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基于MRO重型机床闭环PLM模型及关键技术研究 　　摘 要：重型机床装备具有种类多、生命周期长、设计验证难度大、针对性强、数据动态性强、运行环境与状态复杂等特点，现有PLM（Product Lifecycle Management）系统难以满足重型机床反馈设计、运行和MRO（Maintenance，Repair and Overhaul/ Operation）管理的需求。对此，提出基于MRO的重型机床装备闭环全生命周期管理系统，建立由维护闭环、运行闭环及基于MRO的设计闭环组成的智能化三重闭环PLM模型；建立闭环PLM系统架构，包括基础资源层、数据集成层、系统功能层和产品应用层；分析系统实施的基础技术、智能化运行的专项技术。 　　关键词：闭环PLM MRO 知识资源 制造服务 　　中图分类号：TH17 TP315 　　0.引言 　　重型机床是高端装备的重要组成部分，是振兴装备制造的重点之一，广泛应用于能源、交通、船舶、工程机械、冶金、航空航天、军工等重点行业和领域。重型机床种类多、数量多、生命周期长、阶段复杂；机床数据包括设计、制造、运行环境、状态、使用等数据；机床数据在生命周期各阶段不断变化，特别是运行过程和运行环境。重型机床数据数量大、种类多、动态性强，具有大数据特点[1]。近年来，我国重型机床行业在设计制造能力和产品智能化方面都有长足进步，但是在全生命周期管理方面还有很大不足，如重型机床生命周期数据管理、数据利用效率，运行维护管理以及基于数据的反馈设计等。 　　通过行业分析与典型企业调研，重型机床业在设计、运行、维护维修和大数据管理等方面还存在五个方面的显著需求：（1）管理生命周期数据，反馈到设计端，验证原始设计的正确性，并进行优化设计和创新设计；（2）提取制造过程中的关键要素，形成加工资源库，为重型机床加工使用提供参考；（3）建立MRO数据平台，分析健康度、诊断故障，实现MRO智能化管理；（4）追踪和回溯自身信息，实现设计、制造、使用维护、服务一体化集成；（5）建立面向重型机床的共性知识服务体系，整合行业创新资源，解决重型机床发展中的共性、关键技术问题。 　　为有效管理重型机床生命周期大数据，用生命周期后期阶段数据反馈于生命周期前期阶段，指导重型机床设计、加工服务和MRO智能服务，需要研究与构建重型机床闭环产品生命周期管理系统模型及其关键技术。 　　1.智能闭环PLM模型 　　国内外的专家学者对闭环PLM系统做了一些研究，Kiritsis以通讯技术和智能产品为基础，提出了相应闭环管理的框架[2]。Matsokis建立了以本体为基础的支持闭环PLM的产品数据和知识管理语义对象模型[3]。重庆大学的王旭教授对此进行过综述研究，提出：闭环PLM是一种有效管理产品生命周期活动的信息化战略，通过获取全生命周期内与产品相关的数据，并进行数据的集成、转化和分享实现全生命周期内跨组织间信息流的闭环管理[4]。现阶段，针对闭环PLM系统的研究也集中于综述以及阶段性的闭环系统，没有建立从产品MRO到产品设计的大闭环模型，更没有相关的技术研究，提出实际的企业应用方案。 　　结合重型机床装备的行业需求、PLM发展现状和趋势，本文提出一种新型的基于MRO的闭环PLM系统模型（如图1所示），实现基于知识的产品全生命周期过程精细化、智能化管控。集成机床全生命周期大数据，进行分类管理和使用目标性管理。 　　图1 基于MRO的三重闭环PLM模型（1） 重型机床运行智能闭环模型 　　针对重型机床运行工况复杂、环境对产品性能影响大、产品对环境感知能力差、自适应和自调整能力不足的特点，建立运行智能闭环。通过有效的反馈机制，机床数据反作用于机床运行过程，根据加工环境和加工状态，进行自调整和自适应，保证设备和人员安全以及加工精度和加工质量，提高重型机床的加工稳定性。 　　（2） 重型机床维护智能闭环模型 　　针对重型机床装配调试难度大、故障损失影响大、使用寿命长、可靠性要求高、故障诊断困难、人工干预能力差、故障预警能力低等特点，建立维护智能闭环。整理融合机床生命周期各阶段数据、故障诊断知识和经验以及机床运行数据，形成基于知识的MRO服务体系，进行健康度分析和故障诊断，提供机床维护维修计划，提高机床运行可靠性及无故障运行时间，延长使用寿命。 　　（3） 基于MR的设计闭环模型 　　重型机床产品设计阶段对运行使用、维护维修及故障分析考虑不足，缺少对原始设计的验证和结构优化改进，难以满足重型机床单台套定制化设计、高精度和高可靠性要求；缺少对机床使用阶段的工艺设计和指导，缺乏机床操作使用标准和工艺规划参考。针对这一特点，建立基于MRO数据反馈的设计闭环。机床数据反作用于机床设计，支持机床优化和创新，更好地为机床开发服务。 　　2.闭环