Pourquoi la surveillance de l'état est essentielle pour la fabrication industrielle

La rationalisation de la production est essentielle au succès global des usines de fabrication industrielle.

En théorie, de nombreuses machines de production sont conçues pour fonctionner 24h/7 et XNUMXj/XNUMX sans interruption. En réalité, des temps d'arrêt imprévus surviennent, et les équipes opérationnelles s'efforcent de les limiter au maximum. Différentes approches et stratégies de maintenance Il existe des mesures pour aider à prévenir et à atténuer les temps d’arrêt imprévus, mais elles ne sont pas toutes applicables à toutes les machines, ni totalement efficaces pour améliorer la disponibilité.

Certaines des équipes les plus performantes utilisent maintenance conditionnelle analyser en continu une combinaison de paramètres d'état des machines à des points critiques du processus de production. Cette stratégie implique la collecte de données avec surveillance de l'état (CM).

De nombreuses usines utilisent une combinaison de stratégies de maintenance pour l'ensemble de leurs actifs. Elles le font afin d'équilibrer l'intensité de la surveillance et des mesures avec la criticité de la machine et du processus correspondant.

Voici une analyse de quatre stratégies courantes, suivie d'un aperçu détaillé de la surveillance de l'état des câbles.

Quatre stratégies de maintenance déployées aujourd'hui

1. Dépannage. Cette stratégie simple suit le principe « utiliser la machine jusqu'à sa panne sans intervention ». Le seul avantage de cette stratégie de maintenance est qu'aucun investissement n'est requis pour prolonger sa durée de vie. Les inconvénients sont les pannes imprévues, les coûts de ressources et de main-d'œuvre liés au modèle 24h/7 et XNUMXj/XNUMX, les stocks importants de pièces détachées et les interruptions prolongées des processus de production pour enquêter sur les incidents. Il est intéressant de noter que la maintenance préventive peut être maintenue à l'avantage du site pour les machines « remplaçables » si la machine est surveillée et si une panne imminente est détectée à temps pour planifier son remplacement.
2. Maintenance préventive. Également appelée maintenance temporelle, la maintenance préventive comprend des arrêts programmés et promet une réduction des pannes de machines. Cependant, les inconvénients persistent : trop de réparations évitables sont effectuées et les pièces sont remplacées avant leur fin de vie réelle, ce qui augmente les coûts. Des pannes importantes peuvent néanmoins survenir avec une stratégie de maintenance temporelle, soit parce que les intervalles d'entretien ne sont pas correctement calibrés en fonction du cycle de vie des machines, soit parce qu'il est impossible de détecter un problème à évolution rapide ou un événement aléatoire inévitable.
3. Maintenance prédictive. Cette stratégie consiste à programmer les arrêts de maintenance en fonction de l'état des machines, et non selon une intervention programmée ou périodique. La maintenance prédictive permet à l'équipe d'exploiter toute la durée de vie des composants des machines et de réduire les stocks de pièces détachées, la plupart des réparations étant planifiées. Grâce à la détection avancée des pannes, les réparations sont effectuées avant que des dommages plus importants ne surviennent, et les arrêts imprévus sont beaucoup moins fréquents. Le seul véritable inconvénient de cette stratégie de maintenance réside dans l'expérience et le temps nécessaires à l'inspection des machines et à l'interprétation des résultats.
4. Maintenance conditionnelle. Avec une stratégie de maintenance conditionnelle, l'équipe utilise surveillance de l'état Mesurer divers paramètres ou indicateurs de santé sur des machines critiques et surveiller l'évolution des tendances. Si les valeurs de vibration, par exemple, sont stables, l'état de la machine est probablement stable et aucune autre action n'est nécessaire. En revanche, si les niveaux de vibration augmentent et que les valeurs mesurées dépassent les limites ou seuils d'alarme, l'équipe doit intervenir par une inspection et une analyse plus poussées afin d'en déterminer la cause profonde. Après un diagnostic du problème, l'équipe peut surveiller la machine de plus près en attendant qu'une réparation soit programmée pour éviter tout dommage.

Collecte des mesures de surveillance de l'état

L'ensemble de la maintenance axée sur la fiabilité utilise cinq modalités de mesure ou plus pour évaluer l'état des machines : analyse d'huile, ultrasons, vibrations, thermographie et tests moteurs. Le personnel de l'usine peut collecter les données manuellement à l'aide d'outils d'inspection portables, ou automatiser certaines parties de la collecte grâce à des connexions filaires. De nombreuses usines combinent ces deux pratiques.

Systèmes de surveillance de l'état câblés, également appelé surveillance d'état en ligne, comprend généralement des capteurs montés sur les machines, une connexion (filaire ou sans fil) et un logiciel d'analyse des données. Les capteurs collectent les données d'état des machines, et le logiciel fournit différents niveaux d'alarmes, de tendances et d'images pour faciliter les investigations. Certains systèmes recommandent même les étapes suivantes. Différents niveaux de systèmes de surveillance d'état en ligne peuvent convenir à différents types de machines, selon les exigences de leur état. Une pompe ou un ventilateur peuvent être surveillés par un système de surveillance d'état en ligne simple, tandis que des machines plus complexes à vitesses et charges variables, par exemple, nécessitent une surveillance plus sophistiquée.

Pourquoi des systèmes de surveillance d’état câblés ?

