Мониторинг состояния: путь к Индустрии 4.0

Индустрия 4.0 относится к четвертой промышленной революции — и ее называют революцией не зря. Интернет и его возможности подключения, наряду с Интернетом вещей (IoT), машинным обучением и технологией искусственного интеллекта (ИИ), буквально преобразуют то, как работают и обслуживаются производственные предприятия. С тех пор, как в 2010 году были сформулированы ее цели, обрабатывающая промышленность работала над использованием автоматизации в стремлении к следующему уровню эффективности, обеспечиваемому технологиями Индустрии 4.0 и Промышленного Интернета вещей (IIoT).

Некоторые организации уже добились значительного прогресса в создании этих мощных связанных систем на своих объектах. Кроме того, многие новые объекты внедряют связанные технологии на этапе планирования, еще до установки активов.

По данным исследования, проведенного компанией McKinsey.

Между тем, многие организации все еще испытывают трудности с работой в рамках устаревшей инфраструктуры, чтобы поддерживать новые и меняющиеся требования, на которые они никогда не были рассчитаны. Еще больше усложняет ситуацию то, что старые предприятия часто испытывают трудности с преодолением раздробленности, организационных разрозненностей и укоренившихся рабочих привычек, которые могут препятствовать внедрению IIoT.

Для более старых предприятий, которые сталкиваются с этими проблемами, эта статья предоставит подробный обзор того, почему контроль состояния — это лучший способ для производственных предприятий достичь целей эффективности, обещанных Индустрией 4.0.

Каковы преимущества Индустрии 4.0?

Среды Индустрии 4.0 связаны между собой хребтом взаимосвязанных систем, образуя интеллектуальную сеть машин и процессов. Представьте себе цифровой слой над механическими и человеческими операциями, который постоянно контролирует, интерпретирует, сообщает и, в некоторых случаях, направляет действия физического машинного слоя.

Хотя система диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) уже делает что-то из этого, как и отдельные машины производителей оригинального оборудования (OEM) и многие другие замкнутые системы, Индустрия 4.0 бросает нам вызов рассматривать эти системы с точки зрения ценности их эксплуатационных данных. Эти данные необходимы для преобразования активов завода из отдельных систем в общую связанную структуру, которая выходит за рамки системы управления производством (MES) и управления активами предприятия (EAM).

Ранние последователи подхода Industry 4.0, такие как логистика и управление цепочками поставок, уже доказали преимущества. Пришло время и другим областям завода принять мышление «Умной фабрики».

Мониторинг состояния, профилактическое обслуживание и Индустрия 4.0

Для обслуживания, Индустрия 4.0 обещает обеспечить более высокую окупаемость инвестиций (ROI), чем когда-либо прежде, предоставляя группам обслуживания информацию в режиме реального времени о состоянии и производительности активов, чтобы они могли более эффективно планировать и сосредоточивать задачи обслуживания там, где они действительно нужны. Это то, что известно как обслуживание на основе состояния, и оно опирается на мониторинг состояния в режиме реального времени с помощью подключенных датчиков.

Мониторинг состояния — это процесс мониторинга ключевых данных о состоянии активов, таких как уровни вибрации или температура, с помощью датчиков или систем, чтобы отслеживать предстоящие отказы оборудования. Мониторинг состояния в реальном времени — это мощная технология Industry 4.0, популярность которой только растет: 48% предприятий уже используют преимущества подключенных устройств для улучшения своих программ технического обслуживания, а 30% изучают эту возможность, согласно исследованию 2021 года, проведенному Завод Инжиниринг.

Рассматривать: Какие данные необходимы для создания цифровой картины здоровья растений в реальном времени? Откуда берутся эти данные? Что нам нужно с ними сделать, чтобы они стали действенными? Для операций цель состоит в том, чтобы радикально улучшить видимость здоровья машин с достаточной историей данных и вычислительной мощностью ИИ для получения информации о техническом обслуживании и надежности растений.

Индустрия 4.0 помогает компаниям отказаться от устаревшего реактивного обслуживания и перейти к профилактическому обслуживанию. Прогностическое обслуживание использует данные мониторинга состояния и алгоритмы машинного обучения для прогнозирования потребностей в обслуживании с целью предотвращения непредвиденных отказов.

Много лет назад режим технического обслуживания 80/20 считался идеальным — 80% запланированных работ по календарю и 20% оперативного корректирующего обслуживания. Но вчерашние лучшие практики не перенесут нас в завтрашний день. Со временем мы поняли, что техническое обслуживание по календарю может представлять риск. Затянут ли этот болт? Правильно ли закуплены расходные материалы? Была ли смазка выполнена идеально? Более того, при использовании календарного подхода деньги на техническое обслуживание часто перерасходуются в одних областях и недорасходуются в других.

Все больше организаций теперь отдают предпочтение прогнозируемому подходу, ориентированному на активы, — тогда средства на техническое обслуживание тратятся только там, где они действительно необходимы. Группа СХП В 2018 году было установлено, что 91% предприятий сокращают время ремонта и незапланированные простои, инвестируя в предиктивное обслуживание.

Технологии и процессы Индустрии 4.0 направлены на минимизацию незапланированных аварийных ситуаций, связанных с техническим обслуживанием, и на повышение эффективности инвентаризации, труда и ремонта с учетом состояния оборудования.

