Dlaczego monitorowanie stanu jest kluczowe dla produkcji przemysłowej

Usprawnienie produkcji ma kluczowe znaczenie dla ogólnego sukcesu zakładów produkcyjnych.

Wiele maszyn zaangażowanych w produkcję jest teoretycznie przystosowanych do pracy 24/7 bez przerwy. W rzeczywistości zdarzają się nieoczekiwane przestoje, a zespoły operacyjne ciężko pracują, aby były one jak najkrótsze i najrzadsze. Różne podejścia i strategie konserwacji istnieją rozwiązania, które pomagają zapobiegać nieplanowanym przestojom i je łagodzić, jednak nie wszystkie z nich można zastosować do każdej maszyny — ani nie w pełni skutecznie wydłużają czas sprawności.

Niektóre z najbardziej udanych zespołów wykorzystują konserwacja oparta na stanie aby stale analizować kombinację parametrów stanu maszyny w krytycznych punktach procesu produkcyjnego. Ta strategia obejmuje gromadzenie danych z monitorowanie stanu (CM).

Wiele zakładów stosuje kombinację strategii konserwacji w całym swoim inwentarzu aktywów. Robią to, aby zrównoważyć intensywność monitorowania i pomiaru z krytycznością maszyny i odpowiedniego procesu.

Poniżej przedstawiono omówienie czterech popularnych strategii, a następnie szczegółowy opis monitorowania stanu sieci przewodowych.

Cztery strategie konserwacji wdrożone dzisiaj

1. Konserwacja awaryjna. Ta prosta strategia opiera się na schemacie „używaj, aż się zepsuje bez interwencji”. Jedyną zaletą tej strategii konserwacji jest to, że nie są wymagane żadne inwestycje, aby wydłużyć żywotność maszyny. Wadami są nieplanowane awarie, zasoby i koszty pracy w modelu 24/7, duże zapasy części zamiennych i dłuższe przerwy w procesach produkcyjnych w celu zbadania incydentów. Co ciekawe, konserwacja awaryjna może być utrzymywana na korzyść zakładu w przypadku „wymiennych” typów maszyn, jeśli maszyna jest monitorowana, a zbliżająca się awaria zostanie rozpoznana na czas, aby zaplanować wymianę.
2. Konserwacja zapobiegawcza. Znana również jako konserwacja oparta na czasie, konserwacja zapobiegawcza obejmuje zaplanowane postoje i obiecuje mniej awarii maszyn. Jednak wady nadal przeważają: występuje zbyt wiele napraw, których można uniknąć, a części są wymieniane przed ich rzeczywistym końcem żywotności, co zwiększa koszty. Znaczne awarie nadal mogą się zdarzyć w ramach strategii konserwacji opartej na czasie, ponieważ okresy serwisowe nie są prawidłowo skalibrowane do cykli życia maszyn lub nie można dostrzec szybko postępującego problemu lub nieuniknionego zdarzenia losowego.
3. Konserwacja predykcyjna. Ta strategia polega na planowaniu postojów konserwacyjnych zgodnie ze stanem maszyny, a nie na planowanych lub okresowych interwencjach. Konserwacja predykcyjna pozwala zespołowi wykorzystać pełną żywotność podzespołów maszyny i zmniejsza zapasy części zamiennych, ponieważ większość napraw jest planowana. Dzięki zaawansowanemu wykrywaniu awarii naprawy są wykonywane przed wystąpieniem poważniejszych uszkodzeń, a nieplanowane przestoje zdarzają się znacznie rzadziej. Jedyną prawdziwą wadą tej strategii konserwacji jest doświadczenie i inwestycja czasu wymagane do sprawdzenia maszyn i zinterpretowania ustaleń.
4. Konserwacja oparta na stanie. Dzięki strategii konserwacji opartej na stanie zespół wykorzystuje monitorowanie stanu do pomiaru różnych parametrów lub wskaźników stanu na krytycznych maszynach i obserwowania zmieniających się trendów. Jeśli na przykład wartości drgań są takie same jak zwykle, stan maszyny najprawdopodobniej jest stabilny i nie są wymagane żadne dalsze działania. Ale jeśli poziomy drgań wzrosną, a wartości pomiarów przekroczą limity alarmowe lub progi, zespół powinien interweniować, przeprowadzając dalszą inspekcję i analizę w celu ustalenia przyczyny źródłowej. Po zdiagnozowaniu problemu zespół może dokładniej monitorować tę maszynę, podczas gdy planowana jest naprawa, aby uniknąć uszkodzeń.

