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关键词:非标设备设计 工艺特征 三维模块化
中图分类号:TH122 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)08(a)-0101-01
非标准设备是指国家尚未定型标准,各设备生产厂不能在加工工艺过程中采取批量生产,只能按一次订货,并根据具体的设计图纸制造的设备[1]。非标准设备种类繁多,非标设计及其工艺具备单件、小批量的特点。为适应市场的发展,满足客户的不同需求,非标设计工艺人员必须有良好的技术沉淀,掌握扎实的专业知识。针对非标设计及其工艺实施的特征,本文尝试采用三维模块化方案来解决。
1 非标设计及其工艺特征
非标设计及工艺一般为单件小批量生产,不存在样件试制加工,要求设计人员有丰富的经验,尽量做到一次成功,与普通设备相比,非标设备设计及其工艺具有以下特征。
(1)要求设计人员知识面广泛,专业知识扎实。
(2)通用机床加工,使用效率低,成本高。
(3)工艺人员工作量大,工艺通用性差。
(4)工艺装备大多采用通用夹具、标准附件、通用刀具和万能量具[2]。
(5)对工人技术要求高。
2 三维模块化流程
非标设计的实质是通过已有资源、知识及现有产品创造新产品的过程[3]。随着时代的发展,传统的使用平面软件设计的方法已难以满足市场对产品的品种、规格、质量及交货周期等方面提出的更高要求,而模块化设计解决了产品品种、规格多样化与成本之间的矛盾,迅速在各个领域得到广泛应用与发展[4]。使用现有的软件如UG、Solidworks、CATIA等建立非标设备设计及工艺的三维模块,通过个性化需求分析,其流程如图1所示。
针对非标件的工艺设计,对工艺流程中所包含的尺寸信息、特征信息进行自动拾取,并替换卡片和数据库中的数据。工艺模型和流程的驱动完成后,每道流程的尺寸信息、特性信息必定发生变化,再从三维模型中提取新的参数和流程更新到对应的卡片和数据库中,以实现数据的统一性和二维卡片的同步更新。
3 应用实例
以摇柄设计为例,探研三维模块化在非标设计中的应用。
3.1 技术要求输入
某绕线车需手动绕线,需设计一套摇柄,摇柄部分高度为250 mm,摇柄需操作便捷、拆装方便、加工简单。
3.2 产品部件分析
摇柄由摇杆、转轴、套筒、螺母等零件组装而成,摇杆、转轴、套筒为非标件。
3.3 三维模块调用
根据已积累的产品设计经验,对非标件调用后,检查/更新关键参数。在三维软件中以提供了螺母的标准件库,可直接调用。
3.4 产品装配
绝大多数的机械设计中包含多个零件、组件,都需要通过装配达到设计的最终目的,同时,可以通过装配过程和装配分析发现零件设计或造型的不足,以便进行修改。
3.5 工艺设计
摇柄、转轴、套筒为一般机械加工类零件,调用已有工艺知识库进行更改即可。对于标准件螺母,可使用已编制定型的工艺卡片。
4 结语
非标设计及其工艺的三维模块化是一个繁杂、技术沉淀的过程,其模块化的探研为减轻设计及工艺人员的工作量起到了非常重要的作用,为非标企业的知识构建打好了基础。在三维软件中,实现非标产品从设计、分析、制造、装配、成本控制等整个过程,从构建设计发展为仿真模型设计,从重复编制工艺发展为工艺批处理模式。
参考文献
[1] 吴玉庆,隋维东.合理审定非标设备造价有效控制企业资金流失[J].齐鲁石油化工,2005,33(3).
[2] 华宏强.非标设备设计制造中应注意的问题[J].机械设计师,2005(4):104-105.
关键词:油田;地面建设;机械设备管理
由于我国工业发展迅速,对能源与资源的需求量在不断提高,为了满足工业发展的实际需要,油田企业也在不断发展中。在油气资源的开发与加工过程中,需要利用多种大型机械设备,进行地面建设,从而保证油气资源生产的顺利进行。为了提高油田地面建设中机械设备的使用效率和运行效率,需要对机械设备进行维护与管理,保证其性能的完好,从而促进石油企业的发展。但是由于机械设备种类、技术含量、运行情况都存在着很大的差异,管理上还存在着一定的问题,需要不断改进,提高管理强度,从而保证机械设备作用的正常发挥。
1油田地面建设中机械设备管理存在的缺陷
1.1管理机制不健全
目前来看,在石油企业发展中,更注重经济效益的提高,企业运营的发展,往往认识不到油田地面建设中机械设备管理的重要性[1]。在实际管理中,缺乏完善的管理机制,缺乏一定的规范性和实效性。没有成立专门的机械设备管理机构,管理人员的职责划分不清,管理只流于形式,起不到实际作用。因此,机械设备的实际作用也没有发挥出来,机械设备的使用效率较低,甚至会出现一系列的问题,影响油田企业的建设与发展。
1.2机械设备的使用缺乏合理性
在油田地面建设中,机械设备一般都是在露天环境中进行作业,运行环境不稳定,再加上设备本身的构造也较为复杂,同时机械设备的成本都较高,因此,机械设备使用的合理性高低决定了其使用价值的大小,也影响着其使用寿命的长短。如果能够合理利用机械设备,不但能够提高机械设备的运行效率,而且能够延长机械设备的使用期限[2]。反之,则会使机械设备反复发生故障,出现问题,减少其使用寿命。在油田企业建设中,常常会忽视机械设备使用的合理性,没有对机械设备的性能、使用方法、维护方式以及注意事项进行有效的规定与把握,从而不科学使用,导致机械设备故障频发,增加维修人员的工作量,也降低了机械设备的使用效率,不利于油田企业生产发展。
1.3管理方式传统落后
油气资源对于工业生产和人们生活具有重要意义,因此,油田企业的建设与生产非常重要。在中国,油田地面建设是一项系统性的工程项目,工程越大,机械设备需求量也就越多,工作环境也较复杂多变。在这种背景下,机械设备的运行时间较长,出现故障的机率也较高,这就需要提高对机械设备的管理水平,提高机械设备的运行安全。在实际管理中,管理方式还较为落后,无法满足机械设备发展的实际需求,没有根据油田建设的实际情况,创新管理方式,管理理念,不能够及时发现并解决机械设备在工作中出现的问题,从而阻碍了油田建设的进一步发展。
1.4机械设备维护保养方式不合理
在油田地面建设中,需要利用多种技术含量较高的大型机械设备,在机械设备的长期运行中,必然会产生一定的磨损或故障。因此在管理中,要加强对机械设备的维护与保养,以保证其安全运行,正常工作,延长其运行期限。然而,在实际管理工作中,并没有根据机械设备的实际需要,采用合理的方式方法对机械设备进行维护与保养。没有根据具体情况制定有效的维护措施,不能对机械设备的破损、故障做出准确的预测,一般都是出现问题以后,才想到要去解决,这样不仅不能保障机械设备的安全,更阻碍了建设工作的进展。此外,由于机械设备维护人员专业技术能力不足,维护知识缺乏,维护经验不足,不能有针对性的对机械设备进行科学合理的维护与保养,从而出现一系列维修、养护上的错误,维护工作效率较低,不能保证机械设备的安全性,也增加了工程建设的成本。
2加强油田地面建设中机械设备管理的措施
2.1建立健全机械设备管理机制
首先,根据机械设备类型、功能的不同,安全专门的管理人员进行分类管理,明确管理职责[3]。其次,对于机械设备实际操作人员,要严格要求,对其专业技能水平进行考核,保证其持证上岗,并且保证操作人员能够按照相关规范制度,机械设备的实际操作程序进行工作,提高机械设备操作的规范性。最后,合理制定机械设备的维护保养规范,对机械设备进行定期检测与维护,同时要做好日常运行记录,把机械设备运行状态,操作人员,故障问题等信息详细记录备案,以作机械设备管理工作的重要参考资料。
2.2加强机械设备的维护保养管理
首先,建立完善的机械设备保养维护制度,提高机械设备故障预防水平,防治结合,以防为主[4]。其次,要保证机械设备维护保养制度的贯彻落实,成立专门的监督部门,委派专职监督人员,对机械设备维护保养过程进行监督,对不符合制度规定的实际管理行为与操作情况进行严格惩处。最后,机械设备运行前,操作人员要对机械设备进行仔细检查,机械设备运行过程中,要对其运行状态进行充分了解,观察其是否正常,工作结束后,对机械设备进行清洁处理。此外,维护保养人员要定期对机械设备进行全面检查,增添油,如发现故障隐患,要采取有效措施进行故障排除,保证机械设备的安全运行。
2.3采用先进的机械设备故障监测手段
随着科学技术的不断发展,在机械设备故障监测工作中,为了进一步提高监测的效率,需要不断更新监测设备,采用先进的检测手段,对机械设备故障与问题及时预警,提高监测的准确性,从而快速解决问题,降低机械设备检测维修成本。
2.4提高机械设备相关人员的综合素质与能力
首先,提高机械设备管理人员的管理能力[5]。加强对管理人员的培训,提高其职业道德,工作责任感,强化其管理工作的专业能力,在管理工作中,做到专业、负责,同时在面对复杂情况时,能够独立解决相关问题。其次,提高机械设备操作人员技能与素质。提高操作人员的专业技术知识与技能,及时掌握先进的科学技术,强化自身的知识技能含量,在机械设备的实际操作过程中,提高其准确性与科学性,保证机械设备正常发挥其作用。最后,强化机械设备维护保养人员的能力。能够不断学习机械设备维护保养相关技术与知识,准确判断故障与问题的位置及原因,并且能够采取针对性的措施对机械设备进行维护与保养,保证机械设备的安全运行。
3结论
综上所述,在油田地面建设中,机械设备的管理工作至关重要。只有保证机械设备正常、安全运行,提高机械设备的工作效率,才能保证油田企业正常的生产与经营。因此,要不断提高机械设备管理效率与水平,提高机械设备的安全性能,促进油田企业的进步与发展。
参考文献:
[1]魏云.油田地面建设中机械设备管理探究[J].能源与节能,2014,01:57~58.
