225
11.7　電流檢測技術(shù)　228
11.7.1　電流檢測技術(shù)的主要
方法　228
11.7.2　電流檢測在設(shè)備運維
中的作用　229
11.7.3　電流故障診斷
方法　230
11.8　聲發(fā)射檢測技術(shù)　230
11.9　聲音檢測技術(shù)　231
11.10　圖像檢測技術(shù)　232
11.11　氣體檢測技術(shù)　233
11.12　生產(chǎn)過程參數(shù)檢測
技術(shù)　234
11.13　高壓開關(guān)機械性能在線監(jiān)測
技術(shù)　235