Zbieranie pomiarów monitorowania stanu

Pełne spektrum konserwacji zorientowanej na niezawodność wykorzystuje pięć lub więcej metod pomiaru do oceny stanu maszyny: analizę oleju, ultradźwięki, wibracje, termografię i testowanie silnika. Personel zakładu może zbierać dane ręcznie za pomocą przenośnych narzędzi inspekcyjnych lub może automatyzować części zbierania danych za pomocą połączeń przewodowych. Wiele zakładów stosuje obie praktyki w połączeniu.

Przewodowe systemy monitorowania stanu, nazywane również monitorowaniem stanu online, obejmują zazwyczaj czujniki zamontowane na maszynach, metodę połączenia (kablową lub bezprzewodową) oraz oprogramowanie do analizy danych. Czujniki zbierają dane o stanie maszyny, a oprogramowanie zapewnia różne poziomy alarmowania, trendowania i wizualizacji w celu wsparcia dalszych badań. Niektóre systemy zapewniają nawet zalecane kolejne kroki. Różne poziomy systemów CM online mogą pasować do różnych typów maszyn, w zależności od wymagań dotyczących stanu. Pompa lub wentylator mogą być objęte prostym systemem CM online, podczas gdy bardziej złożone maszyny ze zmiennymi prędkościami i obciążeniami, na przykład, wymagają bardziej zaawansowanego monitorowania.

Dlaczego przewodowe systemy monitorowania stanu?

Maszyny krytyczne dla produkcji często wymagają specjalistycznego podejścia do monitorowania. Jedną z podstawowych zalet systemu CM online jest to, że nieustannie zbiera dane i szuka zmian. System CM online może szybko wykrywać niewielkie odchylenia i, jeśli limity zostaną przekroczone, powiadamiać zespół. Jeśli stan awarii szybko się rozwija, a uszkodzenie jest potencjalnie bliskie, system CM online, który pobiera próbki wskaźników stanu w ciągu kilku minut lub godzin, będzie znacznie bardziej wydajny niż zobowiązanie osoby do monitorowania maszyny osobiście. Podobnie śledzenie dostępności punktów pomiarowych lub odchyleń w procesie jest znacznie bardziej wykonalne dla zespołów korzystających z systemu CM online niż ręczne metody pomiaru.

Przykład maszyny krytycznej: pionowe młyny walcowe

Pionowe młyny walcowe (VRM) są klasycznym przykładem maszyny o znaczeniu krytycznym dla produkcji. Jeśli maszyna ta przestanie działać bez ostrzeżenia, zakłóci to resztę procesu produkcyjnego. Jeśli jeden z dwóch dostępnych VRM w zakładzie przestanie działać, zmniejszy to wydajność o połowę. Dodajmy do tego, że wiele branż zmierza w kierunku mniejszej liczby większych maszyn.

Na przykład przemysł cementowy często używa teraz jednego dużego młyna zamiast dwóch VRM działających równolegle. Typowe problemy VRM obejmują awarie przekładni, takie jak problemy z zazębieniem, złamane zęby i problemy z łożyskami. Jeśli te problemy zostaną wykryte wcześnie, można zamówić części. Niektóre części zamienne można przechowywać w magazynie, ale nie przekładnię; jest to zbyt drogie. Jeśli przekładnia ulegnie awarii, cała produkcja zostanie wstrzymana, a dostawa części zamiennych może potrwać pół roku.

