电子系统故障诊断与维修技术.ppt

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1、电子系统故障诊断与维修技术,从“一般走向精英”专题系列讲座之一,一、从“墨菲定理”所引出的思维问题,什么是墨菲定理？最简单的表达形式就是“有可能出错的事情，就会出错”。墨菲定理的原句是这样的：If there are two or more ways to do something,and one of those ways can result in a catastrophe,then someone will do it.（如果有两种或以上选择，其中一种将导致灾难，则必定有人会作出这种选择。）,定义,根据“墨菲定理”，人们作出了以下四个推断：任何事情都没有表面看起来那么简单；所有的事都会

2、比你预计的时间长；会出错的事总会出错；如果你担心某种情况发生，那么它就更有可能发生。,墨菲定理告诉我们：容易犯错误是人类与生俱来的弱点，不论科技多发达，事故都会发生。而且我们解决问题的手段越高明，面临的麻烦就越严重，因为人类到目前为止还制造不出永远不出故障的设备。所以，我们在事前应该是尽可能想得周到、全面一些，如果真的发生了故障或者损失，就笑着应对吧，关键在于要不断总结所犯的错误，而不是企图掩盖它。,墨菲定理并不是一种强调人为错误的概率性定理,而是阐述了一种偶然中的必然性，我们先举个例子：,你兜里装着一枚金币，生怕别人知道也生怕丢失，所以你每隔一段时间就会去用手摸兜，去查看金币是不是还在，于是

3、你的规律性动作引起了小偷的注意，最终被小偷偷走了。即便没有被小偷偷走，那个总被你摸来摸去的兜最后终于被磨破了，金币掉了出去丢失了。,这就说明了，越害怕发生的事情就越会发生的原因，为什么？就因为害怕发生，所以会非常在意，注意力越集中，就越容易犯错误。,学习后可以深刻认识和有效解决如下问题：质量管理问题 危机管理问题 风险控制问题 犯错问题 对待失败问题 纠错问题 止损问题,二、以可靠性为中心的维修（RCM）,1、什么是以可靠性为中心的维修？以可靠性为中心的维修（RCM）是目前国际上通用的用以确定设(装)备预防性维修需求、优化维修制度的一种系统工程方法。按国家军用标准GJB1378-92装备预防性

4、维修大纲的制定要求与方法，RCM定义为：“按照以最少的资源消耗保持装备固有可靠性和安全性的原则，应用逻辑决断的方法确定装备预防性维修要求的过程或方法”。,对系统进行功能与故障分析，明确系统内各故障后果；用规范化的逻辑决断程序，确定各故障后果的预防性对策；通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段在保证安全性和完好性的前提下，以最小的维修停机损失和最小的维修资源消耗为目标，优化系统的维修策略。,它的基本思路是：,2、RCM基本观点：设（装）备的固有可靠性与安全性是由设计制造赋予的特性，有效的维修只能保持而不能提高它们。RCM特别注重设（装）备可靠性、安全性的先天性。,如果设（装）备的固有可

5、靠性与安全性水平不能满足使用要求，那么只有修改设计和提高制造水平。因此，想通过增加维修频数来提高这一固有水平的做法是不可取的。维修次数越多，不一定会使设（装）备越可靠、越安全。,产品(项目)故障有不同的影响或后果，应采取不同的对策。故障后果的严重性是确定是否做预防性维修工作的出发点。在设（装）备使用中故障是不可避免的，但后果不尽相同，重要的是预防有严重后果的故障。故障后果是由产品的设计特性所决定的，是由设计制造而赋予的固有特性。对于复杂装备，应当对会有安全性(含对环境危害)、任务性和严重经济性后果的重要产品，才做预防性维修工作。对于采用了余度技术的产品，其故障的安全性和任务性影响一般已明显降低

6、，因此可以从经济性方面加以权衡，确定是否需要做预防性维修工作。,产品的故障规律是不同的，应采取不同方式控制维修工作时机。有耗损性故障规律的产品适宜定时拆修或更换，以预防功能故障或引起多重故障；对于无耗损性故障规律的产品，定时拆修或更换常常是有害无益，更适宜于通过检查、监控，视情进行维修。对产品(项目)采用不同的预防性维修工作类型，其消耗资源、费用、难度与深度是不相同的，可加以排序。对不同产品(项目)，应根据需要选择适用而有效的工作类型，从而在保证可靠性与安全性的前提下，节省维修资源与费用。,对于民用设备，RCM分析的结果给出的是设备的预防性维修工作项目、具体的维修间隔期、维修工作类型（或方法）

