人靠體力或者腦力勞動為社會創造價值，推動了人類文明的進步；工廠里日夜無休的機器轟鳴和連續生產，推動了社會經濟的飛速發展。隨著勞動強度加重、精神壓力增加，人就會生病；工廠生產線上的生產設備基本上全年無休，也會像人一樣出毛病，嚴重的時候甚至會意外停機，中斷工廠的生產運行。人因為體檢，病癥才得以提前發現，醫生稍加治療就可以康復，那么工廠的設備出毛病，在不停機的情況下能不能發現呢？答案是肯定的。

工廠的設備與人體結構很類似，電機如同設備的心臟，為生產提供動力；齒輪箱如同全身肌肉組織，調控著生產速度和力量。在設備內部有軸承、齒輪和軸，這些關鍵部件是設備的運動核心單元。通過對這些核心部件工作狀態的關注，可以發現設備健康狀態問題。

給人看病雖有中醫、西醫之分，但“望聞問切”和各式儀器檢查都是在對身體的臟器組織、皮膚骨骼做或表或里的針對性探查。給設備“看病”也需要根據所探查部位的差異，選擇針對性的診斷方式才能有更精確的診斷效果。傳統的設備“看病”方式有眼觀、耳聽、手摸、溫度檢測、壓力檢測、油液檢測、振動檢測、噪聲監測等，近年來，設備健康監測領域出現了應力波檢測、超聲檢測等新的監測技術。

（圖片來源于網絡）

各種設備監測手段，在設備健康狀態發展的不同階段發揮作用。眼觀、耳聽、手摸類似“望聞切”，靠人對設備的明顯形變、聲響、溫度上升等異常狀況發現和判斷，此種方式的辨病準確率對“醫者”的經驗累積有較為嚴苛的要求，對人的依賴性較強，因此只有工廠的老師傅們才能判的準，很多沒有經驗的人常常會誤判。油液檢測類似體液檢查，觀察設備潤滑介質的組分及形態變化，但常常需要精確地從油液中提取樣本；振動檢測類似“號脈”、“聽心音”，觀察監測點的“跳動”幅度和變化規律來判斷設備狀態、篩查問題點。上述傳統的方式發現問題時，已經在設備故障存在的中、后期階段，留給現場工人處理故障的時間非常有限，有時候備件還沒有調配到，設備就突然停機了。

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人類的醫學在發展，設備健康狀態監測手段也在進步。基于應力波的監測分析技術就是一種新興的監測方式，其通過特制的應力波傳感器，像電子聽耳一樣附著在設備的外表面，如同一個隨身的診療醫生全年無休地通過聽耳內置的感知單元和電子電路，實時捕獲設備運行在正常、隱病、患病、康復不同生命周期狀態，通過偵聽沿著機械鋼固有結構傳輸的部件摩擦和沖擊誘發的應力波信號（一種超聲頻率的能量波），再經過外部的邊緣計算系統作信號處理和計算，及時地將設備內部無時無刻都在傳遞的“說話聲”在分析系統里通過時域、頻域、統計域等多個維度進行圖譜重構和呈現，最終實現對設備內部關鍵部件軸承、齒輪、軸系和潤滑工作狀態的“未病先防，既病防變”感知，讓設備開口說話。設備時時刻刻都會說話，但在隱病期和發病早期說話的聲音能量非常微弱，在超聲的信號范圍內更容易發現，應力波監測分析從設備健康狀態劣化早期就能夠介入監測，因此比常規監測手段可以更早地發現設備潛在存在的問題。在鋼廠等變速變載、低速重載、恒速恒載多種工況交織的領域，應力波監測以早期準確發現、微弱運動能量可偵聽、強震動環境可適應的特性發揮了重要的健康衛士作用。

應力波監測系統

工廠的設備全年無休，設備健康與否直接影響生產可靠運行、安全。通過在工廠里采用以應力波監測分析技術為代表的“未病先防，既病防變”的預測性維護先進手段，能夠避免“治末病”和事后維護，對設備運行全過程實施監測與診斷，為現場人員做出最早及可靠的判斷提供準確依據，將“病灶”消滅于萌芽階段，保障生產穩定運行，為智能工廠的進一步建設提供基礎保障。

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創作者：? 重慶川儀軟件有限公司 ?張皓棟 王星榮/技術團隊

推薦單位：中國儀器儀表學會工業自動控制系統裝置及工業大數據主題科普教育基地

（備注：該科普創作為中國儀器儀表學會“身邊的儀器儀表及儀器儀表科技工作者”科普創作征集活動投稿作品）