摘要：基于状态的维护(CBM)是一种新的设备维护模式，建立CBM方式的设备维护系统是一个复杂的系统，为规范相关软硬件产品的研制开发，提高不同厂商产品的可互换性与可互操作性，IEEE、ISO、MIMOSA等组织相继制定了一系列标准，对CBM技术的发展起到了很好的促进作用。本文重点介绍了MIMOSA的OSA-EAI构架和OSA-CBM体系，为状态检修辅助决策系统模型的建立提供参考。

　　关键词：状态检修;MIMOSA;OSA-CBM

　　1　引言
　　状态检修是从预防性检修发展而来的更高层次的检修体制，是一种以设备状态为基础，以预测设备状态发展为目的的检修模式。它通过对设备的日常巡视、离线的试验和检查、在线状态监测等获取必要的数据和信息，再结合设备的历史的运行、检修、试验的信息和同类型设备的家族性缺陷信息，经过软件系统的分析处理，判断设备的健康状况和预测其性能劣化的发展趋势，并在设备的状况下降到允许的限度前安排检修。这种检修模式可以极大的提高设备的可利用率，有效的降低检修费用。因此，状态检修是同时涉及到传感器技术、信号处理技术、人工智能技术以及计算机软件技术的综合性科学方法，由于涉及到不同的生产厂商和系统，因此有必要建立一套完整的适合状态检修要求的开放式系统规范。

　　开放系统是一种独立于生产厂商的理想系统，不同厂家的产品具有可互操作性，可以作为组成部件来构成系统，它们之间还具备可互换性，相同功能的产品间可互换使用，这样就为用户采用多家产品集成系统带来很大的方便。显然，这些具有可互操作性、可互换性的产品的开发，必须遵循共同的协议标准和接口规范。近年来，由美国海军资助的由Boeing、Rockwell、Automation等知名公司联合组建的MIMOSA组织就是专门负责状态检修系统的体系结构的研究及相关标准的制定的一个非盈利性组织。

　　2　MIMOSA
　　MIMOSA (machine information management open system alliances)机器信息管理开放系统联盟是一个致力于制定有关制造系统环境中操作与维护的开放信息标准的非盈利性标准化组织，成立于1994年，成员来自于设备制造公司、用户、军事组织以及评估软件系统供应商，目前赞助商有爱默生、Rockwell、SAIC等，主要用户有波音、西门子、GE、NASA、横滨电力公司等。

　　MIMOSA目前发布的主要标准有：企业应用集成开放系统结构(open system architecture for enterprise application integration，OSA-EAI)和状态检修开放系统体系结构(open system architecture for CBM，OSA-CBM)。MIMOSA还提供一系列相关的信息标准，公共概念对象模型(common conceptual object model，CCOM)是所有MIMOSA标准的基础模型，它使用统一建模语言UML定义了OSA-EAI的基类、主要属性和类之问的关联;而公共关系信息模式(common relation information schema，CRIS)则提供了一种存储企业检修维护信息的方法。

　　2.1　企业应用集成开放系统结构OSA-EAI
　　OSA-EAI[1]的主要作用是集成不同应用领域的信息孤岛，各种不同类型的信息，如设备铭牌、安装资料、运行资料、检修资料、在线监测数据等，可以通过一定的方式汇总进入MIMOSA的“信息网络”，利用OSA-EAI信息桥可以使这些数据便于理解和利用。

　　MIMOSA OSA-EAI的主要目标，是建立一个开放的体系结构，提供一组标准协议，以支持在不同CBM系统间交换复杂的传感器信息。CRIS可以被看作是一种获取与存储静态CBM数据的体系结构，它已被OSA-CBM采用，作为分布式设备维护应用通信的核心基础结构。

　　2.2　OSA-CBM
　　OSA-CBM详细描述了基于OSA的CBM系统的组成结构，该结构将CBM系统分成七个功能模块，从技术上解答了如何构建—个CBM系统。

　　OSA-CBM[2]包含了建立一个CBM系统所需的各个功能模块，它从状态检测的硬件要求到设备故障的诊断、预测及维修决策方案的人机交互界面都提供了一个规范。OSA- CBM将CBM系统分成了七层不同的技术模块。 如图1所示。分别为：数据获取模块、数据处理模块、状态监视模块、健康评价模块、预测模块、决策支持模块、数据展示模块。

