Почему мониторинг состояния имеет ключевое значение для промышленного производства

Оптимизация производства имеет решающее значение для общего успеха промышленных производственных предприятий.

Многие машины, задействованные в производстве, теоретически рассчитаны на круглосуточную работу без перерывов. В реальности случаются непредвиденные простои, и операционные команды прилагают все усилия, чтобы они были как можно более короткими и редкими. Различные подходы и стратегии обслуживания Существуют методы, помогающие предотвратить и смягчить незапланированные простои, но не все из них применимы для каждой машины или полностью эффективны для увеличения времени безотказной 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 данных с мониторинг состояния (СМ).

Многие заводы используют комбинацию стратегий обслуживания по всему инвентарю активов. Они делают это, чтобы сбалансировать интенсивность мониторинга и измерения с критичностью машины и соответствующего процесса.

Ниже приведено описание четырех распространенных стратегий, а затем подробно рассматривается мониторинг состояния проводных сетей.

Сегодня реализованы четыре стратегии обслуживания

1. 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.
2. Профилактика. Также известное как обслуживание по времени, профилактическое обслуживание включает запланированные остановки и обещает меньше отказов машины. 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 по времени, либо потому, что интервалы обслуживания не откалиброваны правильно в соответствии с жизненными циклами машины, либо из-за неспособности обнаружить быстро прогрессирующую проблему или неизбежное случайное событие.
3. Профилактическое обслуживание. Эта стратегия подразумевает планирование остановок на техническое обслуживание в соответствии с состоянием машины, а не плановым или периодическим вмешательством. Прогностическое обслуживание позволяет команде использовать весь срок службы компонентов машины и сокращает запас запасных частей, поскольку большинство ремонтов запланировано. Благодаря расширенному обнаружению отказов 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.
4. Техническое обслуживание по состоянию. Используя стратегию технического обслуживания, основанную на состоянии, команда использует контроль состояния для измерения различных параметров или показателей работоспособности на критических машинах и наблюдения за меняющимися тенденциями. 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.

Сбор измерений для мониторинга состояния

Полный спектр обслуживания, ориентированного 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 проводных соединений. Многие заводы используют обе практики в сочетании.

Проводные системы мониторинга состояния, также называемый онлайн-мониторингом состояния, обычно включает 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 дальнейшие 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 проводные системы 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 проводная 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 состояния

Удаленный мониторинг состояния и хранение данных повышает ценность внутренних специалистов по оборудованию, которые, вероятно, перегружены 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 ситуаций может быть удаленный мониторинг, хотя не стоит ожидать, что вы покроете 100% потребности с помощью измерений системы онлайн-мониторинга состояния.

Также доступны услуги онлайн-мониторинга, при этом внешние эксперты отслеживают данные, предоставляют рекомендации, обучение и отчеты.

Архитектура интеллектуального 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.

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 мониторинга состояния. 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.

Мониторинг состояния: важная тактика для менеджеров по техническому обслуживанию промышленного оборудования

Для критически важных для производства машин существует множество причин включить мониторинг состояния в общую стратегию обеспечения надежности.

Некоторые аспекты системы мониторинга состояния 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) в систему CM обычно достигается при первом обнаружении индикатора неисправности, на выявление которого в противном случае потребовалось бы больше времени, а если бы он не был обнаружен, это привело бы к незапланированному техническому обслуживанию и производственным потерям.

Системы мониторинга состояния представляют собой экономически эффективные и надежные инструменты для мониторинга состояния критически важных производственных активов и повышения доступности производства на предприятиях.