7、和实施维修的机构。,3、RCM分析的输出是什么,对于军用装备而言，RCM分析的结果是针对于该装备的预防性维修大纲。装备预防性维修的大纲是规定装备预防性维修要求的汇总文件，是关于该装备预防性维修要求的总的安排。,其主要内容包括：需要进行预防性维修的产品或项目（WHAT）；实施的维修工作类型或“方式”（HOW）；维修工作的时机即维修期（WHEN）；实施维修工作的维修级别（WHERE）。,装备预防性维修大纲对于我们的维修管理来说是一个新的术语，它是设（装）备全系统、全寿命维修管理的产物。按照现代维修工程的要求，设（装）备在研制过程中就要规划其维修保障系统，而维修大纲是规划维修保障系统的顶层文件，是纲

8、目性的资料。因为只有搞清了设（装）备的维修工作需求才能进一步有针对性地设计和优化维修保障系统。4、RCM的产生与发展背景 RCM的产生与设（装）备维修方式的多样化与人们对维修实践的不断认识有直接的关系。二十世纪50年代末以前，在各国设（装）备维修中普遍的做法是对设（装）备实行定时翻修。,这种做法来自早期对机械事故的认识，机件只要工作就必有磨损，磨损则会引发故障，而故障影响安全。所以，设（装）备的安全性取决于其可靠性，而设（装）备可靠性是随时间增长而下降的，必须经常检查并定时翻修才能恢复其可靠性。基于这种认识，人们认为：预防性维修工作做得越多、翻修周期越短、翻修深度越大，设（装）备就越可靠。但是

9、，对于复杂设（装）备或产品来说，传统的作法常常会遇到两个重大问题，一是随着装备的复杂化，无论机件大小都进行定时翻修其维修费用不堪重负；二是有些产品或项目，不论其翻修期缩到多短、翻修深度增到多大，其故障率仍然不能有效控制。,60年代初，美国联合航空公司通过收集大量数据并进行分析，发现航空机件的故障率曲线有六种基本形式，符合典型的“浴盆曲线”的仅占4%，且具有明显耗损期的情况也并不普遍，没有耗损期的机件约占89%。通过分析他们得到两个重要结论，即：对于复杂设（装）备，除非具有某种支配性故障模式，否则定时翻修无助于提高其可靠性；对许多项目，没有一种预防性维修方式是十分有效的。在其后近10年的维修改革

10、探索中，通过应用可靠性大纲、针对性维修、按需要检查和更换等一系列试验和总结，形成了一种普遍适用的新的维修理论-以可靠性为中心的维修。,1968年，美国空运协会颁发了体现这种理论的飞机维修大纲制订文件MSG-1手册：维修的鉴定与大纲的制订（RCM的最初版本），该文件由领导制订波音747飞机初始维修大纲的维修指导小组(Maintenance Steering Group-MSG)起草的，在波音747飞机上运用后获得了成功。按照RCM理论制订的波音747飞机初始维修大纲，在达到20000h以前的大的结构检查仅用6.6万工时；而按照传统维修思想，对于较小且不复杂的DC-8飞机，在同一周期内需用400万

11、工时。对于任何用户这种大幅度的减少维修工时、费用，其意义是显而易见的，重要的这是在不降低设（装）备可靠性的前提下实现的。,5、RCM的用途及效益 RCM的在军用装备上的应用有两个方面：一是现役装备；二是新装备。在现役装备上应用RCM，系统地分析出装备的故障模式、原因与影响，有针对性地确定装备预防性维修工作的类型，优化维修任务分工，以有限的维修费用保持装备的可靠性，提高战备完好性，可以实现装备维修管理的科学化。在新装备上通过应用RCM制订预防性维修大纲，提供建立维修保障系统的基础性文件与数据，及时规划维修保障系统，促使新装备尽早形成战斗力。,对于民用企业来讲，通过RCM分析将产生如下四项具体的成

12、果:-供维修部门执行的维修计划；-供操作人员使用的改进了的设备使用程序；-对不能实现期望功能的设备，列表指出了哪些地方需改进设计或改变操作程序。-完整的RCM分析记录文件为以后设备维修制度的改进提供了可追综的历史信息和数据，也为企业内维修人员的配备、备件备品的储备、生产与维修的时间预计提供基础数据。,通过RCM分析所得到的维修计划具有很强的针对性，避免了“多维修、多保养、多多益善”和“故障后再维修”的传统维修思想的影响，使维修工作更具科学性。实践证明：如果RCM被正确运用到现行的维修中，在保证生产安全性和设备可靠性的条件下，可将日常维修工作量降低40%至70%，大大地提高了资产的使用率。随着生

13、产自动化程度的不断提高，维修在现代企业中的地位也日益重要。据统计，现代企业中，故障维修和停机损失费用已占其生产成本的30%40%。,有些行业，维修费用已跃居生产总成本的第二位，甚至更高。另外，环境保护与安全生产业的立法越来越严格，故障控制与预防必然成为现代企业管理所面临的重要课题，而RCM正是解决这一课题的关键手段之一。所以，进入90年代后，RCM在西方工业界获得了广泛的应用。例如：仅英国Aladon维修咨询有限公司，从90年代开始就为40多个国家的1200多家大中型企业成功地进行过RCM的咨询、培训和推广应用工作。,6、RCM与传统维修观念的差异 由于历史和政治原因，我国的工业长期以来未能与

