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機械系統(tǒng)可監(jiān)測性設計理論
機械系統(tǒng)可監(jiān)測性設計理論
摘要 我國正在努力向機械制造強國隊列靠近，只有大力倡導機械系統(tǒng)原始創(chuàng)新，才能夠盡早的實現這一目標。
本文對機械系統(tǒng)可監(jiān)測性設計相關發(fā)展情況進行了全面的梳理，研究了系統(tǒng)理論以及全壽命周期理論對于機械系統(tǒng)可監(jiān)測性設計理論體系構建的影響。
關鍵詞 機械系統(tǒng);可監(jiān)測性;狀態(tài)監(jiān)測
機械工具的出現促使人類文明向前邁進了一大步，它使得人類社會的生產率發(fā)生了重大變化，從原始改造轉變?yōu)闄C械勞動。
在當今世界中機械工業(yè)的發(fā)展水平標志著一個國家生產力的發(fā)展水平。
不論是從機械系統(tǒng)的發(fā)展方向上，還是從社會對機械系統(tǒng)新的要求上，均要求其有著更高的可靠性與安全性，機械設備狀態(tài)監(jiān)測技術是未來機械設備發(fā)展的重要方向。
1 可監(jiān)測性設計理論體系的理論基礎
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。
不同領域不同學科對于系統(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，它的運行過程涉及到很多個微小系統(tǒng)的運行。
現如今，普遍接受的系統(tǒng)論是由美籍奧地利人、理論生物學家-貝塔朗菲所創(chuàng)立的，它針對系統(tǒng)的模式、結構以及內部規(guī)律進行了深入的分析與研究，按照數學理論定量的對系統(tǒng)特征(整體性、結構等級分層、相互關聯、動態(tài)平衡、時序性等)進行了全方面的描述。
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)定運行，不同的組成部分通過邏輯關系密切聯系在一起。
系統(tǒng)所表現出來的整體性是單獨的組成部分所不具備的，只有每一個組成部分有機的結合在一起，相互關聯才能夠共同發(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重分析法。
現如今在很多工業(yè)生產過程中，都可以看見層次分析法的影子，它對于復雜度高而且需要定性定量分析的工業(yè)控制很有幫助。
對問題進行定性定量，根據所反映的綜合信息，通過專業(yè)判斷來對目標標準進行加權處理，從而匹配出標準相對重要度，這樣就可以根據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年就已經進入我國，并在很多行業(yè)中得到了應用。
正是由于其在定性與定量結合處理復雜問題上的優(yōu)勢，使得其在我國很多領域內都有著廣泛的認同。
通過層次分析法來對問題進行研究，其基本原理就是根據問題的性質以及所要實現的最終目標，把被研究問題劃分為多個不同的組成成分，同時根據成分與成分之間的相互關系再細分為不同層次的組合，從而構建出一個多層次的用于分析研究的模型結構。
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 層次結構分析基本流程
2 可監(jiān)測性設計理論體系研究
機械產品設備及系統(tǒng)逐漸的向大型化、復雜化、高集成、多參數以及自動化方向發(fā)展，工業(yè)發(fā)展需要更為可靠、更加智能的機械水平，對工作環(huán)境有著更高的要求，而且機械設備的維護也越發(fā)的復雜與困難。
顯然，機械產品設計需要全面的更新改革。
現在很多產品在設計時并不會考慮到未來的監(jiān)測問題，所以大部分產品機械系統(tǒng)的可監(jiān)測性能較差，對于其使用過程中狀態(tài)信息的收集十分復雜困難。
即使通過其他手段采集到了狀態(tài)信息，也因為各種因素導致信息的過時或者缺失。
1)基于系統(tǒng)工程論的機械系統(tǒng)可監(jiān)測性設計理論
(1)可監(jiān)測性設計研究的對象。
相對于整個龐大的系統(tǒng)而言，產品最為重要的一個設計屬性就是可監(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械結構，然后擴展分析到整個系統(tǒng)。
(2)可監(jiān)測性設計相關的技術領域。
可監(jiān)測設計理論在當前很多機械系統(tǒng)中有著非常廣泛的應用，它需要多門學科的協(xié)同配合才能夠實現整個系統(tǒng)的可監(jiān)測性。
從整體上來看，想要進行一個全面的可監(jiān)測性設計，必須要使用到計算機、網絡通信、系統(tǒng)工程、優(yōu)化算法等多種技術。
2)可監(jiān)測性設計的研究內容
可監(jiān)測性理論的應用前提是系統(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)。
基于此在進行可監(jiān)測性設計時，應該從系統(tǒng)的綜合特性角度出發(fā)，分析系統(tǒng)內部各個小系統(tǒng)相互之間的邏輯關系，分析相互之間的約束條件，實現整個系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定高效運行。
(1)可監(jiān)測性設計相關術語研究。
這一部分的研究主要是通過CMFD技術、PHM技術、現代機械設計理論等，加之系統(tǒng)的科學調研過程以及領域內專家的研討等方式，全面的對機械系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測以及現代設計理論進行研究，形成可監(jiān)測性設計體系所使用的基本術語;
(2)可監(jiān)測性分配方法研究。
實質上，可監(jiān)測性分配方法就是對系統(tǒng)監(jiān)測點優(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，按照機械系統(tǒng)高可靠性、高安全性以及智能化的設計目標，最終實現準確反映機械系統(tǒng)運行狀態(tài)信息的可靠獲取;
(3)可監(jiān)測性設計方法研究。
在對機械系統(tǒng)設計方法全面深入研究的基礎之上，通過可靠性設計、可維修性設計以及保障性設計等方法上，對可監(jiān)測性設計的設計標準、實施過程，采用并行工程思想以及全生命周期設計理念進行系統(tǒng)效益、安全、可靠等多參數分析，共同構建可監(jiān)測性設計方法體系;
(4)可監(jiān)測性設計評價研究。
進行科學評價制度的構建是可監(jiān)測性設計的關鍵部分，這個研究過程影響著這個可監(jiān)測性設計的內容。
這里面不僅僅包含了對設計階段的評價，還包含著生產階段、使用階段的評價內容。
簡單來說，就是依靠已有的系統(tǒng)評價理論以及相關方法，對所收集到的各種機械系統(tǒng)運行數據信息，構建一個各種特征參數信息均可研究的機械系統(tǒng)可監(jiān)測性設計評價體系，從而實現對系統(tǒng)可監(jiān)測性設計各個階段的科學有效評價。
參考文獻
[1]王玉玲.機械可靠性維修性優(yōu)化設計方法及其在工程機械中的應用[D].濟南:山東大學，2007.
[2]嚴新平.機械系統(tǒng)工況監(jiān)測與故障診斷[M].武漢:武漢理工大學出版社，2009.
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