Perché il monitoraggio delle condizioni è fondamentale per la produzione industriale

La razionalizzazione della produzione è fondamentale per il successo complessivo degli impianti di produzione industriale.

Molte macchine coinvolte nella produzione sono progettate per funzionare 24 ore su 7, XNUMX giorni su XNUMX senza interruzioni, in teoria. In realtà, si verificano tempi di inattività imprevisti e i team operativi lavorano duramente per mantenerli il più brevi e meno frequenti possibile. Diversi approcci e strategie di manutenzione Esistono per aiutare a prevenire e mitigare i tempi di inattività non pianificati, ma non tutti sono applicabili a ogni macchina o riescono a migliorare completamente i tempi di attività.

Alcuni dei team di maggior successo utilizzano manutenzione basata sulle condizioni per analizzare continuamente una combinazione di parametri di salute della macchina in punti critici del processo di produzione. Questa strategia prevede la raccolta di dati con monitoraggio delle condizioni (CM).

Molti impianti utilizzano una combinazione di strategie di manutenzione nel loro inventario di asset. Lo fanno per bilanciare l'intensità del monitoraggio e della misurazione con la criticità della macchina e del processo corrispondente.

Di seguito viene fornita una ripartizione delle quattro strategie più comuni, seguita da un'analisi dettagliata del monitoraggio delle condizioni dei cavi.

Quattro strategie di manutenzione implementate oggi

1. Manutenzione straordinaria. Questa semplice strategia segue il modello di "usalo finché non si rompe senza intervento". L'unico vantaggio di questa strategia di manutenzione è che non sono richiesti investimenti per estendere la durata di vita di una macchina. Gli svantaggi sono guasti non pianificati, risorse e costi di manodopera nel modello 24/7, grandi scorte di pezzi di ricambio e interruzioni più prolungate dei processi di produzione per indagare sugli incidenti. È interessante notare che la manutenzione dei guasti può essere sostenuta a vantaggio del sito per i tipi di macchina "sostituibili" se la macchina viene monitorata e il guasto imminente viene riconosciuto in tempo per pianificare la sostituzione.
2. Manutenzione preventiva. Conosciuta anche come manutenzione basata sul tempo, la manutenzione preventiva include fermate programmate e promette meno guasti alle macchine. Ma gli svantaggi prevalgono ancora: si verificano troppe riparazioni evitabili e le parti vengono sostituite prima della loro vera fine vita, aumentando i costi. Guasti significativi possono ancora verificarsi con una strategia di manutenzione basata sul tempo, sia perché gli intervalli di assistenza non sono correttamente calibrati sui cicli di vita delle macchine, sia perché non si riesce a individuare un problema in rapida evoluzione o l'inevitabile evento casuale.
3. Manutenzione predittiva. Questa strategia prevede la pianificazione di fermate per manutenzione in base alle condizioni della macchina e non tramite un intervento programmato o periodico. La manutenzione predittiva consente al team di utilizzare l'intera durata di vita dei componenti della macchina e riduce l'inventario dei pezzi di ricambio, poiché la maggior parte delle riparazioni è pianificata. Con il rilevamento avanzato dei guasti, le riparazioni vengono eseguite prima che si verifichino danni più estesi e i tempi di fermo non pianificati si verificano molto meno spesso. L'unico vero svantaggio di questa strategia di manutenzione è l'esperienza e l'investimento di tempo necessari per ispezionare le macchine e interpretare i risultati.
4. Manutenzione basata sulle condizioni. Con una strategia di manutenzione basata sulle condizioni, il team utilizza monitoraggio delle condizioni per misurare vari parametri o indicatori di salute su macchine critiche e orologi per cambiamenti di tendenza. Se i valori di vibrazione, ad esempio, sono gli stessi del solito, la salute della macchina è molto probabilmente stabile e non sono necessarie ulteriori azioni. Ma se i livelli di vibrazione aumentano e i valori di misurazione superano i limiti o le soglie di allarme, il team dovrebbe intervenire con ulteriori ispezioni e analisi per determinare la causa principale. Dopo una diagnosi del problema, il team può monitorare quella macchina più da vicino mentre è programmata una riparazione per evitare danni.

Raccolta di misurazioni di monitoraggio delle condizioni

L'intero spettro di manutenzione incentrata sull'affidabilità utilizza cinque o più modalità di misurazione per valutare le condizioni della macchina: analisi dell'olio, ultrasuoni, vibrazioni, termografia e test del motore. Il personale dell'impianto può raccogliere i dati manualmente utilizzando strumenti di ispezione portatili oppure può automatizzare parti della raccolta dati utilizzando connessioni cablate. Molti impianti utilizzano entrambe le pratiche in combinazione.

Sistemi di monitoraggio delle condizioni cablati, anche denominati monitoraggio delle condizioni online, generalmente includono sensori montati sulle macchine, un metodo di connessione (cavo o wireless) e software per l'analisi dei dati. I sensori raccolgono dati sulle condizioni della macchina e il software fornisce vari livelli di allarme, trend e immagini per supportare ulteriori indagini. Alcuni sistemi forniscono persino i passaggi successivi consigliati. Diversi livelli di sistemi CM online possono adattarsi a diversi tipi di macchinari, a seconda dei requisiti delle condizioni. Una pompa o una ventola possono essere coperte da un semplice sistema CM online, mentre macchine più complesse con velocità e carichi variabili, ad esempio, richiedono un monitoraggio più sofisticato.

Perché sistemi di monitoraggio delle condizioni cablati?

