Новые подходы к мониторингу состояния в отраслях обрабатывающей промышленности
Роберт Шмаус
В непрерывном производстве обеспечение минимальных перерывов в производстве имеет решающее значение для общего успеха предприятия.
Почти каждая машина, задействованная в производстве, рассчитана на круглосуточную работу без перерывов. По крайней мере, в теории. В реальности случаются неожиданные остановки, и операционные команды прилагают все усилия, чтобы они были как можно более короткими и редкими. Существуют различные подходы и стратегии обслуживания, помогающие предотвращать и уменьшить незапланированные простои, но не все из них применимы для каждой машины или полностью эффективны для обеспечения бесперебойной работы.
Некоторые из самых успешных команд используют техническое обслуживание по состоянию для непрерывного анализа комбинации параметров состояния машины в критических точках производственного процесса. Эта стратегия включает сбор значительных данных, от типов машин и режимов отказов до обратной связи по работе оборудования и требуемых человеческих ресурсов с определенным уровнем квалификации и т. д. Среди всех различных работающих машин некоторые имеют решающее значение для производства, а другие — менее. Но каждая машина требует некоторого вмешательства в какой-то момент, поскольку использование и износ в конечном итоге приводят к отказам.
Многие растения используют комбинацию стратегии обслуживания по всему их инвентарю активов. Они делают это, чтобы сбалансировать интенсивность мониторинга и измерения с критичностью машины и соответствующего процесса. Ниже приведена разбивка четырех распространенных стратегий, за которой следует подробный обзор стратегии онлайн-мониторинга состояния.
Сегодня реализованы четыре стратегии технического обслуживания
- Техническое обслуживание при поломках. Эта простая стратегия следует модели «используй, пока не сломается без вмешательства». Единственное преимущество этой стратегии обслуживания заключается в том, что не требуется никаких инвестиций для продления срока службы машины. Недостатками являются незапланированные сбои, ресурсы и затраты на рабочую силу в рамках модели 24/7, большой запас запасных частей и более длительные перерывы в производственных процессах для расследования инцидентов. Интересно, что техническое обслуживание при поломках может быть поддержано на пользу площадки для «заменяемых» типов машин, если машина контролируется и надвигающаяся поломка распознается вовремя, чтобы спланировать замену.
- Профилактика. Также известно как повременное обслуживание, профилактическое обслуживание включает запланированные остановки и обещает меньше отказов машин. Но недостатки все еще преобладают: слишком много предотвратимых ремонтов, и детали заменяются до их реального окончания срока службы, что увеличивает расходы. Значительные отказы все еще могут происходить при стратегии обслуживания на основе времени, либо потому, что интервалы обслуживания не откалиброваны правильно в соответствии с жизненными циклами машин, либо из-за неспособности обнаружить быстро прогрессирующую проблему или неизбежное случайное событие.
- Профилактическое обслуживание. Эта стратегия подразумевает планирование остановок для технического обслуживания в соответствии с состоянием машины, а не путем планового или периодического вмешательства. Предиктивное обслуживание позволяет команде использовать весь срок службы компонентов машины и снижает запасные части, поскольку большинство ремонтов планируются. Благодаря расширенному обнаружению неисправностей ремонт выполняется до того, как произойдет более обширный ущерб, а незапланированные простои случаются гораздо реже. Единственным реальным недостатком этой стратегии обслуживания является опыт и временные затраты, необходимые для осмотра машин и интерпретации результатов.
- Мониторинг состояния. В рамках стратегии мониторинга состояния команда отслеживает различные параметры или показатели работоспособности на критических машинах и следит за изменением тенденций. Если, например, значения вибрации такие же, как обычно, работоспособность машины, скорее всего, стабильна, и никаких дальнейших действий не требуется. Но если уровни вибрации увеличиваются, а значения измерений превышают пределы или пороги тревоги, команда должна вмешаться с дальнейшей проверкой и анализом, чтобы определить первопричину. После диагностики проблемы команда может более внимательно следить за этой машиной, пока планируется ремонт, чтобы избежать повреждения. Также известно как r (RCM) эта стратегия охватывает профилактическое обслуживание и необходимые действия по выполнению корректировок на машинах, такие как балансировка и выравнивание машины.
Сбор измерений для мониторинга состояния
Полный спектр обслуживание, ориентированное на надежность использует пять или более методов измерения для оценки состояния машины: анализ масла, ультразвук, вибрация, термография и испытание двигателя. Персонал завода может собирать данные вручную с помощью портативных инструментов проверки или автоматизировать части сбора данных с помощью онлайн. Многие заводы используют обе практики в сочетании.
Онлайн-системы мониторинга состояния обычно включают датчики, установленные на машинах, метод подключения (кабельный или беспроводной) и программное обеспечение для анализа данных. Датчики собирают данные о состоянии машины, а программное обеспечение обеспечивает различные уровни сигнализации, трендов и визуальных эффектов для поддержки дальнейшего исследования. Некоторые системы даже предоставляют рекомендуемые следующие шаги. Различные уровни онлайн-систем CM могут подходить для разных типов машин в зависимости от требований к состоянию. Насос или вентилятор можно охватить простой онлайн-системой CM, тогда как более сложные машины с переменными скоростями и нагрузками, например, требуют более сложного мониторинга.
