Condition Monitoring » Spremljanje stanja stroja
Objavljeno: 25. september 2023 | Čas branja: 7 minut
Ne glede na to, ali gre za veliko korporacijo, srednje veliko podjetje ali majhno podjetje, vsakdanja proizvodnja za zaposlene predstavlja ogromne izzive. Poleg realne ocene trga in načrtovanja prodaje mora proizvodnja teči nemoteno. Še posebej, ko je povpraševanje veliko.
Zato so nepredvideni izpadi proizvodnje absolutna skrb za odgovorne. Navsezadnje je treba upoštevati dobavne roke in dostaviti obljubljene količine. Čeprav ima veliko podjetij celovito načrtovanje proizvodnje, nenadnih izpadov strojev in proizvodnih linij vsekakor ni mogoče izračunati. Ali pa morda je?
Seveda lahko pri načrtovanju dovolite nekaj "pavze" med opravili zaradi morebitnega vzdrževanja. Toda zaradi tega trpita učinkovitost in donosnost, česar si na koncu ne more privoščiti nobeno podjetje. Veliko boljša rešitev bi bilo spremljanje stanja (CM). Naš vodnik pojasnjuje, kaj pomeni rešitev za spremljanje stanja, kako deluje in kakšne koristi prinaša.
Pogonski sistem, proizvodni stroj ali celotna procesna linija imajo vedno eno skupno stvar, ne glede na njihove različne funkcije: za izpolnitev zahtevane naloge mora veliko število različnih komponent brezhibno delovati skupaj. In bolj kot so delovni procesi zapleteni, bolj pomembno je, da operativno osebje nenehno preverja, ali pravilno delujejo. Pri tem lahko izkušeni delavci na podlagi zvokov delovanja pogosto ugotovijo, ali stroj, za katerega skrbijo, deluje pravilno ali je z njim kaj narobe. Zaznajo že najmanjša odstopanja in lahko posredujejo v zgodnji fazi, da preprečijo resne poškodbe in izpade.
Vendar to zahteva leta izkušenj. Poleg tega ljudje, ki upravljajo stroje, ne opazijo zlahka vseh sprememb. Še posebej, ko gre za električne parametre, ki se spreminjajo oziroma spreminjajo zelo počasi. V tem primeru je lahko v pomoč spremljanje stanja, kot je natančna elektronska kontrola parametrov.
V ta namen so stroji in obrati opremljeni s široko paleto senzorjev, ki nenehno beležijo vse parametre, pomembne za delovanje. Z njihovo pomočjo je mogoče zgodaj in zanesljivo zaznati tudi počasne spremembe ali neopazna povečanja porabe energije.
Da bi lahko opravili pomembno spremljanje zdravja, je treba razjasniti nekatera vprašanja, da se lahko hitro izvede.
Obseg uporabe in izmerjene spremenljivke
Spremljanje stanja strojev in inštalacij zahteva predhodno načrtovanje. To je posledica dejstva, da je celovit nadzor vseh strojev in inštalacij, tudi gradbenih tehnologij, vsekakor zelo drag.
Zaradi tega je potrebno spremljanje stanja izvajati na tistih sistemih, ki igrajo pomembno vlogo pri konkurenčnosti podjetja.
Nato morate natančno določiti, katere fizične odvisnosti so pomembne in katere je treba zabeležiti na ustreznih strojih.
Zunanji dejavniki
Pri nadzoru stroja je treba upoštevati tudi zunanje vplive. V nasprotnem primeru lahko viličar, ki mimo pelje v bližini, zelo hitro povzroči nepravilno merjenje senzorja tresljajev ali prekoračitev dovoljenih meja.
Montaža senzorjev
Nato v skladu s temi specifikacijami izberite ustrezne senzorje.
Senzorje je mogoče povezati z evalvacijsko enoto prek kabla (PLC in vodilo) ali brezžično (radijsko omrežje, prehod v oblaku, oblak ali IoT).
Vendar pa je treba skrbno razmisliti o izbiri in namestitvi senzorjev.
Navsezadnje kablov ni vedno mogoče položiti brez težav, zanesljive radijske povezave v industrijskem okolju pa lahko postanejo pravi izziv.
