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機(jī)械系統(tǒng)可監(jiān)測性設(shè)計理論
機(jī)械系統(tǒng)可監(jiān)測性設(shè)計理論
摘要 我國正在努力向機(jī)械制造強(qiáng)國隊列靠近，只有大力倡導(dǎo)機(jī)械系統(tǒng)原始創(chuàng)新，才能夠盡早的實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
本文對機(jī)械系統(tǒng)可監(jiān)測性設(shè)計相關(guān)發(fā)展情況進(jìn)行了全面的梳理，研究了系統(tǒng)理論以及全壽命周期理論對于機(jī)械系統(tǒng)可監(jiān)測性設(shè)計理論體系構(gòu)建的影響。
關(guān)鍵詞 機(jī)械系統(tǒng);可監(jiān)測性;狀態(tài)監(jiān)測
機(jī)械工具的出現(xiàn)促使人類文明向前邁進(jìn)了一大步，它使得人類社會的生產(chǎn)率發(fā)生了重大變化，從原始改造轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械勞動。
在當(dāng)今世界中機(jī)械工業(yè)的發(fā)展水平標(biāo)志著一個國家生產(chǎn)力的發(fā)展水平。
不論是從機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展方向上，還是從社會對機(jī)械系統(tǒng)新的要求上，均要求其有著更高的可靠性與安全性，機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是未來機(jī)械設(shè)備發(fā)展的重要方向。
1 可監(jiān)測性設(shè)計理論體系的理論基礎(chǔ)
1)系統(tǒng)理論
所謂系統(tǒng)，就是相對于個體而言整體的寓意。
不同領(lǐng)域不同學(xué)科對于系統(tǒng)的具體涵義存在著不同概括，但總體上來看，都將系統(tǒng)看做是多個小系統(tǒng)組成的，它的運(yùn)行過程涉及到很多個微小系統(tǒng)的運(yùn)行。
現(xiàn)如今，普遍接受的系統(tǒng)論是由美籍奧地利人、理論生物學(xué)家-貝塔朗菲所創(chuàng)立的，它針對系統(tǒng)的模式、結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部規(guī)律進(jìn)行了深入的分析與研究，按照數(shù)學(xué)理論定量的對系統(tǒng)特征(整體性、結(jié)構(gòu)等級分層、相互關(guān)聯(lián)、動態(tài)平衡、時序性等)進(jìn)行了全方面的描述。
系統(tǒng)論是研究系統(tǒng)整體性的重要理論之一，其核心思想就是整體性。
它支持將自然界中的物質(zhì)看作是一個統(tǒng)一整體，自然界中各個組成部分只有和諧相處才能夠保證自然界的穩(wěn)定運(yùn)行，不同的組成部分通過邏輯關(guān)系密切聯(lián)系在一起。
系統(tǒng)所表現(xiàn)出來的整體性是單獨(dú)的組成部分所不具備的，只有每一個組成部分有機(jī)的結(jié)合在一起，相互關(guān)聯(lián)才能夠共同發(fā)揮作用。
同樣，系統(tǒng)如果失去了任何一個組成部分，那么其整體性能也會出現(xiàn)很大的變化，從而影響其整體特性。
2)層次分析法
層次分析法是基于系統(tǒng)理論發(fā)展起來的一種層次權(quán)重分析法。
現(xiàn)如今在很多工業(yè)生產(chǎn)過程中，都可以看見層次分析法的影子，它對于復(fù)雜度高而且需要定性定量分析的工業(yè)控制很有幫助。
對問題進(jìn)行定性定量，根據(jù)所反映的綜合信息，通過專業(yè)判斷來對目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加權(quán)處理，從而匹配出標(biāo)準(zhǔn)相對重要度，這樣就可以根據(jù)所得到的相對重要度來排列解決方法的優(yōu)先順序。
該方法在1982年就已經(jīng)進(jìn)入我國，并在很多行業(yè)中得到了應(yīng)用。
正是由于其在定性與定量結(jié)合處理復(fù)雜問題上的優(yōu)勢，使得其在我國很多領(lǐng)域內(nèi)都有著廣泛的認(rèn)同。
通過層次分析法來對問題進(jìn)行研究，其基本原理就是根據(jù)問題的性質(zhì)以及所要實(shí)現(xiàn)的最終目標(biāo)，把被研究問題劃分為多個不同的組成成分，同時根據(jù)成分與成分之間的相互關(guān)系再細(xì)分為不同層次的組合，從而構(gòu)建出一個多層次的用于分析研究的模型結(jié)構(gòu)。
使用層次分析法來研究具體問題，可以將整個步驟用圖1來表示。
圖1 層次結(jié)構(gòu)分析基本流程
2 可監(jiān)測性設(shè)計理論體系研究
機(jī)械產(chǎn)品設(shè)備及系統(tǒng)逐漸的向大型化、復(fù)雜化、高集成、多參數(shù)以及自動化方向發(fā)展，工業(yè)發(fā)展需要更為可靠、更加智能的機(jī)械水平，對工作環(huán)境有著更高的要求，而且機(jī)械設(shè)備的維護(hù)也越發(fā)的復(fù)雜與困難。
顯然，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計需要全面的更新改革。
現(xiàn)在很多產(chǎn)品在設(shè)計時并不會考慮到未來的監(jiān)測問題，所以大部分產(chǎn)品機(jī)械系統(tǒng)的可監(jiān)測性能較差，對于其使用過程中狀態(tài)信息的收集十分復(fù)雜困難。