Le macchine critiche per la produzione spesso richiedono un approccio di monitoraggio specializzato. Uno dei vantaggi essenziali di un sistema CM online è che raccoglie continuamente dati e cerca cambiamenti. Un sistema CM online può rilevare rapidamente piccole variazioni e, se i limiti vengono superati, avvisare il team. Se la condizione di guasto si evolve rapidamente e il danno è potenzialmente vicino, un sistema CM online che campiona gli indicatori di salute in pochi minuti o ore sarà molto più efficiente rispetto all'impegno di una persona a monitorare la macchina di persona. Allo stesso modo, il monitoraggio dell'accessibilità dei punti di misurazione o delle variazioni nel processo è molto più fattibile per i team che utilizzano un sistema CM online rispetto ai metodi di misurazione manuali.

Esempio di macchina critica: mulini a rulli verticali

I mulini a rulli verticali (VRM) sono un classico esempio di macchina critica per la produzione. Se questa macchina smette di funzionare senza preavviso, interrompe il resto del processo di produzione. Se uno dei due VRM disponibili in uno stabilimento cessa di funzionare, la produttività si dimezza. A ciò si aggiunge che molti settori stanno orientandosi verso macchine meno numerose e più grandi.

L'industria del cemento, ad esempio, ora utilizza spesso un grande mulino invece di due VRM che operano in parallelo. I tipici problemi dei VRM includono guasti al cambio, come problemi di accoppiamento degli ingranaggi, denti rotti e problemi ai cuscinetti. Se questi problemi vengono individuati in anticipo, è possibile ordinare i pezzi di ricambio. Alcune parti di ricambio possono essere tenute in magazzino, ma non il cambio; è troppo costoso. Se il cambio si guasta, tutta la produzione si ferma e la consegna di un pezzo di ricambio potrebbe richiedere sei mesi.

In conclusione: hai bisogno di un sistema CM cablato progettato per identificare le modalità di guasto specifiche della macchina. Raccoglierà dati VRM su segnali di processo, temperatura, vibrazioni e, potenzialmente, misurazioni di coppia.

Integrare gli specialisti delle macchine con il monitoraggio delle condizioni

Monitoraggio remoto delle condizioni e il data warehousing aggiungono valore agli specialisti interni delle macchine, che probabilmente sono sotto pressione e hanno la responsabilità di un'operatività 24 ore su 7, XNUMX giorni su XNUMX.

Alcune strutture non hanno personale sufficiente per mantenere un programma predittivo robusto. Altre soffrono di una temporanea mancanza di competenze quando il loro responsabile lascia il team di manutenzione predittiva o l'azienda. Parte della risposta in entrambe le situazioni potrebbe essere il monitoraggio remoto, anche se non dovresti aspettarti di assorbire il 100% della necessità con le misurazioni del sistema di monitoraggio delle condizioni online.

Sono disponibili anche servizi di monitoraggio online, con esperti esterni che monitorano i dati e forniscono indicazioni, formazione e reporting.

Architettura del flusso di dati intelligente

Un sistema di monitoraggio delle condizioni ha due flussi di dati: i dati acquisiti dai sensori e da altri input al sistema, e la comunicazione tra il sistema e i suoi utenti, tramite notifiche, e-mail e altre connessioni.

Un sistema CM online cablato ha il suo indirizzo IP configurabile, che trasforma il sistema in un elemento di rete da configurare all'interno dell'impianto tramite Ethernet e l'utente. I sistemi wireless in genere si collegano in locale o tramite il cloud pubblico.

Una volta configurato, il sistema di monitoraggio delle condizioni funzionerà in modo indipendente come un "robot" diagnostico automatizzato. Il sistema raccoglie e invia i dati di misurazione tramite Ethernet o wireless alla piattaforma software, che li aggiunge al database di misurazione. I dati provenienti dai sistemi SCADA o i parametri accettati da un PLC possono spesso essere integrati nell'architettura del sistema di monitoraggio delle condizioni. Per uno scenario multi-sito, i dati di misurazione possono essere instradati a un database remoto (e centralizzato) che riconosce automaticamente il "mittente" e ordina le misurazioni nella posizione di misurazione e nell'attività di misurazione appropriate.

Più utenti possono accedere a questo database per visualizzare i risultati delle misurazioni, analizzare i dati, compilare report e così via. Alcuni team potrebbero scegliere di condividere i dati e i report sulle condizioni della macchina anche con il produttore dell'attrezzatura originale, in particolare durante il periodo di garanzia.

Monitoraggio delle condizioni: una tattica essenziale per i responsabili della manutenzione industriale

Per le macchine critiche per la produzione, vi sono numerose ragioni per aggiungere il monitoraggio delle condizioni alla strategia complessiva di manutenzione e affidabilità.

Alcuni aspetti di un sistema di monitoraggio delle condizioni potrebbero persino rivelarsi più semplici dell'avvio di un normale programma di manutenzione predittiva, poiché la gestione dei dati è già incorporata. Detto questo, nulla sostituisce la competenza degli specialisti delle macchine e la loro conoscenza delle modalità di guasto.

Il ritorno sull'investimento (ROI) per un sistema CM si ottiene solitamente la prima volta che viene rilevato un indicatore di guasto, che altrimenti avrebbe richiesto più ore per essere identificato o, se non rilevato, avrebbe portato a un intervento di manutenzione non programmato e a una perdita di produzione.

I sistemi di monitoraggio delle condizioni sono strumenti convenienti ed affidabili per monitorare lo stato di salute delle risorse critiche per la produzione e aumentare la disponibilità della produzione negli impianti.