摘  要  預(yù)測(cè)性維修是近年來維修領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。本文從維修方式的三次變革談起，分析和比較了修復(fù)性維修、預(yù)防性維修和預(yù)測(cè)性維修的優(yōu)缺點(diǎn)，給出了預(yù)測(cè)性維修準(zhǔn)確的定義，分析了與預(yù)測(cè)性維修相關(guān)的幾個(gè)概念，構(gòu)建了預(yù)測(cè)性維修的基本技術(shù)體系，指出了預(yù)測(cè)性維修發(fā)展的趨勢(shì)。
        關(guān)鍵詞  修復(fù)性維修  預(yù)防性維修  預(yù)測(cè)性維修  預(yù)知維修  狀態(tài)基維修  視情維修

        一、引言
        上世紀(jì)70年代以來，美國的后勤工程（Logistic Engineering）、英國的設(shè)備綜合管理工程（Tero Technology）及日本的全面生產(chǎn)性維修（Total Productive Maintenance）的創(chuàng)立，標(biāo)志著維修作為一門獨(dú)立的學(xué)科登上應(yīng)用工程學(xué)的舞臺(tái)[1]。伴隨著維修科學(xué)的發(fā)展，預(yù)測(cè)性維修作為一種新興的維修方式成為行業(yè)研究的熱點(diǎn)，相對(duì)于修復(fù)性維修和預(yù)防性維修，它有著更多的優(yōu)點(diǎn)和更強(qiáng)的發(fā)展勢(shì)頭。
        二、維修方式的發(fā)展
        按照裝備的狀態(tài)和維修的時(shí)機(jī)，可以將維修方式分為故障前維修和故障后維修兩類[2]，按照維修依據(jù)的不同，故障前維修又可分為預(yù)防性維修和預(yù)測(cè)性維修兩種。表1給出了三種維修方式的對(duì)照。

表1  維修方式比較表

        修復(fù)性維修（Corrective Maintenance）,又稱事后維修（Break-down Maintenance）,是“有故障才維修（Failure Based）”的方式，它是以設(shè)備是否完好或是否能用為依據(jù)的維修，只在設(shè)備部分或全部故障后再恢復(fù)其原始狀態(tài)，也就是用壞后再修理，屬于非計(jì)劃性維修。
        預(yù)防性維修（Preventive Maintenance）又稱定時(shí)維修，是以時(shí)間為依據(jù)(Time Based)的維修，它根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃和經(jīng)驗(yàn)，按規(guī)定的時(shí)間間隔進(jìn)行停機(jī)檢查、解體、更換零部件，以預(yù)防損壞、繼發(fā)性毀壞及生產(chǎn)損失。這種維修方法也就是目前所普遍采用的計(jì)劃維修或定期維修，如大、中、小修等。
        預(yù)測(cè)性維修（Predictive Maintenance，簡稱PdM）是以狀態(tài)為依據(jù)(Condition Based)的維修，在機(jī)器運(yùn)行時(shí)，對(duì)它的主要（或需要）部位進(jìn)行定期（或連續(xù)）的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，判定裝備所處的狀態(tài)，預(yù)測(cè)裝備狀態(tài)未來的發(fā)展趨勢(shì)，依據(jù)裝備的狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)和可能的故障模式，預(yù)先制定預(yù)測(cè)性維修計(jì)劃，確定機(jī)器應(yīng)該修理的時(shí)間、內(nèi)容、方式和必需的技術(shù)和物資支持。預(yù)測(cè)性維修集裝備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、故障（狀態(tài)）預(yù)測(cè)、維修決策支持和維修活動(dòng)于一體，是一種新興的維修方式。
        三、與預(yù)測(cè)性維修相關(guān)的概念
        1.預(yù)測(cè)性維修的相關(guān)概念
        預(yù)測(cè)性維修最早在西方發(fā)達(dá)工業(yè)國家興起，預(yù)測(cè)性維修的概念源起于英文名詞“Predictive Maintenance”，到現(xiàn)在為止，預(yù)測(cè)性維修已經(jīng)有了幾個(gè)相似的名字，這是因?yàn)樵诓煌I(lǐng)域，不同的人員根據(jù)自己研究的側(cè)重點(diǎn)不同，給出了不同的翻譯和不同的定義。追根溯源，應(yīng)該從英文的定義談起。