　   第1层，数据获取模块：该模块为CBM系统提供了数字传感器或模拟传感器数据。建立该模块时可参考标准IEEE Std 1451智能变送器接口标准(smart transducer interface standards)，目前有5个正式标准和3个预标准。

　　IEEE Std 1451.1-1999是具有联网能力的应用处理器(NCAP)信息模型标准，它定义了一个网络无关的智能变送器通用对象模型，提供了2个应用软件接口规范，一个是变送器抽象逻辑接口规范，它把变送器硬件实现的细节封装成一个简单的编程模型，另一个是网络抽象逻辑接口规范，它把不同的网络协议实现封装成一套通用的通信方法集。IEEE 1451.1的意义在于它提供了一种智能变送器与控制网络连接的标准化方法，一个独立于具体网络的应用模型，可以适用于不同的A/D转换方法、不同的微处理器、不同的网络协议。它为应用系统的设计开发提供了统一的设计模型、网络与通信模型、信息模型、事件/时间/节点/内存管理与表示模型，使得遵循IEEE 14511.1标准设计实现的系统具有高度的可互操作性。

     第2层，数据处理模块：该模块输出数字化过滤信号、频谱分析信号、虚拟传感器信号以及其它装备状态特征信号。现存许多信号处理的标准方法如滤波处理、频谱分析和信号分解等。

　　第3层，状态监视模块：该模块主要任务是将获得的状态特征数据同设定的阈值相比较，通过比较如果发现异常，则可以产生警告信号。该模块的建立可参考标准ISO 13373-1-2002 条件监测和机械诊断.振动条件监测.第1部分 一般程序。

　　第4层，健康评价模块：该模块主要集中于确定所监测的部件、分系统或系统的健康状况是否已经恶化。该模块必须能够产生设备诊断记录和判断故障发生的可能性。其诊断方法通常基于对设备历史记录的趋势分析、设备运行环境与负载和设备的维修历史等的分析。该模块建立可依据标准IEEE Std1232 和ISO 13373-1。IEEE 1232系列标准IEEE 1232系列标准是关于所有测试环境的人工智能交换与服务标准AI-ESTATE(artificial intelligence exchange and service tie to all test environments)。通过封装问题、定义接口边界、开发交换格式、指定标准服务，AI-ESTATE为具有互操作性、独立于特定厂商和产品解决方案的诊断系统的开发提供了方法。AI-ESTATE目前支持5种用于诊断系统的模型：公共单元模型(CEM)、故障树模型(FTM)、增强诊断推理模型(EDIM)、有诊断推理模型(DIM)和动态上下文模型(DCM)。

　　第5层，预测模块：预测模块拥有综合处理前面各个层次所获得数据的能力。其主要功能是考虑设备未来使用条件预测设备的未来健康状况，它能够预报未来某一时期设备的健康状况或预测设备的剩余寿命。

　　第6层，决策支持模块：决策支持模块的首要任务是产生对设备使用和维修的决策。这些决策包括设备是否需要维修，何时维修以及如何使用设备使其在完成目前正在执行任务之前不出现故障。

　　第7层，数据展示模块：该模块能够根据需要展现前面各个模块中出现的所有数据，特别是健康评价、预测和决策支持模块中的数据，以及状态监视中产生的报警信号。该模块应建立于常规的机器交互界面中。

　　通过对CBM现行的技术标准和OSA-CBM各功能模块的分析可以看出，这些标准和技术主要解决OSA-CBM中前4个模块的建立与运行。而对于预测模块和决策支持模块，目前尚无统一的标准或是成熟的处理方法。因此，研究通用的设备健康预测与维修决策支持方法将是CBM发展的一个重点。

　　3　结束语
　　状态检修的应用必须依靠完善的辅助决策系统的支持，IEEE、ISO、MIMOSA等组织已经针对CBM制定了一系列的相关标准，对CBM技术的发展起到了很好的促进作用。虽然这些标准并不是CBM系统设计开发的强制标准，但是遵循这些标准会加快系统开发进程，提高系统可靠性与可用性，在系统设计的初期应积极消化吸收这些标准，并在实践过程中加以应用，可以更加有效的推进状态检修工作的有效开展。