[2]贾小琴.油田地面建设企业设备管理研究[J].化工管理,2014,35:163.
[3]赵俊.油田地面工程系统信息化管理及应用研究[D].西南石油学院,2004.
[4]黄锋.油田地面工程投资分配与预测模型研究[D].西安石油大学,2011.
石油工程技术服务作为一个完整的产业链,装备只是这个产业链条中的一个环节,但这个环节不可或缺。石油工程技术的发展日新月异,新技术不断涌现,工程装备的发展进入快速上升时期。这种技术与装备的紧密结合,也促使石油工程技术服务所使用装备的标准应当全覆盖并及时更新。在石油工程技术服务企业管理中,装备的新增、更新改造、新装备制造、在役装备使用情况和技术评定、大型装备的报废等工作,都需要标准提供技术支持。结合以上特点,石油工程技术服务对石油工程技术服务装备标准(以下简称“装备标准”)的需求主要表现在以下几点:装备标准要能够覆盖到装备的设计、生产、采购、使用、维护保养、修理、报废等环节,能为制造商、贸易商、用户等关联方的工作提供支持和依据。装备标准使用时要方便寻找和查询,最好能有方法直观的显示某装备所有涉及到的已有关联标准及相关信息。装备标准要能够得到及时的审定和制修订,以适应装备发展的需求。装备标准溯源和采标信息描述要清晰。
2工程技术装备标准现状
经过各标准化组织的不懈努力,有关的装备标准已经有了长足的发展,但在使用中仍旧存在不少问题。装备生命周期包括设计、生产、采购、使用、维护保养、修理、报废等环节(阶段),用户参与的大多是采购、使用、维护保养、修理和报废等环节,本文立足于用户的角度提出问题,因此所涉及的一系列问题和解决方案也是应对以上各环节。
2.1标准管理过于分散
无论是国家标准(石油部分)、石油天然气行业标准、企业标准、ISO标准、API标准等都涉及工程技术装备且都自成体系,以至于尽管标准数量众多,使用起来却很不方便,没有一种标准体系是为石油工程技术装备量身打造。虽然国内对国外先进标准采标力度较大,但仍有欠缺。标准的分散,意味着哪些是重点使用标准,主次不清;标准是否存在遗漏,没有渠道或方法获取;标准的新旧程度不易跟踪,标准的宣贯存在困难;个性需求也得不到满足。以石油钻修井装备标准为例,常用的标准大约有144份。既有国家标准和行业标准,也有ISO和API标准,还有一部分企业标准和规范。由于现行标准繁多,且没有重点推荐的使用标准,石油工程技术服务装备管理部门不容易找到合适的标准对设备进行管理,生产单位不容易找到合适的执行标准,另外工作现场选择时也可能仅选择易于达到、且尽可能对自己有利的标准执行,使得管理部门与生产单位之间的执行标准不尽统一,或者不同的生产单位对同一标准的理解存在差距,不仅影响了产品质量和生产效率,也增加了使用风险。另外,一套钻修井装备的执行标准种类繁多,大大限制了装备的标准化、集成化、规模化,增加了装备制造的不确定性,既影响了大规模制造,也不利于交易者和使用者的方便高效,给标准化管理增加了难度。
2.2标准有较多缺失
在使用标准时,发现有很多标准没有。比如连续油管作业机的使用和维护保养标准,连续管作业机作为一种自动化程度较高的产品,对使用者的要求较高,对设备平时维护保养要求较高,否则容易出现问题,严重影响连续管技术的应用和发展。因标准的缺失给管理带来的问题,在生产中也得到充分体现。生产中,没有标准约束的部分,往往都是按照经验从事,隐患不断;或者人为选择对自己最有利的标准使用。
2.3标准过于陈旧或内容不完善
石油行业的很多企业为了自身的发展需要,在不停的重组或调整,人员也在不断地变动,这也包括承担标准制修订的企业。再者就是相关企业在标准制修订方面投放的资金不足,也降低了标准制修订的热情,导致一些标准已经跟不上发展趋势或内容不完善。比如有关石油钻井用液压系统的标准中,缺少钻井专用液压站及执行机构标准,作为钻井的重要组成部分应当有所体现;标准《SY/T5211-2009压裂成套设备》涵盖的内容较多,但标准的更新速度却明显不足,比如柱塞冲程未包含10英寸系列、柱塞直径未包含3.75英寸系列等;标准《SY/T5190-2007石油综合录井仪技术条件》中,由于信号在低端无法实现,指标单位应当要修改,另外如记录仪都已经取消了,标准里还有相关内容。有关标准制修订的情况,各标委会主要通过分标委上报的制修订申请采取行动,部分标委会没有人员和精力定期去审定已经到期的标准,也一定程度造成了制修订的滞后。
2.4标准内容存在交叉的情况
标准内容的交叉一定程度上为标准的选择带来了困难,尤其是同种设备但名称不一致的情况下,若可操作,建议此类标准都进行合并。比如关于钻井液固相控制系统的《SY/T6871-2012石油钻井液固相控制设备安装、使用、维护和保养》和《SY/T6223-2013钻井液净化设备配套、安装、使用和维护》两个标准,重复的内容较多,而且个别描述不一致,建议两者可以合并或修改统一。
2.5制造商主导了装备标准的制修订
通过之前的标准梳理过程可知,现有标准主要集中在生产、使用、维护保养和安全等方面,其中又以生产标准的数量最大。生产阶段标准的制修订基本上以生产商为主,这些标准大多成为了采购依据的重要组成部分。通过掌握标准制修订的主导权可以回避自己制造能力的劣势,不仅限制了用户的话语权,而且为用户提出自己的需求制造了障碍。另外有关一些装备报废的规定也存在一些争议。比如钻井起升大绳的报废问题,制造商与使用单位之间的观念就相悖。
2.6标准宣贯的力度不够和执行不理想
国家标准、行业标准和企业标准制修订的归口单位众多,标准信息方式也相对单一;再者由于宣贯的力度不够,若生产企业不主动去跟踪标准的动态,很难及时掌握信息,执行的力度更谈不上。在随机调查的若干物探公司、钻探公司、测井公司、录井公司、井下作业公司中,基层技术人员很多并不知道自己使用的设备还有标准或者只知道主要的几个。若生产企业无法获知最新的标准信息,或标准宣贯不及时,就不利于企业的管理,甚至存在一些安全隐患。比如报废等标准不健全,需要时才发现没有参考依据(目前很多装备是按照资产报废条理进行报废),使得大量存在隐患的装备持续带伤作业。甚至有些生产企业有意不去使用新标准。当然除了以上几个方面,也发现很多标准名称与标准内容存在差异的现象。以上的这些问题都限制了标准和标准体系的良性发展,削弱了标准促进企业管理、成为企业竞争力的作用。为了应对以上问题,必须要有一套办法解决这些问题。
3工程技术装备标准体系建设
3.1标准体系建设的必要性
通过讨论工程技术装备标准需求和存在的问题,发现两者的拟合还有很长的路要走。解决这些问题最直接的办法就是建立石油工程技术装备标准体系。首先,无论是国内各标准体系还是API和ISO等国际国外标准体系,都未对外公布体系表的结构图、统计表和明细表,以至于现在查询标准都是通过经验检索标准目录,再查看其内容,才能确定需要的标准。更甚者,国内标准编号是流水号,相关联标准之间的编号没有任何关联,寻找同类标准变得更加费事费力,无法通过某一产品就可以很便捷的找到生产和使用中的标准合集。若在企业层级建立了工程技术装备标准体系,就可以跨国内外各标准化组织,整理石油工程技术服务行业需要的最适宜的装备标准。其次,在标准体系设计时可以通过一种形式方便的查询出主要装备缺失的标准,并将其补充完整。同时,可以通过每年的年会或其他方式分专业审查体系内的标准是否处于最新状态,相比原本工艺和装备混在一起审查,更有专注性。由于广泛的人员参与,同时对标准也起到了一定的宣贯作用。并且,标准体系不仅包含现有、应有和预计制定标准的记录,而且还包含标准制定、修订规划和计划,随着科学技术的发展而不断更新和充实。实践证明,标准体系的建设和良性运转可以解决前面叙述的问题。因此,有必要针对工程技术装备专门建立标准体系。
3.2识别石油工程技术装备标准体系建设范围
