Monitoraggio delle condizioni: la porta d'accesso all'Industria 4.0

L'Industria 4.0 si riferisce alla quarta rivoluzione industriale, e si chiama rivoluzione per una buona ragione. Internet e le sue capacità di connettività, insieme all'Internet of Things (IoT), all'apprendimento automatico e alla tecnologia dell'intelligenza artificiale (AI), stanno letteralmente trasformando il modo in cui gli impianti di produzione vengono gestiti e mantenuti. Da quando sono stati stabiliti i suoi obiettivi nel 2010, l'industria manifatturiera ha lavorato per sfruttare l'automazione nel perseguimento dell'efficienza di livello successivo offerta dalle tecnologie dell'Industria 4.0 e dell'Industrial Internet of Things (IIoT).

Alcune organizzazioni hanno già fatto notevoli progressi verso l'istituzione di questi potenti sistemi connessi nelle loro strutture. Inoltre, molti nuovi siti stanno incorporando tecnologie connesse nella fase di pianificazione, prima ancora che le risorse vengano installate.

Secondo uno studio condotto da McKinsey.

Nel frattempo, molte organizzazioni stanno ancora lottando per lavorare all'interno di infrastrutture obsolete per supportare nuove e mutevoli richieste che non sono mai state progettate per gestire. A complicare ulteriormente le cose, gli stabilimenti più vecchi spesso lottano per superare la compartimentazione, i silos organizzativi e le abitudini di lavoro incorporate, che possono ostacolare l'adozione dell'IIoT.

Per le piante più vecchie che affrontano queste sfide, questo articolo fornirà una solida panoramica del perché monitoraggio delle condizioni è il modo migliore per gli impianti di produzione di raggiungere gli obiettivi di efficienza promessi dall'Industria 4.0.

Quali sono i vantaggi dell'Industria 4.0?

Gli ambienti dell'Industria 4.0 sono collegati da una dorsale di sistemi interconnessi, che formano una rete intelligente di macchine e processi. Immagina uno strato digitale sulle operazioni meccaniche e umane che monitora, interpreta, segnala e, in alcuni casi, dirige costantemente le azioni dello strato fisico della macchina.

Mentre Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) fa già parte di questo, così come le singole macchine dei produttori di apparecchiature originali (OEM) e molti altri sistemi a ciclo chiuso, Industry 4.0 ci sfida a vedere quei sistemi in termini di valore dei loro dati operativi. Questi dati sono essenziali per convertire le risorse dell'impianto da sistemi individuali a un framework connesso complessivo che va oltre il sistema di esecuzione della produzione (MES) e nella gestione delle risorse aziendali (EAM).

I primi ad adottare l'approccio Industry 4.0, come la logistica e la gestione della supply chain, ne hanno già dimostrato i benefici. È tempo che altre aree dell'impianto adottino la mentalità "Smart factory".

Monitoraggio delle condizioni, manutenzione predittiva e Industria 4.0

Per la manutenzione, l'Industria 4.0 promette di offrire un ritorno sull'investimento (ROI) più elevato di quanto fosse mai possibile prima, fornendo ai team di manutenzione informazioni in tempo reale sullo stato e le prestazioni degli asset, in modo che possano pianificare e concentrare in modo più efficace le attività di manutenzione dove sono realmente necessarie. Questa è la cosiddetta manutenzione basata sulle condizioni e si basa su monitoraggio delle condizioni in tempo reale con l'ausilio di sensori connessi.

Il monitoraggio delle condizioni è il processo di monitoraggio dei dati chiave sulle condizioni delle risorse, come i livelli di vibrazione o la temperatura, con sensori o sistemi per vedere i guasti delle macchine in arrivo. Il monitoraggio delle condizioni in tempo reale è una potente tecnologia dell'Industria 4.0 che sta solo crescendo in popolarità: il 48% degli impianti sta già sfruttando i dispositivi connessi per migliorare i propri programmi di manutenzione e il 30% lo sta prendendo in considerazione, secondo uno studio del 2021 di Impiantistica.