即使通過其他手段采集到了狀態(tài)信息，也因?yàn)楦鞣N因素導(dǎo)致信息的過時或者缺失。
1)基于系統(tǒng)工程論的機(jī)械系統(tǒng)可監(jiān)測性設(shè)計理論
(1)可監(jiān)測性設(shè)計研究的對象。
相對于整個龐大的系統(tǒng)而言，產(chǎn)品最為重要的一個設(shè)計屬性就是可監(jiān)測性。
也就是說，對于某一個組成部分或者某一塊組成部分進(jìn)行可監(jiān)測性研究是沒有任何意義的，必須是對于整個系統(tǒng)而言，才有可監(jiān)測性這一概念。
所以，我們研究可監(jiān)測性首先要研究具體的機(jī)械結(jié)構(gòu)，然后擴(kuò)展分析到整個系統(tǒng)。
(2)可監(jiān)測性設(shè)計相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域。
可監(jiān)測設(shè)計理論在當(dāng)前很多機(jī)械系統(tǒng)中有著非常廣泛的應(yīng)用，它需要多門學(xué)科的協(xié)同配合才能夠?qū)崿F(xiàn)整個系統(tǒng)的可監(jiān)測性。
從整體上來看，想要進(jìn)行一個全面的可監(jiān)測性設(shè)計，必須要使用到計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、系統(tǒng)工程、優(yōu)化算法等多種技術(shù)。
2)可監(jiān)測性設(shè)計的研究內(nèi)容
可監(jiān)測性理論的應(yīng)用前提是系統(tǒng)整體，對于系統(tǒng)中的任何一個小系統(tǒng)或者小環(huán)節(jié)而言，就沒有可監(jiān)測性這一概念，所以我們要從整體上去把握系統(tǒng)的可監(jiān)測性，不要刻意去追求系統(tǒng)中某一個小系統(tǒng)。
基于此在進(jìn)行可監(jiān)測性設(shè)計時，應(yīng)該從系統(tǒng)的綜合特性角度出發(fā)，分析系統(tǒng)內(nèi)部各個小系統(tǒng)相互之間的邏輯關(guān)系，分析相互之間的約束條件，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定高效運(yùn)行。
(1)可監(jiān)測性設(shè)計相關(guān)術(shù)語研究。
這一部分的研究主要是通過CMFD技術(shù)、PHM技術(shù)、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計理論等，加之系統(tǒng)的科學(xué)調(diào)研過程以及領(lǐng)域內(nèi)專家的研討等方式，全面的對機(jī)械系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測以及現(xiàn)代設(shè)計理論進(jìn)行研究，形成可監(jiān)測性設(shè)計體系所使用的基本術(shù)語;
(2)可監(jiān)測性分配方法研究。
實(shí)質(zhì)上，可監(jiān)測性分配方法就是對系統(tǒng)監(jiān)測點(diǎn)優(yōu)化的一個過程。
具體來說，就是通過可靠性、維修性等分配方法理論，按照機(jī)械系統(tǒng)高可靠性、高安全性以及智能化的設(shè)計目標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確反映機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息的可靠獲取;
(3)可監(jiān)測性設(shè)計方法研究。
在對機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計方法全面深入研究的基礎(chǔ)之上，通過可靠性設(shè)計、可維修性設(shè)計以及保障性設(shè)計等方法上，對可監(jiān)測性設(shè)計的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施過程，采用并行工程思想以及全生命周期設(shè)計理念進(jìn)行系統(tǒng)效益、安全、可靠等多參數(shù)分析，共同構(gòu)建可監(jiān)測性設(shè)計方法體系;
(4)可監(jiān)測性設(shè)計評價研究。
進(jìn)行科學(xué)評價制度的構(gòu)建是可監(jiān)測性設(shè)計的關(guān)鍵部分，這個研究過程影響著這個可監(jiān)測性設(shè)計的內(nèi)容。
這里面不僅僅包含了對設(shè)計階段的評價，還包含著生產(chǎn)階段、使用階段的評價內(nèi)容。
簡單來說，就是依靠已有的系統(tǒng)評價理論以及相關(guān)方法，對所收集到的各種機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建一個各種特征參數(shù)信息均可研究的機(jī)械系統(tǒng)可監(jiān)測性設(shè)計評價體系，從而實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)可監(jiān)測性設(shè)計各個階段的科學(xué)有效評價。
參考文獻(xiàn)
[1]王玉玲.機(jī)械可靠性維修性優(yōu)化設(shè)計方法及其在工程機(jī)械中的應(yīng)用[D].濟(jì)南:山東大學(xué)，2007.
[2]嚴(yán)新平.機(jī)械系統(tǒng)工況監(jiān)測與故障診斷[M].武漢:武漢理工大學(xué)出版社，2009.
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