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摘要：基于狀態的維護(CBM)是一種新的設備維護模式，建立CBM方式的設備維護系統是一個復雜的系統，為規范相關軟硬件產品的研制開發，提高不同廠商產品的可互換性與可互操作性，IEEE、ISO、MIMOSA等組織相繼制定了一系列標準，對CBM技術的發展起到了很好的促進作用。本文重點介紹了MIMOSA的OSA-EAI構架和OSA-CBM體系，為狀態檢修輔助決策系統模型的建立提供參考。

　　關鍵詞：狀態檢修;MIMOSA;OSA-CBM

　　1　引言
　　狀態檢修是從預防性檢修發展而來的更高層次的檢修體制，是一種以設備狀態為基礎，以預測設備狀態發展為目的的檢修模式。它通過對設備的日常巡視、離線的試驗和檢查、在線狀態監測等獲取必要的數據和信息，再結合設備的歷史的運行、檢修、試驗的信息和同類型設備的家族性缺陷信息，經過軟件系統的分析處理，判斷設備的健康狀況和預測其性能劣化的發展趨勢，并在設備的狀況下降到允許的限度前安排檢修。這種檢修模式可以極大的提高設備的可利用率，有效的降低檢修費用。因此，狀態檢修是同時涉及到傳感器技術、信號處理技術、人工智能技術以及計算機軟件技術的綜合性科學方法，由于涉及到不同的生產廠商和系統，因此有必要建立一套完整的適合狀態檢修要求的開放式系統規范。

　　開放系統是一種獨立于生產廠商的理想系統，不同廠家的產品具有可互操作性，可以作為組成部件來構成系統，它們之間還具備可互換性，相同功能的產品間可互換使用，這樣就為用戶采用多家產品集成系統帶來很大的方便。顯然，這些具有可互操作性、可互換性的產品的開發，必須遵循共同的協議標準和接口規范。近年來，由美國海軍資助的由Boeing、Rockwell、Automation等知名公司聯合組建的MIMOSA組織就是專門負責狀態檢修系統的體系結構的研究及相關標準的制定的一個非盈利性組織。

　　2　MIMOSA
　　MIMOSA (machine information management open system alliances)機器信息管理開放系統聯盟是一個致力于制定有關制造系統環境中操作與維護的開放信息標準的非盈利性標準化組織，成立于1994年，成員來自于設備制造公司、用戶、軍事組織以及評估軟件系統供應商，目前贊助商有愛默生、Rockwell、SAIC等，主要用戶有波音、西門子、GE、NASA、橫濱電力公司等。

　　MIMOSA目前發布的主要標準有：企業應用集成開放系統結構(open system architecture for enterprise application integration，OSA-EAI)和狀態檢修開放系統體系結構(open system architecture for CBM，OSA-CBM)。MIMOSA還提供一系列相關的信息標準，公共概念對象模型(common conceptual object model，CCOM)是所有MIMOSA標準的基礎模型，它使用統一建模語言UML定義了OSA-EAI的基類、主要屬性和類之問的關聯;而公共關系信息模式(common relation information schema，CRIS)則提供了一種存儲企業檢修維護信息的方法。

　　2.1　企業應用集成開放系統結構OSA-EAI
　　OSA-EAI[1]的主要作用是集成不同應用領域的信息孤島，各種不同類型的信息，如設備銘牌、安裝資料、運行資料、檢修資料、在線監測數據等，可以通過一定的方式匯總進入MIMOSA的“信息網絡”，利用OSA-EAI信息橋可以使這些數據便于理解和利用。

　　MIMOSA OSA-EAI的主要目標，是建立一個開放的體系結構，提供一組標準協議，以支持在不同CBM系統間交換復雜的傳感器信息。CRIS可以被看作是一種獲取與存儲靜態CBM數據的體系結構，它已被OSA-CBM采用，作為分布式設備維護應用通信的核心基礎結構。

　　2.2　OSA-CBM
　　OSA-CBM詳細描述了基于OSA的CBM系統的組成結構，該結構將CBM系統分成七個功能模塊，從技術上解答了如何構建—個CBM系統。

　　OSA-CBM[2]包含了建立一個CBM系統所需的各個功能模塊，它從狀態檢測的硬件要求到設備故障的診斷、預測及維修決策方案的人機交互界面都提供了一個規范。OSA- CBM將CBM系統分成了七層不同的技術模塊。 如圖1所示。分別為：數據獲取模塊、數據處理模塊、狀態監視模塊、健康評價模塊、預測模塊、決策支持模塊、數據展示模塊。