Prendere in considerazione: Quali dati sono essenziali per creare un'immagine digitale in tempo reale della salute delle piante? Da dove provengono questi dati? Cosa dobbiamo farne per renderli fruibili? Per le operazioni, l'obiettivo è migliorare radicalmente la visibilità della salute delle macchine con una cronologia dei dati e una potenza di calcolo AI sufficienti per generare informazioni sulla manutenzione e l'affidabilità delle piante.

L'Industria 4.0 aiuta le aziende ad abbandonare la loro antiquata manutenzione reattiva e muoversi verso la manutenzione predittivaLa manutenzione predittiva utilizza dati di monitoraggio delle condizioni e algoritmi di apprendimento automatico per prevedere le esigenze di manutenzione al fine di prevenire guasti imprevisti.

Anni fa, una routine di manutenzione 80/20 era considerata ideale: 80% di lavoro pianificato, basato sul calendario e 20% di manutenzione correttiva al volo. Ma le best practice di ieri non ci porteranno a domani. Nel tempo, ci siamo resi conto che la manutenzione basata sul calendario può introdurre rischi. Quel bullone è stato serrato? I pezzi di consumo sono stati reperiti correttamente? La lubrificazione è stata eseguita alla perfezione? Inoltre, i soldi per la manutenzione vengono spesso spesi in eccesso in alcune aree e in difetto in altre quando si segue un approccio basato sul calendario.

Oggi sempre più organizzazioni privilegiano un approccio predittivo e incentrato sulle risorse, in modo che i fondi destinati alla manutenzione vengano spesi solo quando sono assolutamente necessari. Gruppo CXP ha scoperto nel 2018 che il 91% delle aziende riduce i tempi di riparazione e i tempi di inattività non pianificati investendo nella manutenzione predittiva.

La tecnologia e i processi dell'Industria 4.0 mirano a ridurre al minimo le emergenze di manutenzione non pianificate e a sfruttare l'efficienza dell'inventario, della manodopera e delle riparazioni basate sulle condizioni.

Perché il monitoraggio delle condizioni è il fondamento dell'Industria 4.0

Un piano di monitoraggio delle condizioni efficace è il passaggio essenziale per realizzare un nuovo valore aziendale nell'ambito dell'Industria 4.0. La chiave per un piano di monitoraggio delle condizioni implementato con successo è la connettività dei dati, ovvero il flusso di dati dal monitor ai sistemi software del team di manutenzione. Questa è anche la parte più difficile da realizzare correttamente. Le soluzioni di analisi sono sofisticate solo nella misura in cui il loro back-end dati può supportarle. In altre parole, la quantità e la qualità dei dati disponibili incideranno sull'efficacia di un piano di monitoraggio delle condizioni.

Raggiungere i benefici di manutenzione predittiva richiede un sistema di acquisizione dati sufficiente in grado di monitorare le risorse più critiche dell'impianto e di ottenere quei dati significativi dove devono essere. Pertanto, l'automazione dell'acquisizione dati è spesso il modo più realistico per un team operativo di andare avanti. Molti team segnalano:

• Troppe risorse da gestire
• Carenza di competenze in materia di affidabilità degli asset
• Un passaggio da membri del team basati sulle competenze a membri del team generalizzati
• Mancanza di tempo

Tutte queste sfide vengono affrontate in modo efficace da un sistema di monitoraggio delle condizioni di alta qualità. I ​​team in genere traggono i maggiori benefici da un approccio incentrato sulle risorse, in cui i dati vengono acquisiti e organizzati in modo specifico per fornire informazioni sullo stato di salute delle risorse. I sensori dovrebbero tracciare le firme di vibrazione, temperatura e potenza per il 20% delle risorse di impianto più critiche.  

Molti impianti danno anche priorità all'implementazione del monitoraggio delle condizioni su apparecchiature troppo pericolose per le procedure di ispezione standard e troppo critiche per guastarsi inaspettatamente: pompe in punti difficili da raggiungere, aree soggette a temperature pericolose, ventilatori a soffitto alloggiati in condotti e ventilatori a cinghia con protezioni che impediscono l'accesso ai cuscinetti. L'installazione del monitoraggio delle condizioni su tali sistemi migliora le condizioni di salute e sicurezza e fornisce dati quantificabili sul rischio di danni e, in definitiva, previene i tempi di fermo.