石油工程技术服务主要为石油天然气勘探与生产提供工程技术支持和解决方案的生产行业,是能源服务业的重要组成部分,包括从地球物理勘探到工程建设的一系列复杂而有序的技术服务活动,广义上还包括石油装备和器材的制造业务。本体系所涉及标准的范围仅限于石油工程技术装备领域,具体为钻探装备、钻修井装备、测井装备、录井装备、井下作业装备及通用件,将装备划分为物探技术专业、钻井技术专业、测井技术专业、录井技术专业和井下作业技术专业共五个专业进行管理。由于装备的生产、采购和使用多在国内,标准的收集以国家标准、行业标准和企业标准为主,结合实际情况采用部分国际标准和国外先进标准。
4关于工程技术装备标准体系建设的若干建议
(1)由国内三大石油公司共同参与。中石油拥有国内最大规模的工程技术服务队伍,拥有国内一半以上的钻机、近70%的市场和人员;中石化的工程技术服务队伍仅次于中石油,中石化石油工程技术服务公司也是国内涵盖油气勘探开发全产业链的规模最大、业务链最为完整的法人实体;中海油田服务股份有限公司是中国近海规模最大、实力最强的综合性一体化油田技术服务供应商。由三家公司共同牵头建设的标准体系才更具有适用性和普遍性。
(2)管理办公室每年或定期组织技术人员、管理人员对标准使用情况进行审查,拟订标准制修订计划。管理办公室承担标准体系日常的管理工作,工程技术装备标准体系无论是否作为工程技术标准体系的一部分,管理办公室都应当保证将该体系按照成熟的标准化组织模式运行,负责编制和实施工程技术装备标准化工作规划和年度计划。定期的沟通,可以及时了解标准的实施情况,以及新标准立项编制与实施情况。为了使标准能够在行业中发挥作用,应组织三大石油公司技术人员、管理人员共同审定、编写标准,使标准符合生产的实际需要。
(3)与相关标准化组织和机构进行交流和协作,了解标准动态信息,协调标准制修订事宜。各标准化组织作为标准制修订和管理的主体机构,管理办公室领导的各技术专业组配合其工作,对于审定后需要修订的标准与相关标准化组织协商解决,需要制定的可以按照既定的程序进行制订。
(4)应建立标准专家库,并注重专家的培训。专家是确保标准编写质量的关键因素,因此必须保证最优秀的专家能够参与到标准的制修订中,专家库的建立可以解决专家选择问题,培养又是壮大专家队伍、提供更多选择的有力保障。
(5)加强顶层设计与回访制度,确保标准与使用者紧密结合,使可操作性强。标准的制定不仅是衡量事物的准则、提高经济效益、利于产品通用互换及配套等,还应当联系实际,具有可操作性。标准前,需要充分征求用户单位、使用单位的意见和建议,仔细审定后。
(6)通过组织标准宣贯活动、技术交流、推广普及、监督抽查等活动加强标准的宣贯和执行力度。标准的是一回事,执行又是另一回事,有法不依的,有规则不执行的例子比比皆是。客观来说,一方面是由于标准的宣贯力度不够,另一方面才是存在主观故意的行为。通过宣贯、技术交流、推广和监督抽差等手段,尽可能的消除这两类问题。通过以上的建议,依附于成型的石油工程技术标准体系,认真梳理分布在不同标准体系内的物探、钻井、测井、录井和井下作业装备等的石油工程技术装备标准,建立有针对性的分类措施,解决目前标准太多、难于选择的问题。通过对国内外石油工程技术装备标准的发展趋势的研究,及时发现石油工程技术装备领域内缺失的标准,进行制修订,形成从装备的采购、使用、维护至报废的一套完善的标准体系,形成石油工程技术装备标准体系的结构图、统计表、明细表,建立方便、完善、可持续发展的有生命的标准体系,达到完善自我改进、自我提升、螺旋式上升的管理机制的目的。
5结束语
关键词:仪器设备;急诊科;标准化质量管理;设备管理能力;设备故障;医疗成本;规范化培训
1资料与方法
1.1一般资料
我院急诊内科日接诊病人150余例次,日抢救危重病人20余例次。共有护士76人,其中男11人,女65人;副主任护师2人,主管护师5人,护师63人,护士6人。共计拥有仪器设备24种81台,其中属于常用抢救仪器设备的8种64台,包括心肺复苏机1台、除颤仪2台、呼吸机10台、洗胃机2台、心电监护仪30台、心电图机2台、微量泵11台、输液泵6台。
1.2方法
1.2.1对急诊科医疗仪器设备进行基线调查科室人员通过收集资料和头脑风暴法,列出当前科室仪器设备管理中存在的问题。1.2.2成立科室仪器设备管理小组科室在2016年1月成立仪器设备专项质量管理小组,由1名护士长牵头,总共9名成员参与,包括1名副主任护师、2名主管护师、4名护师、2名护士,其中90%以上成员都曾经参与过科室品管圈活动,有一定的品管质量管理意识。小组成员负责有关资料收集整理、调查讨论并制定科室仪器设备标准化管理模式、问题反馈及改进等。1.2.3仪器设备标准化质量管理根据《山西省三级综合医院评审标准实施细则》《急诊科建设与管理指南(试行)》中对急诊科仪器设备管理的要求及《医院仪器设备管理制度》结合科室实际情况,从解决问题角度出发进行仪器设备标准化管理,具体措施如下。1.2.3.1仪器设备建档管理医疗设备质量控制档案的建立和管理是医院医疗质量控制工作的核心内容[2]。我科从仪器设备入科开始建立档案,将仪器设备进行编号,统一拍照,建立档案,内容包括设备名称,型号,购入日期、价格,设备序列号,医院设备卡片编号,科室负责管理区域,入科培训记录,仪器设备达到使用寿命后通过科室提出申请,医院各相关部门论证报废,将报废资料连同仪器设备每年度使用、维护记录全部归档处理。1.2.3.2仪器设备日常使用规范化管理包括建立仪器设备交接检查记录本、维护记录手册及抢救仪器设备使用登记记录,护士每班交接仪器设备数量及是否完好,专人负责每日检查仪器设备性能并清洁登记;维护手册包括报修时间、报修部件、报修人、接收人、维修结果;建立使用登记记录本,一机一本一用一记录,记录本内粘贴仪器设备使用流程、操作程序、常见故障排除及使用后消毒方法。1.2.3.3仪器设备规范化培训将仪器设备按照使用频率、零部件复杂程度及风险值分为3类,其中风险值根据“ISO14971医用风险管理———第一部分:风险分析应用”推荐的方法对医学设备进行风险分析,将其风险划分为设备属性、物理风险、设备特性、安全性能、致死状态、使用频率6个部分,根据风险的程度制定评分标准,依据评分标准就可以计算某类或某台设备的风险值(risklevel,RL)(见表1)[3]。其中一类仪器设备为科室常用的、部件复杂及风险值超高(RL40)的急救和生命支持设备仪器设备,包括呼吸机、除颤仪等,此类仪器设备也是临床最容易出问题、培训工作量大、使用难度大的仪器设备之一,因此要求一类仪器设备培训必须包括入科培训、日常培训(两个月为1个周期)、月考核,要求做到培训形式多样化,如针对呼吸机,我科制作了呼吸机图文手册为呼吸机培训教材,图文并茂的形式方便护士学习和记忆;培训人员拓宽到除科室仪器设备培训小组外的医院工程师、厂家工程师共同多方面、多角度培训,考核形式包括理论考核、情景模拟考核、问卷星多形式考核,确保人人考核达标后方可投入使用。要求科室护理人员每日检查仪器性能,医院设备科工程师每月下科室进行巡检,日常工作中发现问题进行跟踪考核改进,定期总结问题、分析并制定改进措施;二类仪器设备为科室常用的、部件相对复杂及风险值高(30RL≤40)的急救和生命支持设备仪器设备,如微量注射泵、输液泵、监护仪等,培训包括入科培训、日常培训(1个季度为1个周期)、月考核,科室护理人员每日检查性能,工程师每季度巡检,同时针对一类、二类中风险值高的仪器设备制定应急预案并每季度组织科室演练,如呼吸机断电、洗胃机断电等的应急预案;三类仪器设备为科室常用的或不常用的、部件简单或相对复杂、风险值低(10RL≤19)的仪器设备,如血糖仪、心电图机等为半年培训周期、月考核,科室护理人员每日检查,工程师随时巡检。另外,将科室仪器设备说明书按照类别整理,放于护士方便查阅之处进行学习,与仪器设备厂家工程师达成协议建立工程师通讯录,护士在使用过程中有问题可随时咨询。1.2.3.4成立科室仪器设备管理质控小组护士长为第一责任人,设立组长、副组长及成员三级质控,制定科室仪器设备月质量控制监测指标:每个月科室仪器设备故障发生次数、仪器设备维修次数、仪器设备维修支出费用,质控组成员按月进行数据收据统计监测,每季度进行仪器设备使用、培训、考核问题反馈并制定措施进行改进。