        Predictive Maintenance，其英文解釋為Condition Based Maintenance（CBM）或On-condition Maintenance。PdM一般翻譯為預(yù)測(cè)性維修或預(yù)知性維修，而預(yù)測(cè)維修和預(yù)知維修與前面的翻譯相比，僅僅是多字少字的問題；CBM一般翻譯為狀態(tài)基維修或基于狀態(tài)的維修，這個(gè)翻譯按英文字面的意思直譯過來，同時(shí)引入了“基”的概念，使翻譯專業(yè)化。有時(shí)CBM也被翻譯為預(yù)測(cè)性維修，因?yàn)樗挠⑽脑饩褪菍?duì)PdM的概念解釋；On-condition Maintenance一般翻譯為視情維修，這是翻譯者根據(jù)中國人的習(xí)慣意譯過來的。在實(shí)際運(yùn)用中，幾個(gè)中英文名詞有時(shí)被隨機(jī)地組合，這都無可厚非，因?yàn)樗鼈儽旧硎且换厥隆?br />        沿襲運(yùn)用到今天，幾個(gè)名詞在概念上有了一些細(xì)微的差別。預(yù)知性維修被定義為：以設(shè)備診斷技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合設(shè)備故障的歷史和現(xiàn)狀，參考運(yùn)行環(huán)境及其它同類設(shè)備的運(yùn)行情況，應(yīng)用系統(tǒng)工程的方法進(jìn)行綜合判斷分析，從而查明設(shè)備內(nèi)部情況、故障和異常的性質(zhì)，預(yù)測(cè)隱患的發(fā)展趨勢(shì)，提出防范措施和治理對(duì)策，這樣一套方法總稱為預(yù)測(cè)方法，把應(yīng)用預(yù)測(cè)方法得到的結(jié)果納入維修管理就是預(yù)知維修[3]。它強(qiáng)調(diào)了預(yù)測(cè)方法，包羅了維修管理；而基于狀態(tài)的維修和視情維修立足于狀態(tài)，強(qiáng)調(diào)了狀態(tài)，它們的理論依據(jù)是：機(jī)械和裝備有自己的狀態(tài)，即將出現(xiàn)問題的機(jī)械或裝備將出現(xiàn)一些可以觀察、感覺或測(cè)量到的信號(hào)（如噪聲、振動(dòng)、發(fā)熱、裂紋或電量的改變等）。這里狀態(tài)有兩層含義，一是指在某時(shí)某刻某種條件下裝備的即時(shí)狀態(tài)，這是狹義的狀態(tài)的概念。二是包含了即時(shí)狀態(tài)的前身和后續(xù)，指的是整個(gè)生命周期內(nèi)的狀態(tài)，即廣義的狀態(tài)概念。
        2.狹義和廣義預(yù)測(cè)性維修[4]
        預(yù)測(cè)性維修不僅在名字稱呼上有不同，在概念的內(nèi)涵和外延上也有出入，因此又有狹義和廣義預(yù)測(cè)性維修兩種概念。
        狹義的預(yù)測(cè)性維修立足于“狀態(tài)監(jiān)測(cè)”，強(qiáng)調(diào)的是“故障診斷”，是指不定期或連續(xù)地對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，根據(jù)其結(jié)果，查明裝備有無狀態(tài)異?；蚬收馅厔?shì)，再適時(shí)地安排維修。狹義的預(yù)測(cè)性維修不固定維修周期，僅僅通過監(jiān)測(cè)和診斷到的結(jié)果來適時(shí)地安排維修計(jì)劃，它強(qiáng)調(diào)的是監(jiān)測(cè)、診斷和維修三位一體的過程，這種思想廣泛適用于流程工業(yè)和大規(guī)模生產(chǎn)方式。
        廣義的預(yù)測(cè)性維修將狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、狀態(tài)預(yù)測(cè)和維修決策多位合一體，狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷是基礎(chǔ)，狀態(tài)預(yù)測(cè)是重點(diǎn)，維修決策得出最終的維修活動(dòng)要求。廣義的預(yù)測(cè)性維修是一個(gè)系統(tǒng)的過程，它將維修管理納入了預(yù)測(cè)性維修的范疇，通盤考慮整個(gè)維修過程，直至得出與維修活動(dòng)相關(guān)的內(nèi)容。
        四、預(yù)測(cè)性維修技術(shù)體系
        預(yù)測(cè)性維修發(fā)展到現(xiàn)在，基本上形成了自己的技術(shù)體系，如圖1所示。

       1.狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)
        狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，在各工程領(lǐng)域都形成了各自的監(jiān)測(cè)方法，狀態(tài)監(jiān)測(cè)的方法依據(jù)狀態(tài)檢測(cè)手段的不同而分成許多種，常用的包括：振動(dòng)監(jiān)測(cè)法、噪聲監(jiān)測(cè)法、溫度監(jiān)測(cè)法、壓力監(jiān)測(cè)法、油液分析監(jiān)測(cè)法、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)法等。