14、西方发达国家的工业进行宏观和微观的接触、效仿和比较，加之在产品竞争机制上没有纳入“世贸组织”体系，造成我国企业的各种机制和体制未能真正与国际接轨。尽管各级部门都在积极的跟踪世界的各种研究动态，维修体制也随着大环境处于维持和探索阶段，但长期以来形成的维修观念并未改变。RCM的概念和原理展现了系统的、科学的、适应现代化企业设备维修的新概念。RCM与传统维修观念的差异如下表。,RCM与传统维修观念的差异,7、RCM的目标 RCM的目标是达到总体成本的平衡点，使得可靠性投资所得到的回报为最高，他通过一组系统工作过程来达到这个目标。RCM 的指导原则为：.RCM 是面向设备功能或性能的；.RCM 是关注

15、整个系统的；.RCM 承认设计上的限制，追求不断改善设计；.RCM 定义缺陷为任何不如意的条件，例如：未达到某些性能或为实现某些功能；,.RCM 任务必须是有效的；.RCM 任务必须是可适用的；.RCM 关注四种类型缺陷处理：事后缺陷处理、定期维修、状态监测、缺陷探测/事先维修；.RCM 是一个闭环系统。从维修工程的发展来看，维修的观念随着技术的进步和先进的制造系统而在不断更新和充实，一些陈旧的观念逐渐被淘汰。,三、基于风险的维修；设备考核指标讨论,（一）、关于“基于风险的维修”英文为：Risk-based Maintenance 简称 RBM，是一种旨在提高维修管理系统、规划和实践效果的系统

16、方法。与传统的维修方法相比，其基于风险的决策是在维修决策过程中进行的。,西方国家自 20 世纪 60 年代起开始研究和采用预防维修策略；80 年代开始研究和应用预测维修策略；90 年代初研究和应用基于可靠性的维修；90 年代中期研究和应用全员生产维修（TPM）；21世纪，着手研究和应用基于风险的不同技术组合的维修策略。反映出维修在设备与环境的要求下，不断地从粗线条管理到细致化管理、从定性定量 定量精细化管理方向发展。,采用基于风险的决策工具，如 RBM过程，可以顺利地结合其它维修工具的优点和先进技术，如下图所示：,1、RBM 能解决哪些问题？合理地提高维修决策水平；在决策过程中整合风险信息；解

17、决导致系统失效的高风险设备故障所需的备件筹措；通过以下途径减少维修费用：系统的决策，优化计划的维修作业，以及确定关键备件和优化维修资源库存量；为评估维修检查方案和测试策略提供较为客观的手段；,为规划维修作业次序提供一种较为客观的方法；为收集和分析失效诱因信息和失效数据（如 MTBF）建立一套系统；确定高风险维修任务，并依此确定培训的重点。主要以量化的方式来决策,可靠性为中心的维修（RCM）,风险的维修（RBM）,费用有效的维修（CEM）,补充,维修策略,2、实施 RBM 的前提条件 有关设备管理和维修系统的计算机软件应含有设备的基本情况、设备可能发生的故障及其故障模式、故障后果、故障发生概率、

18、维修活动成本费用等信息。同时维修资源和维修活动都要标准化、代码化。,一是建立在 RCM 的分析基础上；二是设备管理和维修计算机信息化。,3、实施 RBM 的程序 1)什么会导致设备发生故障；2)故障可能会怎么发生；3)故障发生的后果是什么；4)系统地、直接地、定量地考虑风险，风险=故障发生概率故障后果 5)把风险排序，根据风险安排维修方案（活动）6)评价现行维修方案，从效益/费用和潜在故障的 概括比例来评价。,优点：RBM 的好处在于为每一台设备的维修活动进行确认并分清风险，减少不必要的检查、维修等，使维修部门把注意力和资源集中到最有意义的维修活动上，使维修活动得到有力的保证。,最终,降低设备

19、的寿命周期费用，实现企业利润最大化,4、RCM 对 RBM 的支持,RCM关心的是设备系统的可靠度的保持与恢复，通过对故障后果的分析，系统可靠度的逻辑决断以及重要部件的界定，确定维修模式和方式的选择。,RBM关心的是设备系统的故障后果发生概率有多大，直接或定量按排序研究、安排维修活动，从而在系统可靠度与费用决策中判断维修模式和方式。,相互支持与补充,安全的、环境的、系统运行的经济性、非系统运行的经济性损失和风险的决断,RCM 是一种用于确定某设施在其运行环境下维修需求的方法，即 RCM 是一种用于确定为确保任一设施在现行使用环境下保持实现其设计功能的状态所必需的活动方法。RCM 从逻辑关系上对

