“把脈問(wèn)診”— 儀器儀表的健康管理“醫(yī)生”

儀器儀表作為制造業(yè)制造過(guò)程傳感與控制的“末梢神經(jīng)”，廣泛應(yīng)用于裝備、產(chǎn)線等的測(cè)量和控制，是現(xiàn)代化大型重點(diǎn)成套裝備的重要組成部分，也是信息化與工業(yè)化融合的重要紐帶。傳統(tǒng)的工業(yè)儀表維護(hù)手段以事后維修和周期性維修為主，突發(fā)故障極易導(dǎo)致生產(chǎn)中斷甚至生產(chǎn)事故，造成資源浪費(fèi)和生產(chǎn)效率降低。因此，開(kāi)展儀器儀表的預(yù)測(cè)性維護(hù)，對(duì)于保障儀器儀表的安全運(yùn)行以及保障生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)性具有重要意義。

“健康醫(yī)生”，開(kāi)展儀表的預(yù)測(cè)性維護(hù)

中醫(yī)《黃帝內(nèi)經(jīng)》中提出“上醫(yī)醫(yī)未病，中醫(yī)醫(yī)欲病之病，下醫(yī)醫(yī)已病之病”，即從事醫(yī)生職業(yè)的人，最好的醫(yī)生善于在人們身體健康之時(shí)發(fā)現(xiàn)并根除病根；中等水平的醫(yī)生善于抓住將要生病而還沒(méi)有發(fā)生疾病之時(shí)的特征，欲病早調(diào)，避免疾病的發(fā)生；一般水平的醫(yī)生只能治療已經(jīng)發(fā)生的疾病。

預(yù)測(cè)性維護(hù)是以狀態(tài)為依據(jù)的維修，在儀器儀表運(yùn)行時(shí)，對(duì)其主要（或需要）部位進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，判定儀表狀態(tài)，預(yù)測(cè)狀態(tài)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，并預(yù)先制定預(yù)測(cè)性維護(hù)計(jì)劃，確定儀器儀表維護(hù)的時(shí)間、內(nèi)容、方式和必需的技術(shù)和物資支持。因此，預(yù)測(cè)性維護(hù)實(shí)現(xiàn)了儀器儀表的“醫(yī)未病”，被稱為工業(yè)儀器儀表的“健康管理醫(yī)生”。

“把脈問(wèn)診”，分析儀器儀表的健康狀態(tài)

中醫(yī)傳統(tǒng)的診斷手法可以歸納為“望聞問(wèn)切”，西醫(yī)通過(guò)“視觸叩聽(tīng)”對(duì)病人的病情進(jìn)行診斷。與中、西醫(yī)的病人信息獲取方式類似，預(yù)測(cè)性維護(hù)通過(guò)傳感器、控制器等多種手段獲取儀器儀表的運(yùn)行狀態(tài)信息，以有線或無(wú)線的數(shù)據(jù)傳輸方式將狀態(tài)信息傳輸?shù)健搬t(yī)生的大腦”-預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行“把脈問(wèn)診”，基于預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)的專家知識(shí)進(jìn)行分析和處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)儀器儀表健康狀態(tài)的判斷和預(yù)測(cè)。

在進(jìn)行“把脈問(wèn)診”的過(guò)程中，與醫(yī)生采取拍CT、查血液等多種手段相類似，預(yù)測(cè)性維護(hù)需要獲取振動(dòng)、噪聲、電壓、電流等多源的狀態(tài)信息，并將獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波降噪或特征提取等預(yù)處理，以提高診斷和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

“開(kāi)出處方”，給出儀器儀表的維護(hù)方案

醫(yī)生在對(duì)病人病情進(jìn)行分析時(shí)，往往要結(jié)合病史、病情和解決措施等知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)性分析才能得出結(jié)論。在號(hào)完脈后，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況給出治療建議和養(yǎng)護(hù)方案。幫助病人盡快恢復(fù)到健康狀態(tài)。

預(yù)測(cè)性維護(hù)在得到健康狀態(tài)預(yù)測(cè)結(jié)果后，為用戶提供行動(dòng)處方，給出維護(hù)維修的決策建議，即告知有關(guān)部門儀器儀表的異?；蚬收喜课弧?yán)重程度、發(fā)展趨勢(shì)等，應(yīng)采取如更換、保養(yǎng)等的維護(hù)措施。在預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)決策時(shí)，充分考慮儀器儀表的故障歷史信息和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，即預(yù)測(cè)性維護(hù)中的故障知識(shí)庫(kù)。最終實(shí)現(xiàn)儀器儀表的健康管理閉環(huán)體系。

作為儀器儀表的“健康管理醫(yī)生”，預(yù)測(cè)性維護(hù)在保障儀表安全穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行方面發(fā)揮了重要作用。隨著邊緣計(jì)算、人工智能等先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步，預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)不斷發(fā)展完善，其在不同行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也將進(jìn)一步擴(kuò)展，也必將為制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)提供有力支撐。

創(chuàng)作者：機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所

王成城 王凱/智能運(yùn)維技術(shù)團(tuán)隊(duì)

（備注：此科普創(chuàng)作為中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)開(kāi)展的“身邊的儀器儀表及儀器儀表科技工作者”科普創(chuàng)作征集活動(dòng)投稿作品）