        2.故障診斷技術(shù)
        單講“故障診斷”，它是一門新發(fā)展的科學(xué)，而且越來越受到重視，尤其是在連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)中，故障診斷有著非常重要的意義。按照診斷的方法原理，故障診斷可分為：時(shí)頻診斷法、統(tǒng)計(jì)診斷法、信息理論分析法及其它人工智能法（專家系統(tǒng)診斷、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷等）、模糊診斷、灰色系統(tǒng)理論診斷及集成化診斷（如模糊專家系統(tǒng)故障診斷、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)故障診斷、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷等）。
        3.狀態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)
        狀態(tài)預(yù)測(cè)就是根據(jù)裝備的運(yùn)行信息，評(píng)估部件當(dāng)前狀態(tài)并預(yù)計(jì)未來的狀態(tài)。其常用的方法有時(shí)序模型預(yù)測(cè)法、灰色模型預(yù)測(cè)法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)法。而對(duì)于預(yù)測(cè)方法的開發(fā)一般有三種基本途徑：物理模型、知識(shí)系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)模型。在實(shí)際應(yīng)用中，可將三種途徑綜合在一起，形成一種結(jié)合了傳統(tǒng)的物理模型和智能分析方法，并能夠處理數(shù)字信息和符號(hào)信息的混合性故障預(yù)測(cè)技術(shù)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維修更為有效。
        4.維修決策支持與維修活動(dòng)
        維修決策是從人員、資源、時(shí)間、費(fèi)用、效益等多方面、多角度出發(fā)，根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷和狀態(tài)預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行維修可行性分析，定出維修計(jì)劃，確定維修保障資源，給出維修活動(dòng)的時(shí)間、地點(diǎn)、人員和內(nèi)容。維修決策的制定方法一般有故障樹推理法、數(shù)學(xué)模型解析法、貝葉斯（Bayes）網(wǎng)絡(luò)法(適用于表達(dá)和分析不確定和概率性事物)和智能維修決策法等。
        五、結(jié)論
        預(yù)測(cè)性維修的提出經(jīng)歷了不長的時(shí)間，但預(yù)測(cè)性維修通過對(duì)裝備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷，對(duì)裝備的狀態(tài)作出正確的判斷，從而制定出科學(xué)合理的維修策略，克服了現(xiàn)行維修所面臨的很多難題。故障診斷和狀態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展是預(yù)測(cè)性維修發(fā)展的關(guān)鍵。從國內(nèi)外近年的研究可看出，目前裝備故障診斷研究的熱點(diǎn)是嵌入式故障診斷技術(shù)，以動(dòng)力學(xué)分析為基礎(chǔ)的故障診斷技術(shù)，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的故障診斷技術(shù)，以解決強(qiáng)干擾、多故障、多征兆、突發(fā)條件下的故障為目的的故障診斷技術(shù)等，故障診斷的手段也在向自動(dòng)診斷和遠(yuǎn)程診斷方向拓展。狀態(tài)預(yù)測(cè)則更多地利用對(duì)裝備連續(xù)監(jiān)測(cè)所得的特征參數(shù)的時(shí)間序列，對(duì)裝備的未來狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，目前研究的熱點(diǎn)是時(shí)間序列模型預(yù)測(cè)、灰色模型預(yù)測(cè)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)等，主要立足于解決預(yù)測(cè)精度和預(yù)測(cè)時(shí)間間隔問題。隨著監(jiān)測(cè)、診斷和預(yù)測(cè)技術(shù)和儀器的發(fā)展，預(yù)測(cè)性維修的理論、技術(shù)及其整個(gè)體系也日趨成熟。