20、故障、性能、功能标准、故障模式、故障后果进行了定性分析，是对传统的维修方式和维修行为的挑战，即预定大修对复杂设备的整体可靠性影响很小，除非该设备具有一种支配性故障模式。RCM 更多地对传统维修理论进行了挑战，RBM 在 RCM 的支持下更多地进行高层次、多视角的后果风险的判断。,RCM 的主要观点是：(1)只有损耗性故障才与时间有关，而随机性故障是与时间无关的，再多的定期维修也无济于事；(2)对于复杂设备和系统，除某些主导性损耗故障外，多属于随机性，浴盆曲线对此类产品不适用；(3)在采用冗余技术进行可靠性设计的情况下，一个元器件、零部件、设备成分系统的故障不一定造成整个系统的故障；(4)定期维

21、修是不能预防早期故障和随机故障的，应该采用保护、监测和自诊断等方法，来消除或减弱故障后果；(5)定期维修并不是“预防维修”的唯一方式。,RCM 实施设备维修活动及对故障预防进行审查时，通常考虑以下几个问题：在使用环境下，功能及其性能标准是什么？什么情况下设施无法实现其功能？引起各功能故障的原因是什么？各故障发生会出现什么情况？什么情况下各故障至关重要？做什么工作才能预防各故障？找不到适当的预防性措施怎么办？它在做风险测定与分析的基础工作，也是系统可靠性分析的必要。,（二）、设备管理考核指标的讨论 为了理清思路，现在人们通常将考核评估指标分为四类：第一类为设备性能维护和发挥类指标；第二类为设备维

22、护成本及生产损失类指标；第三类为维修组织管理类指标；第四类为综合评价类指标。下面我们就上述四类指标分别进行讨论：,1设备性能维护和发挥类指标(1)设备完好率=设备完好台数设备总台数(2)可动率：在满足精度要求下，机器设备可开动起来的概率。(3)设备利用率类，主要有：日历时间利用率=实际工作时间日历时间 设备日历台时利用率=实际使用台时日历台时 设备能力利用率=(报告期产量x单位产量所需定额台时)(报告期产量x单位产量所需实际台时)=生产产品所需定额台时总数生产产品实际消耗台时总数 设备利用率=全年设备实际开动时间全年日历开动时间,(4)设备精度指数类，主要有：单台设备综合精度指数：式中 Tpi

23、设备实测第i项单项精度值，Tsi标准规定的第i项单项精度值，n实测项数。精度劣化速度：式中 Tt=T-Th，T 单台设备实测精度指数Th标准精度指数，t 设备使用时间,T=(TpiTsi)2n,Vt=(TtTh)t,(5)设备新度系数类：设备役龄新度=1役龄规定寿命年限 设备净新度=设备净值设备原值(6)设备有用系数=(全部设备原值用全部维修费)设备原值 2设备维护成本及生产损失类指标(1)费用率，主要用：单位产品费用率：V/K 式中 V单位时间内设备维修总费用，K单位时间内生产产品的数量 万元产值费用率：V/H 式中 H单位时间内生产总产值,(2)设备维修费用率=设备维修费用总产值(3)千元

24、产值设备事故损失费=设备事故损失费(元)企业总产值(千元)(4)设备事故率：设备事故影响生产台数时设备实际开动台时数(5)万元设备固定资产维修费用率=全年设备维修费用全年设备平均原值(6)设备损失费用=影响生产时数x小时计划产量x(单位产品价格原材料费用)+维修总费用(7)设备磨损系数=零件实际磨损量零件规定允许磨损,(8)备件资金率=全部备件资金企业设备原值(9)维修材料费用比=企业年度维修材料费用企业年度维修费用(10)维修费用强度=企业年度维修费用企业年度生产费用(11)维修工时费用比=企业年度维修工时费用企业年度维修费用(12)设备修理复杂系数(用于指导维修工时、维修价格、维修工作效率

25、的评价)。上述公式可能适应不同的企业、不同的设备类型，有的可以改进、完善，有的可以淘汰、废弃。,3维修组织管理类指标(1)主要设备大修理实现率=主要设备大修理实际完成台数/主要设备大修理计划台数(2)设备维修计划完成率=完成维修设备台数/计划维修台数(3)备件库存资金周转率=月消耗备件费用/全部备件资金(4)外委维修费用比=企业年度外委维修费用/企业年度维修费用(5)维修集中化强度=企业维修中心实施的年度维修工时企业年度总维修工时,(6)维修计划强度=企业年度计划维修费用企业年空实际维修费用(7)维修费用预算偏差度=(年度实际发生的维修费用预算费用)预算费用(8)计划维修实施率=年度实际完成的