2结果
前后护理人员仪器设备分项考核结果比较实施科室仪器设备标准化管理前(2015年1月─12月)与管理后(2016年1月─12月)比较,76名护理人员仪器设备分项考核成绩明显提高,差异有统计学意义(P统计使用率排名前3位的仪器设备为心肺复苏机、心电监护仪、心电图机,仪器设备单机平均操作时间节约4min;通过科室自行设计的问卷调查护士对仪器设备使用满意度由89%提高到97%。
3讨论
3.1基线调查的结果分析通过基线调查,急诊科常用仪器设备日常管理中存在的问题:①仪器设备入科时信息不清,尤其同种设备多台时,在进科使用后会引发一些问题,包括仪器设备零配件问题、入科培训、使用期间出现故障处理等;②科室护士除使用仪器设备外,日常管理维护意识差,仪器出现故障后才与工程师联系维修;③仪器设备出现故障频率高,科室负担维修费用高;④仪器设备引发不良事件或影响抢救工作;⑤特殊复杂抢救仪器设备培训效果差。因此,针对性地进行设备管理,为后期建立科室仪器设备质量管理体系提供一定的依据。
3.2科室仪器设备标准化质量管理的必要性
目前我国已有医院在医疗设备管理工作中推行ISO9001:2000质量管理体系,质量管理体系中的每个程序文件都需要不断评估和持续改进,科室建立标准化的仪器设备质量管理在健全的规章制度基础上,从为仪器设备建档到日常应用、管理、出现问题持续质量改进,对整个质量管理过程进行控制,从而提高医院的整体医疗水平,保障诊疗安全。对于科室来讲,尤其是急诊科这个抢救病人的重地来讲,需要医护人员认真学习、正确使用保养仪器设备从入科到报废的整个过程,从医院角度来讲,建立一个多学科专业团队对管理的每个重点环节进行集体论证、讨论也势在必行,能更好地保证仪器设备安全使用,降低由于设备管理缺失引起的不良事件。避免不良事件发生,减少维修所带来的支出,延长仪器使用寿命,降低医疗成本。
3.3建立仪器设备质量监测指标的必要性
有专家在《医疗设备安全质量控制与管理》高峰论坛会上指出:在医疗质量管理体系中,如果不将医疗设备应用质量控制纳入其中,会造成医疗质量体系中的严重缺陷,质量控制水平的高低直接影响医院整体工作的水平,只有强化医院医疗设备质量控制工作,才能保证设备的正常运转、输出参数准确可靠,才能提高医院的整体医疗水平[4]。目前国内医疗设备相关规范和标准不够健全、医疗机构安全风险管理意识不强、缺乏有效的管理与监督,包括仪器设备从进入医院临床科室使用开始,没有统一质量监测指标。而在急诊科这个特殊的科室中,仪器设备管理要求更高,尤其是安全使用风险意识,从使用到后续消毒、保养、维护,一定要严格按照相关规范和要求执行,才可以真正做到让仪器设备为临床服务、为病人服务,不可以只流于形式。质量监测指标的建立可以使设备的使用更加规范,提高医务人员管理设备的能力,最终提高设备的使用效能。
关键词:特种设备 检验机构 标准化 工作
特种设备检验机构(以下简称“检验机构”)是专门从事锅炉、压力容器、电梯、起重机械等特种设备检验的机构,它的检验质量的好坏直接关系到人民生命与财产的安全。检验机构要生存、要发展,就得保证检验质量;而要保证检验质量,就必须提高检验机构本身的技术水平和管理水平,使检验工作做到科学化、公正化、规范化。要使检验工作做到科学、公正、规范,就必须把标准化工作纳入其日常工作之中,加强其内部管理,提高其效能。下面本人就检验机构检验仪器设备、检验工作程序、法规标准管理方面标准化工作谈谈自己的一些看法,不妥之处,请同行指正。
1、检验仪器设备管理标准化
检验仪器、设备是检验机构检验能力,保证检验工作质量的重要因素之一,因此,做好检验仪器、设备管理,对提高检验工作质量十分重要。
1.1 检验机构设备管理部门和仪器、设备管理人员要按照检验机
构核准条件以及本机构质量手册的相关内容做好仪器、设备的购置、入库、建档、维修、报废等方面的工作。购置的检验仪器、设备的先进性、可靠性要满足有关技术规范、标准等方面的要求。对购回的检验仪器、设备经相关人员确认后,进行入库、分类、编号和建档。
1.2 检验仪器、设备存放环境必须满足要求,在役检验仪器、设备必须100%为“准用”级别以上。
对属于国家强制性检定的计量器具和测量仪器、设备,检验机构设备管理部门按周期检定计划汇总,送有资质的计量检定部门执行计量检定(其检定证书应显示对国家计量标准的溯源情况,以保证量值能溯源到国家计量标准),并填写仪器、设备周期检定(自检、校准)相关记录表。
对非国家强制性检定的检验仪器、设备,检验机构设备管理部门送有资质的相关部门实施校准(其校准证书应显示对国家计量标准的溯源情况,以保证量值能溯源到国家计量标准),并填写仪器、设备周期检定(自检、校准)相关记录表。
对无检定(或校准)要求的检验仪器、设备,检验机构设备管理部门组织有关人员自行编制自验方法指定相关自验人员,按周期检定计划进行自验,并如实填写仪器、设备周期检定(自检、校准)记录表。
仪器设备在投入使用前应进行检定(校准)、核查,以确保其达到要求的准确度,并符合检验检测相应的规范要求,满足检验检测的需要。有检定(校准)要求的检验检测设备,应当使用适宜标识表明其检定(校准)状态。检定(校准)记录或状态要附加或载入检测原始记录归档保存。
1.3 仪器、设备的借用和返库以及仪器、设备的借出(借入)也要按照检验机构的相关规定执行。
2、检验工作程序标准化
检验工作是一个严谨的技术工作系统,从检验任务的下达到检验报告的发出,中间包括许多环节,为了保证检验工作质量,使出具的检验报告结论准确,体现科学性、公正性、权威性,就必须做好每个环节的工作。
2.1 检验前的准备
检验人员按照下达的检验任务须做好前期准备工作:
2.1.1 检验所依据的法规、特种设备安全技术规范、标准、相关技术文件等必须引用正确。
2.1.2 检验用仪器、设备必须达到“准用”级别。
2.1.3 检验环境应满足检验条件的要求。
2.1.4 检验人员要加强学习,对法规、特种设备安全技术规范、标准、相关技术文件等理解应统一。
2.1.5 应编制完整的检验方案(或检验作业指导书)。
2.1.6 检验所用的原始记录和报告、证书格式要符合有关规定。
2.1.7 检验防护用品配戴齐全。
2.2 实施检验及报告出具:
2.2.1 在实施检验过程中检验人员按照检验机构检验方案(或检验作业指导书)的要求,对特种设备实施检验,不漏检、不误检。
2.2.2 检验结束后,检验人员按照检验机构原始记录填写规则要求填写检验原始记录。
2.2.3 相关人员按照原始记录和检验机构检验报告填写规则要求录入(出具)检验报告、证书,交有关人员审校、签发(批准),盖检验机构检验专用章。
2.2.4 有关人员按检验机构相关规定,将检验报告、证书发送用户和归档。
3、法规标准管理标准化
3.1有关法律、法规、规章、安全技术规范、标准(以下简称法规标准)等是检验机构开展特种设备检验检测工作的必备资源。检验机构应当拥有足够的与核准项目相适应的各类法规标准,以满足检验检测工作的需要。
3.2 检验机构技术管理部门负责组织法规标准的采集、宣贯等工作;档案管理部门负责法规标准的发放、停用、保管等工作。
3.3 所有法规标准均应当具有有效正式版本,并且建立相应台帐目录。