L'integrazione del sistema consente la comunicazione tra risorse e team

Di per sé, i dati di monitoraggio delle condizioni sono incompleti. Non sanno quando un asset è stato sottoposto all'ultima manutenzione o quali azioni sono state eseguite, o quando è prevista la prossima manutenzione. Non vedono la cronologia dei guasti dell'asset, quali parti sono necessarie per completare lavori specifici e se tali parti sono disponibili.

Quindi, una volta raccolti i dati rilevanti, il sistema deve convogliarli in una piattaforma dove possono essere aggregati e integrati con i dati di altri sistemi. Lì, possono essere confrontati con le indicazioni di guasti delle macchine. Più possiamo vedere in anticipo, più possiamo prepararci a evitare guasti delle macchine.

Il monitoraggio continuo deve essere combinato con una cronologia degli asset attentamente curata, nonché con dati specifici di runtime e guasti, per creare un piano di manutenzione basato sulle condizioni. I tecnici vengono avvisati quando un asset cambia condizione e il lavoro viene priorizzato in base allo stato di salute dell'asset in tempo reale.

I sistemi efficaci di monitoraggio delle condizioni dovrebbero includere:

• Connettività dati: I dati vengono combinati in uno stato utilizzabile e archiviati in una posizione accessibile
• Connettività del sistema: Integrazione dei dati sullo stato di salute delle risorse con i sistemi correlati utilizzati dai team di manutenzione
• Connettività della squadra: Tutto il personale ha accesso alle informazioni sulle risorse, che consentono azioni di manutenzione più efficienti.

Visualizzazione di una tabella di marcia per l'Industria 4.0

Molte operazioni iniziano con il monitoraggio delle condizioni, che diventa la loro base di partenza per un progresso continuo verso sistemi connessi. Se si affrontano sfide di integrazione o limitazioni di budget, seguire il classico modello pilota, concentrandosi su progetti fattibili che affrontino esigenze urgenti con benefici visibili. Essere selettivi e cercare di evitare idee preconcette.

Ecco tre principi chiave per fare progressi:  

1. Concentrarsi sui driver di valore

• Pensate al valore in senso retrospettivo, non alla tecnologia in senso avanzato, e concentratevi sui principali driver di valore specifici del settore.
• Sviluppare una visione convincente e ispirare l'organizzazione attraverso progetti pilota.

2. Mobilitare l'organizzazione

• Guidare la trasformazione dall'alto con una chiara proprietà aziendale.
• Ottieni rapidamente i vantaggi netti per dimostrarne il valore in anticipo.
• Coltivare una cultura altamente agile.
• Creare un team interfunzionale che rappresenti diversi dipartimenti e compartimenti stagni.

3. Innovare l'infrastruttura

• Definire uno stack tecnologico target integrato basato su un'analisi approfondita dello status quo.
• Scegli un percorso di transizione e abilitalo localmente prima di espanderlo a livello globale.

Inizia in piccolo per crescere velocemente

Inizia in piccolo. Un gruppo limitato formato negli aspetti fondamentali dell'Industria 4.0 e del monitoraggio delle condizioni contribuirà notevolmente a coltivare il supporto interno verso un sistema connesso.

Puoi facilmente dimostrare l'efficacia dell'Industria 4.0 impostando obiettivi di progetto misurabili che superino leggermente ciò che i processi esistenti possono realizzare. Assicurati che il senior management supporti pienamente il progetto e, se ci sono dubbi, fai del tuo meglio per coinvolgerli come driver e sfidanti.

Il passaggio all'Industria 4.0 indica infinite opportunità. Le tecnologie si stanno unendo: sensori, reti e potenza di elaborazione stanno migliorando mentre i prezzi stanno diminuendo.

I team possono ora scalare in modo fattibile il loro programma di monitoraggio delle condizioni oltre il 20% dei loro asset principali al livello successivo di operazioni, sfruttando il loro investimento iniziale per ottenere rendimenti molto maggiori. Prima che tu te ne accorga, parleremo di monitoraggio delle condizioni a livello di stabilimento, supportando un livello di connettività ancora maggiore.