Podsumowanie: potrzebujesz przewodowego systemu CM zaprojektowanego do identyfikowania trybów awarii konkretnej maszyny. Będzie on zbierał dane VRM dotyczące sygnałów procesowych, drgań temperatury i potencjalnie pomiarów momentu obrotowego.

Uzupełnianie specjalistów od maszyn o monitorowanie stanu

Zdalne monitorowanie stanu a magazynowanie danych zwiększa wartość wewnętrznych specjalistów od maszyn, którzy najprawdopodobniej są przeciążeni pracą i ponoszą odpowiedzialność za całodobową dostępność sprzętu.

Niektóre placówki nie mają wystarczającej liczby personelu, aby utrzymać solidny program predykcyjny. Inne cierpią na tymczasowy brak umiejętności, gdy ich starsza osoba opuszcza zespół ds. konserwacji predykcyjnej lub firmę. Częścią odpowiedzi w obu sytuacjach może być zdalne monitorowanie, chociaż nie należy oczekiwać, że pochłoniesz 100% zapotrzebowania dzięki pomiarom systemu monitorowania stanu online.

Dostępne są również usługi monitoringu online, w ramach których zewnętrzni eksperci monitorują dane, udzielają porad, prowadzą szkolenia i raportują.

Inteligentna architektura przepływu danych

System monitorowania stanu ma dwa przepływy danych: dane pozyskiwane z czujników i innych danych wejściowych systemu oraz komunikację między systemem a jego użytkownikami za pośrednictwem powiadomień, poczty e-mail i innych połączeń.

Przewodowy system CM online ma własny konfigurowalny adres IP, który zmienia system w element sieciowy, który można skonfigurować wewnątrz zakładu za pośrednictwem Ethernetu i użytkownika. Systemy bezprzewodowe zazwyczaj łączą się lokalnie lub za pośrednictwem chmury publicznej.

Po skonfigurowaniu systemu monitorowania stanu będzie on działał niezależnie jako zautomatyzowany diagnostyczny „robot”. System zbiera i wysyła dane pomiarowe przez Ethernet lub bezprzewodowo do platformy oprogramowania, która dodaje je do bazy danych pomiarowych. Dane z systemów SCADA lub parametry zaakceptowane z PLC mogą być często zintegrowane z architekturą systemu monitorowania stanu. W przypadku scenariusza obejmującego wiele lokalizacji dane pomiarowe mogą być kierowane do zdalnej (i scentralizowanej) bazy danych, która automatycznie rozpoznaje „nadawcę” i sortuje pomiary do odpowiedniej lokalizacji pomiaru i zadania pomiarowego.

Wielu użytkowników może uzyskać dostęp do tej bazy danych, aby przeglądać wyniki pomiarów, analizować dane, kompilować raporty itd. Niektóre zespoły mogą zdecydować się na udostępnienie danych o stanie maszyny i raportów producentowi oryginalnego sprzętu, zwłaszcza w okresie gwarancyjnym.

Monitorowanie stanu: niezbędna taktyka dla menedżerów ds. utrzymania ruchu w przemyśle

W przypadku maszyn o krytycznym znaczeniu dla produkcji istnieje wiele powodów, dla których warto włączyć monitorowanie stanu do ogólnej strategii utrzymania niezawodności.

Niektóre aspekty systemu monitorowania stanu mogą okazać się nawet prostsze niż rozpoczęcie regularnego programu konserwacji predykcyjnej, ponieważ zarządzanie danymi jest już włączone. Mimo to nic nie zastąpi wiedzy specjalistów od maszyn i ich wiedzy na temat trybów awarii.

Zwrot z inwestycji (ROI) w system CM zwykle następuje już po pierwszym wykryciu wskaźnika awarii, którego identyfikacja w innym przypadku zajęłaby więcej godzin, a jeśli nie zostałby wykryty, skutkowałby nieplanowaną interwencją konserwacyjną i stratą produkcji.

Systemy monitorowania stanu to ekonomiczne i niezawodne narzędzia umożliwiające monitorowanie stanu technicznego kluczowych zasobów produkcyjnych i zwiększanie dostępności produkcji w zakładach.