文／M F Wenham，R Bakker,黨田峰，文海
　　關(guān)于潤(rùn)滑油性能的運(yùn)行數(shù)據(jù)為統(tǒng)計(jì)人員帶來了挑戰(zhàn)，但是，源于數(shù)據(jù)分析的洞見能為下游業(yè)務(wù)帶來更多機(jī)會(huì)。
殼牌不僅向許多工業(yè)和運(yùn)輸部門供應(yīng)潤(rùn)滑油，而且與車輛及設(shè)備用戶開展密切合作，確保客戶資產(chǎn)以最佳方式進(jìn)行潤(rùn)滑。其中一種方式是提供潤(rùn)滑油分析服務(wù)：定期收集潤(rùn)滑油樣本，并分析主要特性。殼牌提供解讀相關(guān)數(shù)據(jù)的技術(shù)專家服務(wù)，但直到最近，數(shù)據(jù)解讀只是孤立進(jìn)行，即將其與可接受限值進(jìn)行比較。
　　在中國(guó)各地的風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行了大約六年之后，殼牌潤(rùn)滑油技術(shù)分析員收集了殼牌可耐壓S4 GX 320齒輪油常規(guī)抽樣數(shù)據(jù)—這是是一種高級(jí)合成重型工業(yè)齒輪油。通過實(shí)驗(yàn)室研究，殼牌科研人員可預(yù)測(cè)，潤(rùn)滑油是否適于在特定的應(yīng)用環(huán)境中使用，但潤(rùn)滑油可靠性證據(jù)只能來自長(zhǎng)期的運(yùn)行數(shù)據(jù)。更換齒輪箱內(nèi)的潤(rùn)滑油代價(jià)非常高，因此，技術(shù)分析員希望了解潤(rùn)滑油特性隨時(shí)間推移會(huì)發(fā)生怎樣的改變，齒輪油樣品是否顯示出降解的跡象，特別是首次加注后還未曾換油的舊齒輪箱。另外，他們也想知道，來自中國(guó)不同地區(qū)或不同風(fēng)電場(chǎng)的潤(rùn)滑油樣品狀況是否存在差異，相同風(fēng)電場(chǎng)的不同風(fēng)電機(jī)組之間是否存在差異。
　　提供的數(shù)據(jù)來自分布于中國(guó)西北地區(qū)直至華東地區(qū)的120多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)都配備多達(dá)200臺(tái)風(fēng)電機(jī)組。我們重點(diǎn)關(guān)注至少進(jìn)行了3次樣品檢測(cè)的風(fēng)電機(jī)組，以期了解任何長(zhǎng)期影響。由于這種數(shù)據(jù)來自殼牌潤(rùn)滑油分析數(shù)據(jù)庫，所以，可獲得的唯一時(shí)間信息就是抽樣日期，在大多數(shù)情況下，如果不直接聯(lián)系風(fēng)電場(chǎng)，我們根本不知道風(fēng)電機(jī)組實(shí)際使用了多久。
　　與在我們自己的實(shí)驗(yàn)室和試驗(yàn)中所收集的數(shù)據(jù)不同，運(yùn)行數(shù)據(jù)是在不太嚴(yán)格控制的條件下收集的。這樣，由于數(shù)據(jù)缺失、測(cè)量不一致和樣品可追溯性問題，為統(tǒng)計(jì)人員帶來了比平時(shí)更多的問題。不過，如果沒有統(tǒng)計(jì)人員的分析，這些問題就會(huì)被忽略掉！
　　盡管由于缺少運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)造成了不確定性，但是，在對(duì)鐵磨損數(shù)據(jù)的初步分析過程中發(fā)現(xiàn)了很強(qiáng)的場(chǎng)間（site-to-site）影響。因此，我們知道我們必須在逐場(chǎng)（site-by-site）的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析。采取的對(duì)策就是，專注于擁有最多和最完整數(shù)據(jù)的運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的一家風(fēng)電場(chǎng)，并要求盡可能多的使用時(shí)長(zhǎng)和調(diào)試日期相關(guān)數(shù)據(jù)。風(fēng)電場(chǎng)分兩個(gè)階段開發(fā)，在初始數(shù)據(jù)集中有不同識(shí)別碼—這是運(yùn)行數(shù)據(jù)可能令人驚訝的另一個(gè)例證，這也意味著我們需要查看兩個(gè)階段是否在以不同方式發(fā)展。