　   第1層，數據獲取模塊：該模塊為CBM系統提供了數字傳感器或模擬傳感器數據。建立該模塊時可參考標準IEEE Std 1451智能變送器接口標準(smart transducer interface standards)，目前有5個正式標準和3個預標準。

　　IEEE Std 1451.1-1999是具有聯網能力的應用處理器(NCAP)信息模型標準，它定義了一個網絡無關的智能變送器通用對象模型，提供了2個應用軟件接口規范，一個是變送器抽象邏輯接口規范，它把變送器硬件實現的細節封裝成一個簡單的編程模型，另一個是網絡抽象邏輯接口規范，它把不同的網絡協議實現封裝成一套通用的通信方法集。IEEE 1451.1的意義在于它提供了一種智能變送器與控制網絡連接的標準化方法，一個獨立于具體網絡的應用模型，可以適用于不同的A/D轉換方法、不同的微處理器、不同的網絡協議。它為應用系統的設計開發提供了統一的設計模型、網絡與通信模型、信息模型、事件/時間/節點/內存管理與表示模型，使得遵循IEEE 14511.1標準設計實現的系統具有高度的可互操作性。

     第2層，數據處理模塊：該模塊輸出數字化過濾信號、頻譜分析信號、虛擬傳感器信號以及其它裝備狀態特征信號。現存許多信號處理的標準方法如濾波處理、頻譜分析和信號分解等。

　　第3層，狀態監視模塊：該模塊主要任務是將獲得的狀態特征數據同設定的閾值相比較，通過比較如果發現異常，則可以產生警告信號。該模塊的建立可參考標準ISO 13373-1-2002 條件監測和機械診斷.振動條件監測.第1部分 一般程序。

　　第4層，健康評價模塊：該模塊主要集中于確定所監測的部件、分系統或系統的健康狀況是否已經惡化。該模塊必須能夠產生設備診斷記錄和判斷故障發生的可能性。其診斷方法通常基于對設備歷史記錄的趨勢分析、設備運行環境與負載和設備的維修歷史等的分析。該模塊建立可依據標準IEEE Std1232 和ISO 13373-1。IEEE 1232系列標準IEEE 1232系列標準是關于所有測試環境的人工智能交換與服務標準AI-ESTATE(artificial intelligence exchange and service tie to all test environments)。通過封裝問題、定義接口邊界、開發交換格式、指定標準服務，AI-ESTATE為具有互操作性、獨立于特定廠商和產品解決方案的診斷系統的開發提供了方法。AI-ESTATE目前支持5種用于診斷系統的模型：公共單元模型(CEM)、故障樹模型(FTM)、增強診斷推理模型(EDIM)、有診斷推理模型(DIM)和動態上下文模型(DCM)。

　　第5層，預測模塊：預測模塊擁有綜合處理前面各個層次所獲得數據的能力。其主要功能是考慮設備未來使用條件預測設備的未來健康狀況，它能夠預報未來某一時期設備的健康狀況或預測設備的剩余壽命。

　　第6層，決策支持模塊：決策支持模塊的首要任務是產生對設備使用和維修的決策。這些決策包括設備是否需要維修，何時維修以及如何使用設備使其在完成目前正在執行任務之前不出現故障。

　　第7層，數據展示模塊：該模塊能夠根據需要展現前面各個模塊中出現的所有數據，特別是健康評價、預測和決策支持模塊中的數據，以及狀態監視中產生的報警信號。該模塊應建立于常規的機器交互界面中。

　　通過對CBM現行的技術標準和OSA-CBM各功能模塊的分析可以看出，這些標準和技術主要解決OSA-CBM中前4個模塊的建立與運行。而對于預測模塊和決策支持模塊，目前尚無統一的標準或是成熟的處理方法。因此，研究通用的設備健康預測與維修決策支持方法將是CBM發展的一個重點。

　　3　結束語
　　狀態檢修的應用必須依靠完善的輔助決策系統的支持，IEEE、ISO、MIMOSA等組織已經針對CBM制定了一系列的相關標準，對CBM技術的發展起到了很好的促進作用。雖然這些標準并不是CBM系統設計開發的強制標準，但是遵循這些標準會加快系統開發進程，提高系統可靠性與可用性，在系統設計的初期應積極消化吸收這些標準，并在實踐過程中加以應用，可以更加有效的推進狀態檢修工作的有效開展。