3.4 检验机构所有检验检测人员应当具有与所从事的检验检测工作相适应的常用的法规标准。
3.5 所有法规标准均应当按照检验机构有关规定进行管理。
4、结束语
综上所述,检验质量是检验机构的生命线、生存线。要提高其检验质量,把好检验质量关,加强其标准化工作十分重要。通过标准化管理,使检验机构工作科学化、制度化、程序化、规范化,从而最大限度地发挥其效能,使之在社会主义市场经济的竞争中,更具有强大的生命力和战斗力,为保障人民生命和财产的安全作出应有的贡献。
关键词:非标准工艺装备;总装工艺;快速设计;快速装配
中图分类号:TH162文献标识码: A 文章编号:
随着我国工业的快速发展与工业产品的增加,需要对工艺装备进行快速设计。其中工艺设计是优化配置工艺资源,它是生产准备工作的第一步,也是连接产品设计与产品制造的桥梁[1]。而尤其对于某些以非标准工艺装备著称的装配型企业来说极其重要[2]。本文为此具体探讨了基于非标准工艺装备的总装工艺快速设计过程与装配过程。
1 非标准工艺装备的总装工艺快速设计的内容
(1)审查资料,了解产品结构,审查原始资料的完整性和正确性,并对结构工艺性进行分析。多了解产品结构,明确产品零部件之问的装配关系,为确定装配顺序打下基础。(2)了解产品的装配技术要求和检查验收方法,并分析关键技术问题,制定相应的技术措施,明确应采用的装配方法和组织形式。(3)确定装配顺序。通常对于复杂产品,应将其分成若干个组件、部件,先进行组装,后进行部装,最后进行总装[3]。装配时首先要确定装配基准,再安排零部件的装配顺序,同时要考虑装配的效率、装配精度、装配方法等。(4)编制装配工艺文件。确定装配工序、工步,选择设备和工艺装备,确定检测方法和应达到的技术要求等。
2 非标准工艺装备的装配工艺
装配是按规定的技术要求,将零件或部件进行配合和联系,使之成为半成品或成品的工艺过程。非标准工艺装备介于大批量生产和单件小批生产类型之间,它的特点是生产的产品品种较多,生产具有重复性,每个品种的产量不大,都不能维持常年连续生产,所以在生产中形成了多种产品轮番生产的局面。由于生产的品种多、生产的稳定性差,所以要建立正规的生产线和流水线的难度较大,所以无法采用高生产率的专用生产设备和工艺装备[4]。
2.1 装配单元
在非标准工艺装备装配中,一般先将零件装成合件、组件和部件,然后再装至成产品。合件是装上一个或若干个零件而构成,它是最小的装配单元。组件是在一个基准零件上,装上若干合件及零件而构成。部件是在一个基准零件上,装上若干组件、合件和零件而构成。在一个基准零件上,装上若干部件、组件、套件和零件就成为整个产品。
2.2 装配工艺设计
装配工艺过程设计是在一定的约束和有限的装配资源下为了获得需要的生产目标而制定出工艺方法的活动。非标准工艺装备的装配工艺就是使生产对象在数量和外观上发生变化的工艺过程[5]。在这个过程中,数量的变化表现为在装配过程中,零部件、总成的数量在不断地增加并相互有序地结合起来;外观的变化表现为零部件、总成之间有序结合后具有一定的相互位置关系,导致外形不断地变化,最后成为一个具有预期功能的产品。
3 基于非标准工艺装备的总装工艺快速设计的创新
3.1 传统设计存在的问题
(1)设计周期长:由于传统装配工艺设计周期长,很难迅速响应市场需求,因此它已成为产品生产中的瓶颈问题之一。(2)对工艺人员的依赖性强。装配工艺设计需要有丰富经验的工艺人员,经验需要长期的积累过程,工艺人员的变动都会对工艺设计质量产生影响。(3)装配工艺设计繁琐而不规范。不同的工艺人员设计的装配工艺往往不同,不利于装配工艺的规范化。(4)在以信息化带动工业化的今天,传统的装配工艺设计与管理方法不利于信息的集成和先进制造技术与先进制造模式的实施[6]。
3.2 总装工艺快速设计的创新-基于实例的工艺设计
基于实例推理的核心在于用过去实际中所用的实例和经验来解决新问题,它以实例为主进行推理,直接利用以往的设计结果(实例)迸行推理,从而大大减少知识获取量,其优点如下:(1)更符合入的思维过程。当我们对新的零件进行工艺设计时,实例推理模式也就是模拟人的这种相似推理的模式而产生的。(2)对于需重现和大部分借鉴以往设计工艺规划的情况,实例直接从类似实例开始类比推理,这样就提高了设计效率。(3)实例是针对以前设计问题的优化结果,它本身就包含了大量的设计经验知识,以设计实例作为主要的设计依据的实例推理显得更为有效。
4 基于非标准工艺装备的总装工艺快速装配分析-电机
4.1 电机装配关系的确定
本文所选择的132型Y系列电机为非标准工艺装备生产方式,因而装配中为保证质量大多数选用互换装配法。电机中关键件定子铁芯与定子绕组的同轴度,就是靠加工予以保证的。在装配中,电机分解为部件、电机的组合件、电机的零件;电机的部件分解为部件、部件的组合件、部件的零件;分部件再分解为组合件、分部件的零件。根据对电机的研究,将电机进行装配工艺分解,将电机分为定子、转子、前端盖、后端盖、风扇、接线盒这几个组件及其它附件[7]。
4.2 电机装配顺序的确定
装配一般顺序为小组合件-大组合件-部件-基准零件-整机。以定予组件为基准进行装配时,先进入构成定子的组件,后装转子等组件。一般前道工序的结构不得影响后道工序的连接通路,否则调整装配顺序。电机内部结构件及系统件能在前道工序安装的不应转到后道工序。易损组件的装配顺序应尽量往后安排。
总之,基于非标准工艺装备的总装工艺快速设计要尽量采用实例设计法,在工艺设计过程中需要随时引用。在装配中,装配过程的工装、设备、工时等是指导生产的重要依据,与装配流程形成统一的整体。
参考文献:
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关键词:边界扫描;IEEE1149.6;测试性;机内测试
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.254
0 引言
测试性设计是为了提高产品自诊断和外部诊断能力,能方便有效地确定产品状态和隔离故障[1]。随着新一代武器装备的日益复杂化,对装备本身的故障诊断能力也提出更高的要求。IEEE 1149.1标准的提出为采用低速高复杂性数字集成电路和高密度表面封装等工艺技术的印制电路板的故障诊断问题提供了良好的解决方案,但是随着新装备电子设备集成化程度的提高,千兆位串行数据通信协议的使用高速增长,在该领域交流耦合差分信号的工程应用逐渐成为主流,特别是同步光纤网络通信,以太网以及带宽和同步光学技术等领域都广泛使用交流耦合技术,IEEE 1149.1越来越难以满足来自于测试、调试和功能等多方面的挑战。为了实现对上述网络的自动化测试,2001年5月,IEEE成立了1149.6工作组,并于2003年3月推出了IEEE 1149.6标准。该标准兼容了IEEE 1149.1标准,沿用已存在的边界扫描测试技术,具有高可靠性、高故障覆盖率和噪声抑制能力强等特点。我国装备在交流耦合差分传输信号测试性设计方面仍然缺乏研究与技术的推广,本文就分析了IEEE 1149.6在装备测试性设计中的适用性并提出了IEEE 1149.6的实现途径,可以对装备中电子设备交流耦合差分信号的测试性设计提供指导。
1 IEEE 1149.6简介
1.1 标准概述
IEEE 1149.6标准在IEEE 1149.1标准的基础上拓展了测试交流耦合或差分耦合互连所需的硬件,它可以兼容IEEE 1149.1标准,仍然沿用IEEE 1149.1标准结构进行测试,它们的基本原理相同,不同的是IEEE 1149.6针对交流耦合、差分互连被测信号制订了专门的测试结构及测试指令。
与IEEE 1149.1类似,IEEE 1149.6标准所需的基本结构包含以下几个部分[2]:
(1)TAP(测试存取通道):TAP是访问元器件内嵌入式测试支持功能的通用端口,能够提供PCB或IC测试所需要的数据。IEEE 1149.1标准定义的测试逻辑至少包括TCK(测试时钟信号)、TMS(测试方式选择信号)和TDI(串行测试数据输入信号)3个输入信号的连接和一个TDO(串行测试数据输出信号)连接。若TAP控制器不能上电复位,就要加上输入信号TRST(测试系统复位信号)的连接。TAP的所有的输入和输出必须是专用的。
(2)TAP控制器:TAP控制器实现JTAG规范的核心控制器,基本功能是产生时钟信号和控制信号,这些信号是指令寄存器和数据寄存器正常工作所要求的。它可以实现指令寄存器指令信号的装入功能、数据从TDI到移位寄存器及从TDO到移位寄存器的控制功能、数据的捕获/更新/移位操作功能。
(3)指令寄存器:主要提供在扫描路径访问数据寄存器所需要的控制和地址信号。
(4)数据寄存器:包括器件标志寄存器、旁路寄存器和边界扫描寄存器等,数据寄存器提供了边界扫描测试路径上的数据传输通道,整个工作过程中,及旁路寄存器BYPASS和扫描寄存器是必须参与的寄存器,其它的数据寄存器则可以根据需求选择。器件标志寄存器IDCODE就是一个典型的数据寄存器,IDCODE数据只能读出,它们是芯片生产厂商用来表示这种型号芯片的信息。
1.2 交流耦合差分信号测试驱动器与测试接收器
在硬件上,IEEE 1149.6的驱动端在1149.1边界扫描单元的基础上添加了输出测试驱动器(OTSG),根据不同的测试指令,OTSG能够产生不同的测试信号。同时,IEEE 1149.6标准在相应的引脚上安置可观测单元(即输入测试接收器),进而允许测试系统从一对差分引脚中的负引脚上捕获数据。其次,IEEE 1149.6还增加了直流/交流选择单元,能够快速切换直流和交流测试方式。给AC/DC选择单元的相关寄存器写入配置数据就可以控制选择不同的测试方式。
1.3 用于支持交流耦合差分信号测试的交流(AC)测试指令
IEEE 1149.6在IEEE 1149.1标准的基础上增加了新增指令EXTEST_PULSE和EXTEST_TRAIN,该指令不仅可对直流管脚进行符合IEEE 1149.1标准的EXTEST测试,更重要的是它实现了一种新的交流管脚测试方式。
2 IEEE 1149.6适用性分析
IEEE 1149.6标准适用于单端直流信号、单端交流信号、直流差分信号、交流差分信号,支持有源终端、负载终端、有参考终端、无参考终端的测试,能够检测多种短路及开路故障。IEEE 1149.6将测试的管脚分为直流和交流两种类型:直流管脚指利用IEEE 1149.1就可以进行测试的类型;交流管脚则需要通过IEEE 1149.6才可进行测试。
2.1 IEEE 1149.6适用的信号类型
该标准可用于检测单端直流信号、单端交流信号、直流差分信号和交流差分信号故障,能够支持有源终端、负载终端和有参考终端、无参考终端等的测试。1149.6将测试的管脚分为直流和交流两种类型,其中直流管脚指利用1149.1就可以进行测试;而交流管脚则需要通过1149.6才可进行测试[3]。
(1)单端直流信号:通过一个通道进行传输,通常用作设定静态参考电压。
(2)单端交流信号:如图 1(b)为单端交流耦合连接示意图(电压源和终端电阻器也可以置于IC内部)。如图6所示,TX端为驱动器,RX端为接收器,在TX与RX之间只有一个信号通道,该通路上串联了一个电容,这种结构的通道即为单端交流耦合通道。
(3)直流差分信号:如图 1(c)所示为基本的直流耦合差分通道结构,在TX和RX间的两个通路即为差分通路:在工作时,驱动信号在两个通道上表现为两个相位相反的独立信号,这种信号传输方式可有效降低信号传输通道中的共模噪声,RX将两个通道上的信号相减形成单信号流。
(4)交流差分信号:图 1(d)为交流耦合差分通道结构示意图,图中的偏压网络与耦合电容可以在接收器电平与直流耦合不兼容时形成电平偏移器,保证系统的正常工作。
2.2 IEEE 1149.6可检测的故障范围
1149.6与1149.1的目的相似,它们都是为检测电路板中所存在的缺陷或故障而制定。这些缺陷包括器件性能失效和器件的开路、短路等。1149.6主要针对差分和AC耦合通道的上述缺陷,包括TX、RX正负端的短路、断路,搭接,耦合电容的短路等。
如图 2所示的交直流耦合电路,IEEE 1149.6主要检测的故障包括接收器引脚短路、驱动器引脚开路、耦合电容与接收器端开路以及驱动器引脚短路、接收器引脚短路、驱动器/接收器A与B引脚短路、驱动器A正或负与接收器B负或正引脚短路、驱动器正或负引脚与接收器负或正引脚短路、耦合电容两端短路等故障。
2.3 IEEE 1149.6在装备测试性设计中的适用性分析
(1)装备中总线类信号常用的检测手段及其不足。目前装备中针对高速差分耦合信号(如PCI-E、SGMII、SATA总线)的检测方式仍然与普通的单端信号(如PCI、GMII、ATA信号)的检测方式没有大的区别,一般均采用了数据校验或握手机制检测的BIT设计方式。一般总线类信号的故障会发生在三个层次上,即物理层、电气层、数据层。物理层的故障一般包括信号通路上的器件的开路、短路故障等;电气层上的故障一般包括信号电压错误、阻抗匹配电阻参数漂移等;数据层的故障一般包括数据信号时序错误、输出电平错误等。这些器件层的故障传递至功能电路级的故障表征一般为总线信号无输出、总线信号输出错误、总线信号传输不稳定。在功能电路级上,单端直流信号大部分故障发生后均能直接导致传输数据的错误,通过数据校验方式或握手机制可以检测到故障是否发生,但是交流耦合差分信号的故障具有一定的隐蔽性,如差分信号一端开路或短路、耦合电容的短路等,这些器件级故障并不能够直接导致数据的错误,而是会影响数据传输的稳定性,这种不稳定的故障类型在复杂环境下(如高低温、高强度电磁干扰等)有可能会变的非常致命。
(2)支持IEEE 1149.6的芯片及工具。IEEE 1149.6标准的提出,交流耦合差分信号提供了成熟的BIT设计思路。在2003年该标准提出之后,很多公司都推出了支持IEEE 1149.6标准的芯片和相关技术工具,IEEE 1149.6逐步得到了广泛的应用推广。
目前市面上已存在较多支持IEEE1149.6标准的芯片,如TI公司开发了一系列的芯片SCAN15MB200、SCAN15MB200EVK、SCAN90004EVK、SCAN90CP02等。Altera公司在自己的芯片上也集成了支持IEEE 1149.6边界扫描的功能单元,如Arria Ⅱ GX芯片上的高速串行接口(HSS)收发器单元就完全支持1149.6的交流测试模式。另如NSC公司推出1.5 Gbps的2x2低电压差分信号传输(LVDS)模拟交点开关SCAN90CP02,具备符合IEEE 1149.6标准的测试能力,可以配合TAP控制器完成符合IEEE 1149.6的测试。
Goepel的最新版(Ver.4.3)CASCON软件工具能支持IEEE 1149.6标准,它的目标是测试带有高速交流耦合和差分连接的数字电路,该软件工具可以支持测试很多电路元器件,如高速串行/解串IC和差分发射器与接收器。同时该公司为扩展超越传统IEEE 1149.1标准规定的边界扫描测试能力而开发的ScanFlex平台,不仅可用于AC边界扫描的IEEE 1149.6,还可支持用于片上编程的IEEE1532、用于模拟边界扫描的IEEE 1149.4,模块化的ScanFlex可在多达8个独立测试存取端口(TAP)中支持80MHz频率的串行扫描模式。ScanFlex系统包括一个边界扫描控制器、多个TAP收发模块和支持附加测试设备的可选I/O模块,其配置是两个独立可编程TAP,可支持32个动态数字I/O信号、2个模拟I/O信号、3个静态数字I/O信号和3条触发线[4]。另如Altera该公司的Medalist i3070系列5在线测试平台能够满足极小面积印制电路板的IEEE 1149.6边界扫描标准测试和有限测试应用。