26、计划维修工时/年度计划制定的维修工时(9)人均设备固定资产价值=企业设备固定资产价值企业设备维修人员总数(10)维修技术人员比=企业维修技术人员总数企业维修人员总数(11)维修人员比=企业维修人员总数企业全体员工总数,4综合评价类指标(1)设备综合效率=设备时间开动率x性能开动率(速度开动率x净开动率)x合格品率(2)设备完全有效生产率=设备利用率x设备综合效宰=设备利用率x设备时间开动率x性能开动率x合格品率，式中 设备利用率：(日历工作时间计划停机时间停水、电、气、汽、等待材料、等待上道工序、等待计划、等待检查、等待定单等所有非设备因素造成的停机)日历 工作 时间(3)功效系数法设备管理综

27、合评价体系：设用m项指标来评定设备管理水平，则第i项指标无量纲处理后的得分为：,式中 di第i项指标的分数，Xi第i项指标的实际测定值，X(s)第i项指标的不允许值，X(h)第i项指标的最满意值 m测定指标项数 显然，当Xi(s)XiXi(h)时，60di100，设p1,p2，pm为各指标的权重数，若p=pi，则得到综合分数为：d=d1p1d2p2dmpm 评价：90d100优秀，80d90良好，70d80一般，d70较差。,di=40(XiXi(s)(XiH)-Xi(s)十60(I=1,2,3,m),(4)生产现场设备管理(TPM)综合评价体系 5S活动评价 5S是TPM生产现场改善的重要评

28、价指标。,得到被评价部门（台)的总分,编制出评价表格,每一项评价指标的应得分数,多张评价表格的分数求和平均,观场检查实际分数。,规范化作业评价 规范化作业指设备的清洁一点检一保养一润滑规范作业行为。组成评价小组随机抽查35个设备上要求规范作业的部位，对每个作业部位按照作业指导书说明的作业标准加以评价。给出优、良、中、差、劣5类评价。将评价小组每个人的评价结果换算成分数，求出几个作业点的平均分数。去掉一个最低分数和一个最高分数，将其余评价人的分数求出平均分数即得到被评价机台 或小组的总分。,(5)软、硬指标的加权模糊综合评判 设E1，E2，E3，E4分别代表某机台或流水线的平均设备综合效率、故障

29、停机率、5S活动、规范化作业的评价得分(均换算成100分制)；设企业根据自己的评价倾向给出的权重分别为：A1，(设备综合效率)、A2：(故障停机率)、A3(5S活动)、A4(规范化作业)(均以100分制给出)；则某机台或流水线的评价结果为：E=(A1E1+A2E2+A3E3+A4E4)(A1+A2+A3+A4)综合评估可以避免单一评估的片面性方面平衡发展。,（三）、设备管理考核指标的系统思考 1考核体系指标的相互矛盾性 从以上的考核指标分类可以看出，有的侧重于设备性能的维护和发挥，有的侧重于维修成本和生产损失的降低。设备管理一方面要设备完好，发挥最大效率，另一方面要维修成本最小化，生产损失最小

30、化，要在矛盾之中寻求平衡和最佳。,为保证生产损失降低，可能会使维修管理成本加大，例如状态维修管理，一定要辅之以状态监测和诊断的手段和技术，包括硬件、软件的配置，会使维修成本加大。不同的设备备件，采用同一维修策略所造成的生产损失与维修成本却可能大不相同。我们采用的维修管理模式不一定要追求最先进，而应使维修管理成本和生产损失之和的综合费用最低；在同一维修模式下，不同设备体系的生产损失可能差异很大，评价的侧重点应有所不同，区别对待。,2评价平衡策略 在同一维修成本的条件下，不同的生产损失，得到的综合费用各不相同，有的维修成本突出，而有的却可以使维修成本显得微不足道。与维修管理成本相比，停机损失不同，

31、评价侧重点不同。(1)停机生产损失大：应重设备效率功能评价，轻维修管理成本评价；(2)停机损失相对较小：应重维修成本评价，轻设 备效率功能评价；(3)二者相当：综合评价。,3从木桶效应看设备管理指标考核体系 一个用一块块长短不一的木板竖箍起来的水桶，其中一块板最长，水不能装到最高那块板；其中一块板最短，水却只能装到最低那块板；即使每块板等高，由于板与板之间有缝隙，水同样也装不满；提升木桶的最低那块板才能真正提高木桶装水水平。我们将其称之为系统论的长板效应、短板效应疏板效应和寻短策略。,(1)一个指标最优，并不代表总体最优；(2)某个最差的指标可能制约总体，要作为评价重点；(3)指标之间应相互呼

32、应，互相制约、配合、协调；(4)不断寻找最差指标，作为重点评价对象，这个指标提升再寻找第二个。,从木桶理论映射设备管理考核评估，我们可以得出以下结论：,4评价的指针原则 通常认为，评价考核应有不同的指向：(1)日常考核重现场、行为规范；(2)长周期考核重经济指标(效率、成本)。即使十分努力，经济指标和效果一般也不会在一天、两天取得明显成效，波动是经常出现的，只有长期坚持不懈地努力才会取得成效。我们应该将动机和效果、平时表现和周期的成绩统一起来。,5评价的层次原则 管理层考核：应重资金、设备利用率，组织管理效率和技术含量的评价；执行层考核：应重故障损失、停机损失、废品损失、事故损失及行为规范表现