Prikaz merilnih vrednosti
Zabeležene vrednosti senzorjev bi morale biti nato jasno prikazane na armaturni plošči, tako da jih lahko odgovorni pravilno interpretirajo.
Če so definirani "normalni" parametri delovanja in so dovoljene meje natančno določene, se programska oprema lahko obnaša kot nekdo, ki ima izkušnje z upravljanjem stroja ali naprave.
Že majhna odstopanja od standardnih vrednosti povzročijo povratno informacijo, ki omogoča nadaljnje ukrepanje.
Vrednotenje podatkov
V idealnem primeru spremljanje stanja poteka v tesnem sodelovanju z lastnikom proizvodnega obrata. Na ta način lahko zagotovi podporo pri konfiguraciji sistema, ko je to potrebno, in nato dostopa do trenutnih operativnih podatkov med oddaljenim vzdrževanjem. Vendar je v tem primeru treba zagotoviti zadostno varnost podatkov.
Shranjevanje podatkov poleg spremljanja trenutnih operativnih podatkov zagotavlja tudi dolgoročno vpogled v parametre stroja. To pomeni, da je mogoče tudi počasne spremembe nastavitev zaradi obrabe posameznih komponent zanesljivo zabeležiti in sprožiti potrebna servisna dela.
Povzetek glavnih skupin
Za boljši pregled smo povzeli najpomembnejše skupine CM:
Senzorska tehnologija:
Senzorji beležijo določene merjene spremenljivke in jih pretvarjajo v električni signal. Senzorji, ki so na voljo so: tokovni senzorji, napetostni senzorji, senzorji sile, senzorji vibracij, senzorji razdalje, senzorji hitrosti, senzorji temperature, senzorji tlaka ter senzorji nivoja in bližinska stikala.
Omrežje:
Senzorji so povezani s sistemom za nadzor stanja preko obstoječega industrijskega omrežja na lokaciji. Lahko je žično ali brezžično, pri čemer imajo izkušeni serviserji prednost žično različico zaradi varnosti.
Condition Monitoring System:
CMS je jedro in kot enota za fizično vrednotenje skrbi za natančno zbiranje podatkov in shranjevanje izmerjenih vrednosti. Poleg tega sistem za spremljanje stanja omogoča praktičen prikaz na različnih končnih napravah.
Condition Monitoring Software:
Poseben program za prikaz, analizo in shranjevanje senzorskih podatkov. Medtem ko so bile v preteklosti za shranjevanje podatkov prednostne interne (on-premises) rešitve, postajajo IoT in storitve v oblaku ter spletno spremljanje omrežnega stanja vedno bolj priljubljeni. Vse v skladu s trendom industrije 4.0.
Z nenehnim primerjanjem dejanske vrednosti s ciljno vrednostjo lahko jasno ugotovite trenutno stanje na primer proizvodnega stroja.
Natančna diagnoza rezultatov primerjave stanja omogoča razvoj priporočil za preventivne vzdrževalne ukrepe. To je še toliko bolj pomembno, ker pri vsakodnevni uporabi veliko strojev deluje na mejah svojih zmogljivosti.
Pogosto obrati obratujejo 24 ur na dan, da ohranijo proizvodnjo. Nepredvideni izpadi zelo hitro privedejo do resnih zapletov, ki jih je mogoče dokončno odpraviti le s povečanjem obsega dela in stroškov.
Bolje bi bilo, če bi škodo odkrili v zgodnji fazi. To so prednosti spremljanja stanja.
Prednosti Condition Monitoring
Ustrezno spremljanje stroja
S prikazom vseh trenutnih parametrov imajo osebe, odgovorne za delovanje, vedno vse informacije o trenutnem stanju določenega stroja. Tudi brez obsežnega splošnega tehničnega znanja lahko zdaj takoj prepoznajo, ali naprava deluje brez težav ali je treba na določenem področju ukrepati.