Почему мониторинг состояния является основой Индустрии 4.0

Эффективный план мониторинга состояния — это важный шлюз для реализации новой бизнес-ценности в рамках Industry 4.0. Ключом к успешно развернутому плану мониторинга состояния является подключение к данным — поток данных от монитора к программным системам группы технического обслуживания. Это также самая сложная часть для правильной реализации. Аналитические решения настолько сложны, насколько их бэкэнд данных может поддерживать. Другими словами, объем и качество доступных данных повлияют на эффективность плана мониторинга состояния.

Достижение преимуществ профилактическое обслуживание требует достаточной системы сбора данных, способной контролировать наиболее важные активы завода и получать эти значимые данные там, где они должны быть. Таким образом, автоматизация сбора данных часто является наиболее реалистичным способом для операционной группы двигаться вперед. Многие команды сообщают:

• Слишком много активов для обслуживания
• Нехватка экспертов по надежности активов
• Переход от экспертов к обобщенным членам команды
• Нехватка времени

Все эти проблемы эффективно решаются высококачественной системой мониторинга состояния. Обычно команды получают наибольшую выгоду от подхода, ориентированного на активы, когда данные собираются и организуются специально для предоставления информации о состоянии активов. Датчики должны отслеживать сигнатуры вибрации, температуры и мощности для 20% наиболее важных активов завода.  

Многие заводы также отдают приоритет развертыванию мониторинга состояния на оборудовании, которое слишком опасно для стандартных процедур проверки и слишком критично, чтобы неожиданно выйти из строя: насосы в труднодоступных местах, зоны, подверженные опасным температурам, потолочные вентиляторы, застрявшие в воздуховодах, и вентиляторы с ременным приводом с защитными кожухами, препятствующими доступу к подшипникам. Установка мониторинга состояния на этих системах улучшает условия охраны труда и техники безопасности и предоставляет количественные данные о риске повреждения и, в конечном итоге, предотвращает простои.

Системная интеграция обеспечивает коммуникацию между активами и командами

Сами по себе данные мониторинга состояния неполны. Они не знают, когда актив последний раз обслуживался или какие действия были выполнены, или когда наступает следующий срок обслуживания. Они не видят историю отказов актива, какие детали необходимы для выполнения конкретных работ и есть ли эти детали в наличии.

Итак, как только соответствующие данные собраны, система должна направить их на платформу, где они могут быть агрегированы и интегрированы с данными из других систем. Там их можно будет сравнить с показателями отказа машины. Чем больше мы можем увидеть заранее, тем лучше мы можем подготовиться, чтобы избежать отказа машины.

Непрерывный мониторинг должен сочетаться с тщательно подобранной историей активов, а также конкретными данными о времени работы и отказах, чтобы создать план обслуживания на основе состояния. Технические специалисты уведомляются, когда состояние актива меняется, и работа расставляется по приоритетам на основе состояния актива в реальном времени.

Эффективные системы мониторинга состояния должны включать:

• Подключение данных: Данные объединяются в пригодное для использования состояние и сохраняются в доступном месте.
• Возможности подключения системы: Интеграция данных о состоянии активов с соответствующими системами, используемыми бригадами по техническому обслуживанию
• Связь с командой: Весь персонал имеет доступ к информации об активах, что позволяет более эффективно выполнять действия по техническому обслуживанию.

Визуализация дорожной карты к Индустрии 4.0

Многие операции начинаются с мониторинга состояния – он становится их базой для непрерывного прогресса в направлении связанных систем. Если вы сталкиваетесь с проблемами интеграции или бюджетными ограничениями, следуйте классической пилотной модели – сосредоточьтесь на осуществимых проектах, которые решают неотложные потребности с видимыми выгодами. Будьте избирательны и старайтесь избегать предвзятых мнений.

Вот три ключевых принципа достижения прогресса:  

1. Сосредоточьтесь на факторах стоимости

• Думайте о ценностях в ретроспективе, а не о технологиях в перспективе, и сосредоточьтесь на ключевых факторах ценности, характерных для конкретной отрасли.
• Разработайте убедительное видение и вдохновите организацию с помощью пилотов маяков.

2. Мобилизация организации

• Управляйте трансформацией сверху с четким контролем над бизнесом.
• Быстро зафиксируйте конечные выгоды, чтобы как можно раньше доказать их ценность.
• Развивайте высокогибкую культуру.
• Создайте кросс-функциональную команду, представляющую различные отделы и подразделения.

3. Инновации в инфраструктуре

• Определите комплексный целевой технологический стек на основе тщательного анализа текущего положения дел.
• Выберите путь перехода и активируйте его локально, прежде чем масштабировать его глобально.

Начните с малого, чтобы быстро масштабироваться

Начните с малого. Ограниченная группа, обученная основным аспектам Индустрии 4.0 и мониторингу состояния, будет иметь большое значение для развития внутренней поддержки в направлении подключенной системы.

Вы можете легко продемонстрировать эффективность Индустрии 4.0, установив измеримые цели проекта, которые немного превышают то, что могут достичь существующие процессы. Убедитесь, что высшее руководство полностью поддерживает проект, и если есть какие-либо сомнения, сделайте все возможное, чтобы привлечь их в качестве драйверов и претендентов.

Движение к Индустрии 4.0 указывает на бесконечные возможности. Технологии объединяются: датчики, сети и вычислительная мощность совершенствуются, а цены снижаются.

Теперь команды могут реально масштабировать свою программу мониторинга состояния за пределы своих 20% лучших активов на следующий уровень операций, используя свои первоначальные инвестиции для гораздо большей отдачи. Прежде чем вы это осознаете, мы будем говорить о мониторинге состояния на уровне всего завода, поддерживая еще более высокий уровень связи.