33、评价。,评价的侧重应有所不同,6评价的综合与全面原则 综合，应该作为考核评价的最重要原则：综合表现为单一评价指标的全面性和多评价指标的组合、综合：单一评价指标具有全面性，可以避免评价指标的片面、粗糙，进而减少了评价结果的过大差异，增加了部门之间的可比性。多种指标的综合性，可以全面、准确评价设备管理工作。,（四）、结论 从上面的分析我们可以得出以下结论：1考核评估是管理PDCA循环不可缺少的环节，要引起企业的极大重视；2不同的设备系统应设计不同的考核体系；3考核的倾向性应反映设备管理的侧重点；4考核要和企业奖酬激励机制挂钩 5考核应该尽量做到系统综合，单一、片面的考核往往会误导企业。注：PDCA

34、循环又叫质量环，PDCA是英语单词Plan(计划)、Do(执行)、Check(检查)和Action(行动)的第一个字母，是管理学中的一个通用模型，它是全面质量管理所应遵循的科学程序。,四、自动化设备整体故障的判断思路,1、先观察问询再动手处置 面对一台出现故障的设备，首先要看故障现象或报警信息，因为现在大多数CNC系统都有较完善的自诊断功能，通过提示信息可以马上知道故障区域，缩小检测范围。若故障发生后却无报警信息，则需要进一步用感官来了解设备状态，最重要的就是向操作人员问询故障发生的前因后果，来判断故障区域，以争取维修时间。,2、遵循由外到里，由浅入深的检修原则 通过我们对加工中心多年的维修经

35、历来看，大多数故障根源都是来自于外部元器件，因其受外界因素影响较大。像机械碰撞磨损、冷却液腐积尘过多、润滑不良等，使这些年久失修的元器件处于不完好、不可靠状态，成为设备故障的最大隐患。如果我们手里有原理接线图，那就应该正规地按图纸去相应对照，顺序查找并有针对性的去测试电参数和波形，还能从中悟出一些理论上的东西。,若没有任何原理图之类有助于维修的资讯，就必须遵循从外部到内部、从人为到系统、由浅入深的原则去进行，这就大大缩短了设备的停修时间。3、充分利用PC图查找故障点 根据报警信息调出与其相关的PC图进行分析核对，也是一种诊断故障点的有效途径。一次VA-65自动换刀机械手到位后不执行抓刀指令，我

36、们马上调出PC图从各指令开关信号到各进、退、松、紧动作信号逐一进行对应校验，最后查出机械手,旋转到信号没有发出，原因是由于一磁性接近开关松动移后不起作用，使下一步抓刀动作无法进行，调整后恢复正常。由PC图查故障点看来比较方便直观，但如果不了解其内部动作原理和工作程序，那可以说也是大海捞针，无从下手。特别是在无电气原理图引导的状况下就更难以判断，每个输出动作多达几十个开关条件才能满足，确实要下很大功夫才能逐步认识并掌握。因此平时维修时的日积月累就显得格外重要。,4、疑难故障的检测分析和快捷处理 有些数控系统的元器件年久老化，使其参数随温度或电流的变化而呈不定态，时好时坏，这是我们最为之挠头的故障

37、。因为搞维修的都知道，元件坏了容易检测，而不正常的通断情况则很难判断是元件坏了还是线路接触不良造成，因为无法进行正常的信号检测。总之，在处理故障过程中怎样尽快打开思路、进入状态，缩小检测范围，直触故障根源是维修技术人员水平高低的关键所在。看似简单的道理却饱含着方方面面经验储备，也是维修人员多年辛勤劳动的结晶。,五、数控系统的故障诊断与定位,1、数控系统的硬体构成 所谓数控技术就是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控(NC)机床。数控系统包括：电源 数控装置 可编程控制器 主轴驱动器及进给装置等部分。,2、电源系

38、统 数控机床的控制电源是数控系统硬件的重要组成部分，也是在维修中常常出现问题的部位。数控机床的电源系统有交流、直流和电池三个部分。交流电源 是为控制系统提供能源的部件，也是给伺服驱动提供能源的部件。交流电源上有各种保护与切换装置；有短路、隔离及失压保护。交流电源向伺服系统供电时，一定要注意有晶闸管器件装置的供电相序，一旦程序接错，有晶闸管器件就失去了同步的关系，造成故障。,直流电源 多为开关稳压电源，有5V、24V、15V等电压，各设备的电压情况不尽相同，例如 CRT上供电电压有的是 24V，有的是交流 110V或 220V。所以，尽可能地看好各端子供电电压的要求。电源非常重要，一旦出错会造成