(3)采用IEEE 1149.6标准技术的条件。IEEE 1149.6边界扫描测试系统与IEEE 1149.1结构基本一样,同样需要在被测电路板上设计能够支持IEEE 1149.6的电路,同时很多支持IEEE 1149.1标准的芯片也可以用于构建IEEE 1149.6标准边界扫描系统。为支持IEEE 1149.6边界扫描测试,设计的电路应尽量选取具有边界扫描单元的器件来构成扫描链路,以降低测试的成本及难度。若边界扫描器件不存在,则可以采用二次集成设计的方式自建符合IEEE 1149.6标准的边界扫描链路,这种方式实现难度较高,但设计出的测试系统可以覆盖更多不具备边界扫描单元器件,同样具有一定的实用价值。
目前装备中采用的新型芯片很多可以支持IEEE 1149.6标准,但是这些新片并没有建成边界扫描链路,不能够实现大规模的自动化测试,同时在装备中还存在大量年代较早的芯片,这新芯片出现之前IEEE 1149.6标准还未推出,这就使得在已研制的装备难以采用符合IEEE 1149.6标准的BIT测试电路。在新研的电子装备上,采用符合1149标准的芯片并构建起边界扫描链路的硬件成本并不高,具有较高的实用价值。
3 IEEE 1149.6的实现途径
应用IEEE 1149.6标准的边界扫描测试系统的整体架构与IEEE1149.1基本一样。其测试系统的架构如IEEE1149.1研究报告的附录B所述。最主要的区别在于边界扫描控制器实现边界扫描测试逻辑时,能够实现交流测试指令EXTEST_TRAIN和EXTEST_PULSE的功能,使TAP进入RUN-TEST/IDLE状态,并控制在该状态的时间,以满流测试信号的脉宽TTest的要求。另外边界扫描测试软件需能够分析电路中差分、交流耦合网络的连接情况,并据此生成交流测试和直流测试的激励向量,分析故障情况。
3.1 具有IEEE 1149.6边界扫描单元的电路测试性设计方法
根据边界扫描测试系统功能和性能需求,边界扫描测试系统由主控计算机、边界扫描测试控制器和被测电路板组成。系统总体结构如图 3边界扫描测试系统总体结构所示。
PC机运行边界扫描测试软件,主要完成三个方面的工作:测试任务、人机交互和数据管理。
边界扫描测试控制器的任务是与计算机通讯,获取测试向量,从而选择相应的扫描链路,并驱动边界扫描测试总线,将测试向量加载到被测链路上进行测试;测试结束后,通知主控计算机读取测试响应数据。
被测电路板是完成可测试性设计的电路板。设计电路板时考虑可测性要求,使开发的电路板既能实现自身的功能,也可以使用边界扫描测试系统进行测试。
首先对电路板进行可测性设计,并获得相应的网络表文件和BSDL文件。然后建立一个测试电路板的工程,并添加对应的BSDL文件和网络表文件,对BSDL文件和网络表文件进行分析和信息提取,并将有用的信息放入数据库中。接着生成完备性测试向量并进行扫描链完备性测试,完备性测试无故障后再选择其他测试类型并进行测试。测试类型包括互连测试、簇测试和其他功能测试等。
3.2 不含IEEE 1149.6边界扫描单元的电路测试性设计方法
若当前设计电路芯片不含具有边界扫描单元的芯片(简称BS器件),可以用同功能的BS器件置换原非BS器件,但如果同功能的BS器件不存在或设计代价较大,导致边界扫描器件置换难以进行时,则可以采用以下方法:
3.2.1 二次集成设计
(1)将非BS器件按照功能聚类合并,构成相应的逻辑功能簇;
(2)按其确定的功能内核形成VHDL语言设计文本,在一定的设计工具平台(如MENTOR公司的BSDA系统)上对原内核进行边界扫描结构插入;
(3)经仿真形成新的VHDL描述的逻辑块设计文本;
(4)在底层进行物理实现。
3.2.2 自建扫描结构置入法
通过在非BS逻辑中插入边界扫描结构的BIST(built in self test)内核,附加额外边界扫描结构。
(1)利用VHDL语言对边界扫描结构的BIST内核进行描述;
(2)应用可编程逻辑器件设计具有边界扫描能力的模块。
该模块应能完成IEEE1149.6标准所定义的所有功能,主要包括TAP控制器、指令寄存器、指令译码器、旁路寄存器、多路开关及大量边界扫描单元。
设计成功后,不仅能够实现非BS逻辑与外部电路的互连测试,而且其BIST能更好地支持非BS逻辑的功能测试。但这种方法设计较复杂,要求对IEEE1149.1标准的完全掌握,同时还要求所设计的结构能够支持通用指令,实际实现起来有一定难度。
3.2.3 扫描器件置入法
是指将支持BS测试的BS芯片直接置入功能电路中,利用扫描器件本身自带的边界扫描单元实现对非边界扫描电路的可控又可测。
扫描器件置入法不需要自行设计符合IEEE1149.1的扫描结构,只需依靠扫描器件本身的边界扫描结构实现电路内部点的可测试性。实现较为容易,但可能会给电路带来部分冗余功能。应用时需权衡考虑功能设计与测试性设计,尽量实现硬件的复用。
根据扫描器件的置入方式的不同可分为两种类型:
(1)将所需观测点直接与扫描器件的管脚相连,利用其缓冲/驱动的基本功能和BS链,实现内部点的可控与可测;
若非边界扫描器件已连接到BS器件的IO上,其被BS单元包围,则可以将非边界扫描器件分组,通过电路板上存在的边界扫描器件来实现对非边界扫描器件的测试;
若非边界扫描器件功能上没有和任何BS器件相连,需要在设计中附加一些边界扫描器件,通过BS器件IO上的BS单元,才能进行测试。附加BS器件后,其仅在原电路的增加可控和可测点,设计较为简单。
(2)将扫描器件作为功能电路的一部分,嵌入到功能电路中,完成功能电路的部分功能,同时也达到了可控与可测的目的。
当电路处于工作状态时,边界扫描器件正常工作。当电路处于测试状态时,置入的BS器件与其它BS器件一起组成串行扫描链路。
4 总结
IEEE 1149.1标准可以很好地解决器件直流引脚的测试问题,但是对于电路中普遍应用的交流引脚却是无能为力,而IEEE 1149.6标准的提出很好地弥补了IEEE1149.1这一短板,并能够做到与IEEE 1149.1很好地兼容,可以检测到交流耦合、差分信号传输路径上的器件开路、短路等多种类型故障。
目前国外对于IEEE 1149.6标准研究较多,技术相对成熟,在该标准提出之后,很多器件厂商都设计了符合该标准的芯片,同时也涌现出较多测试工具,而国内对于该标准的研究与应用步伐相对落后。由于IEEE 1149.6所能覆盖的故障类型(如差分管脚中正极管脚的开路、交流耦合结构中耦合电容的短路等)很多具有一定的隐蔽性,如不能及时做出诊断,势必会引起一系列安全隐患,所以有必要进一步研究IEEE 1149.6标准在装备测试中的应用。
在装备电子设备中用到的很多芯片本身就具有IEEE 1149.6边界扫描单元,在实际应用时只需将这些芯片互联起来构成边界扫描链路,通过芯片本身的JTAG口即可控制与读取被测芯片的引脚状态,以此来判断连接是否正常。对于不具备边界扫描单元的芯片,也可以自建边界扫描结构形成边界扫描链路,来完成相应的测试。
总之,应用IEEE 1149.6标准可以对装备中符合该标准的电路板和系统中的差分电路及AC耦合电路进行快速、准确的故障诊断,对于装备故障检测率及故障覆盖率的提升具有很大意义。
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关键词:电网设备 技术标准 运检 差异