Les machines critiques pour la production nécessitent souvent une surveillance spécialisée. L'un des principaux avantages d'un système de gestion de configuration en ligne est qu'il collecte continuellement des données et recherche les changements. Un système de gestion de configuration en ligne peut rapidement détecter les petites variations et, en cas de dépassement des limites, avertir l'équipe. Si la situation de défaillance évolue rapidement et qu'un dommage est potentiellement imminent, un système de gestion de configuration en ligne qui échantillonne les indicateurs de santé en quelques minutes ou quelques heures sera bien plus efficace qu'une surveillance physique de la machine. De même, le suivi de l'accessibilité des points de mesure ou des variations du processus est bien plus facile pour les équipes utilisant un système de gestion de configuration en ligne que les méthodes de mesure manuelles.

Exemple de machine critique : broyeurs à rouleaux verticaux

Les broyeurs verticaux à rouleaux (MRV) sont un exemple classique de machine critique pour la production. Si cette machine cesse de fonctionner sans avertissement, elle perturbe le reste du processus de production. Si l'un des deux broyeurs verticaux disponibles dans une usine cesse de fonctionner, la productivité est divisée par deux. De plus, de nombreuses industries ont tendance à se tourner vers des machines moins nombreuses et plus grandes.

L'industrie du ciment, par exemple, utilise désormais souvent un seul grand broyeur au lieu de deux VRM fonctionnant en parallèle. Les problèmes courants liés aux VRM incluent des pannes de boîte de vitesses, telles que des problèmes d'engrènement, des dents cassées et des problèmes de roulements. Si ces problèmes sont détectés à temps, des pièces peuvent être commandées. Certaines pièces de rechange peuvent être conservées en stock, mais pas la boîte de vitesses ; elle est trop coûteuse. En cas de panne de la boîte de vitesses, toute la production est arrêtée et la livraison d'une pièce de rechange peut prendre six mois.

En résumé : vous avez besoin d'un système de gestion de configuration câblé conçu pour identifier les modes de défaillance spécifiques de la machine. Il collectera des données VRM sur les signaux de processus, les vibrations thermiques et, potentiellement, les mesures de couple.

Compléter les spécialistes des machines avec la surveillance de l'état

Surveillance de l'état à distance et l'entreposage de données ajoutent de la valeur aux spécialistes des machines internes, qui sont probablement à court de ressources et portent la responsabilité d'une disponibilité 24h/7 et XNUMXj/XNUMX.

Certaines installations manquent de personnel pour maintenir un programme prédictif robuste. D'autres souffrent d'un manque temporaire de compétences lorsque leur responsable quitte l'équipe de maintenance prédictive ou l'entreprise. Dans les deux cas, la surveillance à distance pourrait constituer une solution, même si les mesures d'un système de surveillance d'état en ligne ne suffisent pas à répondre à 100 % des besoins.

Des services de surveillance en ligne sont également disponibles, avec des experts externes qui surveillent les données et fournissent des conseils, des formations et des rapports.

Architecture de flux de données intelligente

Un système de surveillance de l'état comporte deux flux de données : les données acquises à partir de capteurs et d'autres entrées du système, et la communication entre le système et ses utilisateurs, via des notifications, des e-mails et d'autres connexions.

Un système CM filaire en ligne possède sa propre adresse IP configurable, ce qui le transforme en un élément réseau configurable au sein de l'usine via Ethernet et l'utilisateur. Les systèmes sans fil se connectent généralement sur site ou via le cloud public.

Une fois le système de surveillance d'état configuré, il fonctionnera de manière autonome comme un « robot » de diagnostic automatisé. Le système collecte et envoie les données de mesure via Ethernet ou sans fil à la plateforme logicielle, qui les ajoute à la base de données de mesures. Les données des systèmes SCADA ou les paramètres reçus d'un automate programmable peuvent souvent être intégrés à l'architecture du système de surveillance d'état. Dans un scénario multi-sites, les données de mesure peuvent être acheminées vers une base de données distante (et centralisée) qui reconnaît automatiquement l'expéditeur et trie les mesures en fonction de l'emplacement et de la tâche de mesure appropriés.

Plusieurs utilisateurs peuvent accéder à cette base de données pour consulter les résultats de mesure, analyser les données, compiler des rapports, etc. Certaines équipes peuvent également choisir de partager les données et les rapports d'état des machines avec le fabricant d'origine, notamment pendant la période de garantie.

Surveillance de l'état : une tactique essentielle pour les responsables de la maintenance industrielle

Pour les machines critiques pour la production, les raisons abondent pour ajouter la surveillance de l'état à la stratégie globale de maintenance de la fiabilité.

Certains aspects d'un système de surveillance de l'état peuvent même s'avérer plus simples que le lancement d'un programme de maintenance prédictive régulier, la gestion des données étant déjà intégrée. Cela dit, rien ne remplace l'expertise des spécialistes machines et leur connaissance des modes de défaillance.

Le retour sur investissement (ROI) d'un système CM est généralement atteint la première fois qu'il détecte un indicateur de défaillance, qui aurait autrement nécessité plus d'heures pour être identifié ou, s'il n'était pas détecté, aurait entraîné une intervention de maintenance imprévue et une perte de production.

Les systèmes de surveillance de l'état sont des outils rentables et fiables pour surveiller l'état des actifs critiques de production et augmenter la disponibilité de la production dans les usines.