39、不可弥补的损失。还有就是对伺服供电的直流电压，它大多数是经伺服变压器及整流装置所获得的。,电池必须在通电情况下进行更换，否则数据就会丢失，这一点与常规习惯不同，更换时要注意不产生短路现象。在电源系统中，还有一个关键的装置，就是控制电压的稳压设备，也时常出现修复问题。,电池 由于数控装置中有些信息要在机床断电情况下进行保持，因此有一部分RAM区用电池来进行数据保持，这些电池多数是可充电的锂电池，寿命长，但电量小。这部分电池也可用普通电池经二极管降压达到所需电压值来代替，但一定要注意寿命。,3、控制系统 这里所指的控制系统是指数控装置中信号产生、处理、传输及执行过程所涉及到的单元及各单元的联系手段

40、。对于数控系统来说，如果有这方面的资料，特别是图纸，那么就好办多了，我们可以认真研读图纸，弄清它的主要电气原理，把一个复杂系统的大体情况刻划出来，分成各种各样的功能框，然后对每一个功能框的输入、输出信号进行分析，找出各功能框在总体中的地位以及各功能框之间的联系。,但目前 大部分数控机床的供应商是不提供图纸的，没有相关硬件的资料，甚至连芯片的型号也很难查到，在这种情况下维修就十分困难。例如，一个旋转刀库驱动系统有了问题，首先分析故障的可能性，测量驱动板的各部件电压，缩小范围，进行测绘，再分析其工作原理及故障的原因。伺服系统的维修，比起主板的维修容易些，特别是用模拟量的控制板就更容易。因为大家对伺

41、服系统的原理比较清楚。不论哪个公司的伺服系统，虽然外观不同，但基本模式是相同的，另外这一块的输入输出也是非常清楚的。,最后就是 PLC的检测。PLC综合信号来自于 NC、外围各种开关信号以及各种逻辑处理器的输出信号。PLC的输出信号用以控制电磁阀、继电器、各种指示器及电机，并把有关的状态反馈给NC。PLC是一个具有相对独立性的独立单元，维修相对方便。4、独立单元 是指能够以简单的适配关系与系统中其他部分结合在一起的部分。例如NC系统、外接PLC、伺服单元、电机、转速传感器、光栅系统、脉冲编码器、纸带阅读机、操作面板等。,对于一个独立单元应了解它的电源联接，所有输入输出信号线的功能，信号的类型、

42、性质和机床运行中各种状态变化的情况，即掌握其“接口”。就伺服单元而言，它有电源、速度反馈线、设定线、允许信号线、准备完成应答线等等。判断是伺服系统问题还是其他器件的问题，一个关键参数就是VCMD，VCMD就是NC送来的速度指令信号。在模拟量的控制中，它就是一个一10V10V的信号，这个信号就是判断伺服系统好坏的一个关键参考点。,没有这个信号，伺服就不应该运动。如果有了这个信号，而伺服还不动，就是伺服的问题。当然，在实际维修中并不如此简单，但是基本原理就是这样。所以如何把故障范围缩小下来，这是维修的第一步，也是最最重要的问题。再者，我们判断一个增量编码器是否完好，那就是看一看与脉冲编码器相联的8

43、根线上的信号有没有，都是什么样的波形，波形有多高，负载能力如何。这就可以肯定是不是脉冲编码器的故障。,这里顺便提一下，要注意倍频的问题，也就是要注意脉冲编码器出来的频率，如果脉冲编码器出来的频率不对也会测不出准确的尺寸，所以要测一下脉冲频率。测速发电机的直流电压大小代表转速，所以首先要查一下这个线性关系是否正确，然后就要注意波形情况及干扰情况。测速发电机中的炭刷磨下的粉末，一旦集中在换向器的槽中，就会使测速发电机的绕组出现短路。这样，随着转动电压会产生很大的变动，引起机床的强烈振动。,六、部件的故障诊断与定位,1、从设备上拆卸某个部件（或某块线路板）时：应注意记录其相应的位置、连接的电缆号，对

44、于固定安装的部件（或某块线路板），还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作下记录，拆卸下的压件及螺钉应放在专门的盒内，以免丢失，装配后，盒内的东西应全部用上，否则装配会不完整。,2、电烙铁应放在顺手的前方，远离维修线路板。烙铁头应作适当的修整，以适应集成电路的焊接，并避免焊接时碰伤别的元器件。3、测量线路间的阻值时，应断电源。测阻值时应红黑表笔互换测量两次，以阻值大的为参考值。4、线路板上大多刷有阻焊膜，因此测量时应找到相应的焊点作为测试点，不要铲除阻焊膜，有的板子全部刷有绝缘层，则只有在焊点处用刀片刮开绝缘层。5、不应随意切断印刷线路，有的维修人员具有一定的家电维修经验，习惯断线检查，但数控设备