　　告訴我們潤(rùn)滑油性能如何的最重要特性是粘度（Vk40）、總酸值（TAN）和鐵（Fe）含量。粘度和TAN開始下降，然后隨時(shí)間推移再度上升。這種非線性表現(xiàn)太不確定，無法進(jìn)行推斷，所以，在獲得進(jìn)一步數(shù)據(jù)之前可將其建模為平緩線性趨勢(shì)。對(duì)于粘度和TAN而言，在風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組安裝的兩個(gè)階段，變量的水平是不同的。此外，針對(duì)TAN的模型需要風(fēng)電機(jī)組截距。
　　鐵磨損的演變是本研究中最有趣的方面之一。當(dāng)摩擦程度越大時(shí)，測(cè)量結(jié)果的散布程度越大，所以，我們可迅速進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。下面是鐵磨損與潤(rùn)滑油使用時(shí)長(zhǎng)的對(duì)數(shù)圖。
　　根據(jù)不同機(jī)組，線條采用不同顏色。橙色線條指的是來自風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)第一階段的最老風(fēng)電機(jī)組。其中明顯有一些異常數(shù)據(jù)，必須清除，然后再開始建模。所選模型的最終形式是“修改的幾何趨勢(shì)”，如下面的示意圖所示。 　　鐵磨損在最初10000小時(shí)是非線性的，此后隨潤(rùn)滑油使用時(shí)長(zhǎng)呈對(duì)數(shù)線性增加趨勢(shì)。兩階段在總磨損上存在差異，風(fēng)電機(jī)組之間存在顯著的磨損差異。擬合該模型，需要我們使用非線性混合效應(yīng)模型，因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)是有效“重復(fù)測(cè)量”的數(shù)據(jù)。我們?cè)O(shè)法找到異常的風(fēng)電機(jī)組表現(xiàn)，預(yù)測(cè)哪些風(fēng)電機(jī)組可能最先發(fā)生故障。在混合模型中作為隨機(jī)項(xiàng)為機(jī)組建模，使我們可以檢查任何機(jī)組在統(tǒng)計(jì)建模，使我們可以檢查任何機(jī)組在統(tǒng)計(jì)臺(tái)齒輪箱標(biāo)繪出一些擬合數(shù)據(jù)，顯示各條線的典型變化。
　　最為異常的兩條擬合曲線如下所示；確定磨損程度最大的機(jī)組，使我們有機(jī)會(huì)確定問題機(jī)組，問題機(jī)組可能需要操作人員干預(yù)，防止發(fā)生代價(jià)很大的停機(jī)。
　　機(jī)組8顯示磨損程度大，盡管磨損的絕對(duì)水平仍在可接受的范圍內(nèi)。通過對(duì)關(guān)鍵參數(shù)限制的正態(tài)假設(shè)，其擬合曲線的參數(shù)受到限制，因此，這就是該機(jī)組擬合情況不佳的原因所在。不過，在擬合過程中使用限制方法，將有助于確定表現(xiàn)異常的機(jī)組。平面圖上的陰影部分劃出的是士3西格瑪區(qū)，可用在統(tǒng)計(jì)過程控制中，在磨損程度太高時(shí)快速標(biāo)記，并引發(fā)調(diào)查，避免發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的損壞。有趣的是，已對(duì)該機(jī)組做過研究，尚未顯示任何異常表現(xiàn)。
　　要實(shí)現(xiàn)能預(yù)測(cè)服役機(jī)組的故障這一目標(biāo)，我們?nèi)杂泻荛L(zhǎng)的路要走。這主要是由于殼牌可耐壓GX 320具備卓越性能，迄今為止還沒有發(fā)生任何問題。高品質(zhì)齒輪箱（GB）油監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集，需要持續(xù)進(jìn)行，這樣，可構(gòu)建起豐富的性能表現(xiàn)數(shù)據(jù)庫，如有任何機(jī)組將來發(fā)生故障，可最大限度從中提取相關(guān)數(shù)據(jù)。這種方法以及類似方法將使殼牌潤(rùn)滑油中國(guó)有辦法為機(jī)械操作員提供廣泛的差異化服務(wù)，從而令其能夠從已收集的數(shù)據(jù)中獲得最好的洞見。