Zgodnje odkrivanje napak
Tudi če se zdi, da sistem deluje brezhibno, lahko povečana poraba toka pogona pomeni, da je mehanika naprave prepočasna. Tudi kratke prekinitve so zanesljivo zabeležene in shranjene za kasnejše odpravljanje težav. To pomeni, da se lahko potrebna servisna dela opravijo, preden pride do resne okvare.
Temeljita analiza napak
Odpravljanje težav s kompleksnim sistemom je lahko dolgotrajno, ker ni vedno mogoče jasno določiti vzroka okvare. Pri nekaterih okvarah tudi ni jasno, ali gre za mehansko ali električno okvaro. V tem primeru so shranjene vrednosti meritev dragocena pomoč servisnemu osebju.
Optimizacija servisnih intervalov
Stalno spremljanje zelo hitro pokaže, kje sistem zahteva povečano vzdrževanje in kdaj vzdrževalni intervali niso tako dolgi. Zahvaljujoč MRO, ki je individualno prilagojen sistemu, je servisno delo omejeno na potrebni minimum, ne da bi pri tem ogrozili celotno stanje sistema.
Zmanjšanje izpadov
Spremljanje stanja omogoča prediktivno vzdrževanje, kar bistveno zmanjša okvare in s tem povezane izpade. Končno to vodi do boljših stopenj izkoriščenosti proizvodnje. Investicija se zato hitro povrne.
Tudi če Condition Monitoring Systeme (CMS) zahteva nekaj naložb in strokovnega znanja, se mu na dolgi rok ni mogoče odpovedati. Gospodarske koristi stalnega spremljanja stanja med obratovanjem in s tem povezanega prediktivnega vzdrževanja so nedvomne. Poleg tega brezhibno spremljanje stanja omogoča načrtovanje in s tem optimizacijo stroškov vzdrževanja. Prihodnja servisna dela je mogoče načrtovati vnaprej in jih izvajati med občasnimi izpadi.
Zaradi tega so nove instalacije, stroji in sistemi že tovarniško opremljeni z zahtevano senzorsko tehnologijo ali potrebnimi vmesniki.
Posodobitev obstoječih obratov, znanih tudi kot degradirane tovarne, je tudi stroškovno učinkovita. Navsezadnje vzdrževanje ali popravilo le po potrebi, ki se izvaja le v primeru nenačrtovanih izpadov, pravzaprav ne prispeva k zanesljivosti proizvodnje.
Poleg tega je preventivno vzdrževanje po načrtu vzdrževanja, kot se je pogosto izvajalo v preteklosti, vedno bolj neekonomično, saj se po nepotrebnem menjajo komponente in maziva, ki so večinoma še v dobrem stanju.
Tematika zdravstvenega nadzora je poleg digitalizacije in omrežij eden temeljnih elementov razvojne faze industrije 4.0. Glede na to, da zgoraj naštete prednosti govorijo same zase, je CM absolutno ključna tehnologija. Vendar spremljanje stanja ne ščiti pred nenadnimi dogodki. Do teh lahko pride zaradi nenadnega zloma orodja zaradi napake v materialu. Po drugi strani pa je poraba materiala vsekakor predmet CM z beleženjem vrednosti obremenitve in delovnih ciklov.
Pomembni so tudi pravilno nastavljeni in definirani parametri delovanja. Zlasti v primeru sistemov za naknadno vgradnjo, kjer se je zaradi pomanjkanja proizvajalčevih specifikacij treba zanašati na empirične vrednosti, preizkušene na terenu, je pomembno določiti ustrezne mejne vrednosti. Če so tolerančne vrednosti nastavljene prenizko, bodo nepotrebna in lažna sporočila o napakah samo motila operativni proces. Če so mejne vrednosti nastavljene previsoko, se lahko alarm sproži prepozno.
Drugo pomembno vprašanje je velika količina občutljivih podatkov, ki se zagotovo kopičijo. Za njihovo uporabo morate dodeliti jasne pravice dostopa in zagotoviti, da nepooblaščene osebe ne morejo dostopati do podatkov, medtem ko so shranjeni. To je še posebej pomembno, ko se spremenijo podružnice podjetja. Bistvenega pomena je uporaba in spremljanje skupnih tehnologij šifriranja za prenos podatkov.