45、上的线路板大多是双面金属孔板或多层孔化板，印刷线路细而密，,一旦切断不易焊接，且切线时易切断相邻的线，再则有的点，在切断某一根线时，并不能使其和线路脱离，需要同时切断几根线才行。6、不应随意拆换元器件，有的维修人员在没有确定故障元件的情况下只是凭感觉哪一个元件坏了，就立即拆换，这样误判率高，拆下的元件人为损坏率也较高。7、拆卸元件时应使用吸锡器及吸锡绳，切忌硬取。同一焊盘不应长时间加热及重复拆卸，以免损坏焊盘。,8、更换新的器件，其引脚应作适当的处理，焊接中不应使用酸性焊油。9、记录线路上的开关、跳线位置，不能够随意改变。两极以上的对照检查或互换元器件，应注意标记各板上的元件，以免错乱，致使好

46、板亦不能工作。10、查清线路板的电源配置及种类，根据检查的需要，可分别供电或全部供电。应注意高压，有的线路板直接接入高压，或板内有高压发生器，需适当绝缘，操作时应特别注意。,七、芯片级维修的策略与具体实施方法,1、导致电路板损坏的几种因素 电路板上有元器件损坏，导致系统无法正常工作。电路板上某器件性能部分失效，导致系统工作不能长期保持正常，时好时坏。电路板上并没有任何器件损坏，但电路板就是不能正常工作，这样的坏，叫断线断路或短路。电路板上元器件腐蚀。,据英国维修协会统计，电路板中最常见的故障通常都由以下因素引发。,2、为什么说任何电路板都有可能成为被维修对象 各种电路板，尽管形状厚薄不同，实现

47、的功能各异，但其共性基本上都是由下列元器件（或部件）所构成：印刷线路板；各种封装形式的集成电路IC；三电元件（电阻、电容、电感）；晶体管（二极管、三极管、场效应管、达林 顿管；可控硅）；变压器；稳压器；电位器和线圈；,磁性元器件；整流器；逆变器；继电器；变频器和分频器；PLC可编程控制器；液晶器件；荧光器件；激光器件；晶体振荡器和晶体陶瓷滤波器；传感器和各种连接器等。,3、先进的电路在线测试技术 传统电子维修检测技术的局限 俗话说：“工欲善其事，必先利其器”。在电子技术特别是集成电路飞速发展的今天，现代工业对设备的维修提出了更高的要求，如果没有相应的故障检测手段，要想轻松修复各种电路板，就有如

48、同“盲人摸象”般的困难。众所周知，对各种电路板的维修，传统检测方式基本上都依赖于维修人员的经验，其测量手段无非是万用表、逻辑笔、信号源、函数发生器、示波器、逻辑分析仪乃至扫频仪等。,如果知晓被维修对象的工作原理，在电路图的引领下应用这些仪器仪表的某一种或几种通常是能够解决问题的。首先，我们可以将这些传统仪器仪表的工作模式可以统分为两种，即“被动式”和“主动式”。被动式仪器仪表的主要代表是万用表、逻辑笔、示波器、逻辑分析仪等。其工作模式为：,主动式仪器的主要代表是信号源、函数发生器和扫频仪等，其工作模式为：若无原理图，或不知晓其工作原理，采用上述仪器仪表得来的数据或波形是否正确与完整就没有了依据

49、，因而对维修对象的故障诊断也就显得异常乏力。开创电路板维修智能化故障检测新阶段,近几年来，随着全球电子工业的高速发展，集成电路产业的不断进步，带动的不仅仅是生产与需求的巨大变化，而且促进了电子设备的工艺性革命，高集成度、超小型化电路板的普遍运用，极大地提升了电子设备的可靠性。但是，在众多电子设备特别是引进设备中，供应商现在都不提供具体的电路原理图，而通过设立的所谓办事处,行完善售后服务之名,实为垄断产品后续利润的重商主义，实在让国内诸多用户不堪重负。,目前，国内对引进设备电子系统维修的最大挑战有以下几个方面：无任何资料 器件的供给渠道（特别是专用芯片的购买渠道）无法进行模拟仿真运行 而电路在线

50、维修测试系统，将功能测试ICFT（In-Circuit Functional Test）和VI曲线测试(VI Trace)这两种智能化故障诊断技术有机结合，通过与计算机的配合,然后在测试软件的支持下，能够准确、快速、经济地实现对各种电路板的维修，其可测试的元器件种类亦包罗万象，从电阻、电容、电感、闸流体、边变压器到大、中、小集成电路等无所不能，从而凸显出该仪器较其它传统仪器仪表在电路板维修领域无可比拟的优势：,使用，从而成功实现了一种新型工作模式：,操作者无须知晓被修对象的工作原理。元器件也不必从电路板上焊下，即可在线对其上的器件进行逻辑功能测试或外特性比较分析测试。维修成本低，修复率高，操作