中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)04(a)-0029-02
现阶段国家电网公司电网设备技术标准体系庞大,仅电网一次设备就有上千项技术标准,标准管理难度很大,存在部分标准之间存在不一致或不协调的问题。主要表现如下。
(1)同一技术要求项在多个标准中有不同规定。例如,在专项标准与基础通用标准之间不一致;在技术标准与反措之间不对应。(2)不同层次之间的标准存在不一致。国家标准、行业标准和企业标准是标准的不同层次,同一技术要求项在企业标准中应不低于国行标的要求,但存在部分企业标准要求比国行标还宽松的情况。(3)不同寿命阶段的标准存在不协调,未考虑设备全周期状态发展规律。例如,一些设备质量要求项在运维阶段还高于工程建设阶段。
这些问题存在,严重影响技术标准的权威性,也影响一些重要技术规范的推广应用,急需通过系统的标准体系梳理分析工作找出不合理的技术标准差异并加以改进。
1 标准差异分析技术原则
该次技术标准差异分析涉及范围不局限于国家、行业及企业技术标准,还包括招标采购文件、技术反措等相关技术要求。不仅包含运维检修阶段的技术标准,同时也涵盖规划设计、采购制造、工程建设和退役处置等设备全寿命周期各个阶段的技术标准。
对技术要求差异进行多层次的分析:一是表面差异分析,指出相关技术要求表面文字指标性差异;二是深层次差异分析,深入分析相关技术要求给设备管理相关阶段的工作开展、工作要求等方面带来的差异。从运检、物资、基建等各方角度客观分析技术要求提出背景和差异形成原因,形成客观合理的条款统一意见,切实解决工作中存在问题。
2 电网设备技术标准差异总体情况
电网设备技术标准差异条款统一意见分为输电线路、变压器类设备、开关类设备、电缆及配网设备、直流设备5个部分,如图1所示。从全过程管理各阶段之间、全过程管理各阶段内部、企标行标国标间差异等角度,全面分析梳理技术标准差异。共梳理技术标准文件1 064项,分析得出差异316条。
按差异的性质,梳理出各层次之间、全寿命各阶段之间的差异分布图。其中,梳理出运检与基建技术标准差异78条;国标、行标、企标间差异55条;运检与物资技术标准差异33条;运检与规划设计标准差异7条;运检标准差异46条;规划设计标准差异28条;基建技术标准差异24条;采购制造标准差异12条,为电网设备技术标准的全面落实以及技术监督工作的深入开展奠定了坚实的基础。其中,梳理出的运检与基建之间标准差异最多,占比25%;国标、行标、企标间差异数量,占比17%,主要是由于企业、行业、国家要求的严格程度不同造成;运检阶段差异占比14%。运检之所以与其他阶段梳理出差异较多,主要是运检技术标准基数庞大,技术要求细致造成。
按差异设备类别,梳理出各类设备技术标准差异分布。其中,输电线路部分共梳理110(66)kV及以上输电线路技术标准202项,分析得出差异106条;变压器类设备部分共梳理110(66)kV及以上变压器类设备技术标准270项,分析得出差异47条;开关类设备部分共梳理110(66)kV及以上高压开关类设备技术标准89项,分析得出差异27条;电缆及配网设备部分共梳理配电设备和电缆技术标准392项,分析得出差异94条;直流设备部分共梳理直流输变电设备技术标准111项,分析得出差异42条。其中,输电线路由于设计施工过程复杂,长期遗留问题多,梳理出的差异条款数量最多,达106条,占比34%;配网设备种类繁多,近年配电网建设发展较快,配网设备差异条款94条,占比30%,其中电缆由于设计、施工、运维复杂,对安全生产影响大,技术含量高,涉及的标准差异达50条;变电设备差异条款74条,占比23%;直流设备由于技术较为统一,差异较少,有42条,占比13%。
3 电网设备技术标准差异典型案例
3.1 国标、行标、企标间技术差异
国标行标企标间技术标准差异,如《电力变压器用绝缘油选用指南》(DL/T1094―2008)规定绝缘油介质损耗因数≤0.002;《750 kV系统用主变压器技术规范》(Q/GDW103―2003)规定绝缘油介质损耗因数不大于0.5%。该类差异的形成原因主要是标准的制定时间较早,国标或行标根据技术发展进行过相关修订,而企标一直沿用至今。因此,建议结合技术现状及实际应用需求对企标进行相应的修订。
3.2 运检与基建技术标准差异
运检与基建技术标准差异,如关于直线铁塔倾斜度允许偏差:《±800 kV架空送电线路施工及验收规范》(Q/GDW225―2008)规定直线高塔结构倾斜度1.5‰;《±800 kV直流架空输电线路运行规程》(Q/GDW332―2009)规定100 m及以上高塔结构倾斜度1.0‰。一般情况下验收规范应比运行规程严格,但是关于高塔的倾斜度验收规范比运行规程宽松,给工作开展及技术标准落实带来很大困难。
3.3 运检与物资技术标准差异
运检与物资技术标准差异,如关于变压器抗突发短路能力,《电力变压器及电抗器通用技术规范》(含各电压等级)规定技术参数项目:卖方向买方提供的试验报告,订货条件内容:变压器型式试验和特殊试验报告(含短路承受能力试验报告);《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》(修订版)规定240 MVA及以下容量变压器,制造厂应提供同类产品突发短路试验报告;500 kV变压器和240 MVA以上容量变压器,制造厂应提供同类产品突发短路试验报告或抗短路能力计算报告,计算报告应有相关理论和模型试验的技术支持。《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》对变压器抗短路能力要求更严格、具体,有利于解决当前十分突出的变压器抗短路能力问题。
3.4 规划设计标准差异
规划设计标准差异,如《城市配电网技术导则》(Q/GDW370―2009)中关于单台变压器的容量“建议不超过800 kVA”;《城市中低压配电网改造技术导则》(DL/T599―2005)中“建议不超过1 000 kVA”,给规划设计工作带来一定阻碍。
3.5 基建技术标准差异
基建技术标准差异,如关于地震烈度地区杆塔抗震设计论证的问题,DL/T5451―2012《架空输电线路工程初步设计内容深度规定》要求:“对位于地震烈度为7度及以上地区的混凝土高塔或地震烈度为9度及以上地区的各类杆塔进行抗震设计或验算的说明”;Q/GDW166―2010《国家电网公司输变电工程初步设计内容深度规定第6、7部分:220 kV、330~750 kV架空输电线路》无抗震论证验算规定,给震区输变电工程设计施工带来一定安全隐患。
4 结语
该次差异化分析工作完成对电网设备各层次相关技术标准、反事故措施等技术要求的全面分析,梳理了设备全过程各阶段技术要求差异,并逐条提出了完善建议,这项工作的开展为技术标准的全面落实以及技术监督工作的深入开展奠定了坚实的基础。针对存在的共性问题,建议重点开展以下工作。
(1)修订存在不合理差异的标准。按照差异分析报告,对存在不合理差异的企业标准,统一安排修订计划。对于存在问题的国标、行标,申请修订或及时提出修订意见。对一些严重影响一线工作重要技术标准差异,立即制定反措或开展修订工作。(2)合并部分标准。因存在多企标同时规定一项内容,内容重复,因此建议对类似企标进行合并。可以是在全寿命每个阶段一项内容建立一个标准,例如在运维阶段的试验方面的就仅用《输变电设备状态检修试验规程》,包含所有电压等级和所有设备的试验标准。(3)梳理完善技术标准体系,严格新标准的计划。不断加强和完善标准化管理系统,通过标准格式化,实现标准的规范化利用。
参考文献
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