Почему именно системы онлайн-мониторинга состояния?
Для критически важных для производства машин часто требуется специализированный подход к мониторингу. Одним из основных преимуществ онлайн-системы CM является то, что она постоянно собирает данные и ищет изменения. Онлайн-система CM может быстро обнаруживать небольшие изменения и, если пределы превышены, уведомлять команду. Если состояние отказа развивается быстро и повреждение потенциально близко, онлайн-система CM, которая замеряет показатели работоспособности в течение нескольких минут или часов, будет намного эффективнее, чем привлечение человека для личного мониторинга машины. Аналогичным образом, отслеживание доступности точек измерения или изменений в процессе гораздо более осуществимо для команд, использующих онлайн-систему CM, чем ручные методы измерения.
Пример критической машины: вертикальные валковые мельницы
Вертикальные валковые мельницы (ВВМ) являются классическим примером критической для производства машины. Если эта машина перестает работать без предупреждения, это нарушает весь остальной производственный процесс. Если одна из двух имеющихся ВВМ на заводе перестает работать, это снижает производительность вдвое. К этому следует добавить, что многие отрасли промышленности стремятся к меньшему количеству более крупных машин.
Например, цементная промышленность теперь часто использует одну большую мельницу вместо двух VRM, работающих параллельно. Типичные проблемы VRM включают отказы редукторов, такие как проблемы с зацеплением шестерен, сломанные зубья и проблемы с подшипниками. Если эти проблемы обнаружены на ранней стадии, детали можно заказать. Некоторые сменные детали можно держать на складе, но не редуктор; это слишком дорого. Если редуктор выходит из строя, все производство останавливается, а доставка замены может занять полгода.
Итог: вам нужна онлайн-система CM, разработанная для определения конкретных режимов отказа машины. Она будет собирать данные VRM о сигналах процесса, температурной вибрации и, возможно, измерениях крутящего момента.
Дополнение специалистов по машинам мониторингом данных
Удаленный мониторинг и хранение данных повышают ценность внутренних специалистов по оборудованию, которые, скорее всего, работают не покладая рук и несут ответственность за круглосуточную бесперебойную работу.
На некоторых объектах не хватает персонала для поддержания надежной программы прогнозирования. Другие испытывают временную нехватку навыков, когда их старший сотрудник покидает команду прогнозирования обслуживания или компанию. Частью ответа в любой из этих ситуаций может быть удаленный мониторинг, хотя не стоит ожидать, что вы покроете 100% потребности с помощью онлайн-измерений системы CM.
Также доступны услуги онлайн-мониторинга, при этом внешние эксперты отслеживают данные, предоставляют рекомендации, обучение и отчеты.
Интеллектуальная архитектура потока данных
Система мониторинга состояния имеет два потока данных: данные, полученные от датчиков и других входных данных системы, и связь между системой и ее пользователями посредством уведомлений, электронной почты и других соединений.
Проводная онлайн-система CM имеет собственный настраиваемый IP-адрес, который превращает систему в сетевой элемент, который можно настроить внутри завода через Ethernet и пользователя. Беспроводные системы обычно подключаются локально или через публичное облако.
Так как это несколько устарело, в качестве альтернативы, покажите ОМНИТРЕНД® база данных пример
После настройки системы мониторинга состояния она будет работать независимо как автоматизированный диагностический «робот». Система собирает и отправляет данные измерений через Ethernet или беспроводную связь на программную платформу, которая добавляет их в базу данных измерений. Данные из систем SCADA или параметры, принятые от ПЛК, часто могут быть интегрированы в архитектуру системы CM. Для многосайтового сценария данные измерений могут быть направлены в удаленную (и централизованную) базу данных, которая автоматически распознает «отправителя» и сортирует измерения по соответствующему месту измерения и задаче измерения.
Несколько пользователей могут получить доступ к этой базе данных для просмотра результатов измерений, анализа данных, составления отчетов и т. д. Некоторые команды могут также захотеть поделиться данными о состоянии машины и отчетами с производителем оригинального оборудования, особенно в течение гарантийного периода.
Заключение
Для критически важных для производства машин существует множество причин добавить онлайн-мониторинг состояния к общей стратегии поддержания надежности.
Некоторые аспекты онлайн-системы CM могут оказаться даже проще, чем запуск обычной программы предиктивного обслуживания, поскольку управление данными уже включено. При этом ничто не заменит экспертизу специалистов по машинам и их знание режимов отказов.
Возврат инвестиций (ROI) для онлайн-системы CM обычно достигается при первом обнаружении индикатора отказа, на выявление которого в противном случае потребовалось бы больше времени, или, если бы он не был обнаружен, это привело бы к незапланированному техническому обслуживанию и производственным потерям.
Онлайн-системы CM представляют собой экономически эффективные и надежные инструменты для мониторинга состояния критически важных производственных активов и повышения доступности производства на предприятиях.
