Każda awaria maszyny lub przestój z powodu wymaganej konserwacji oznacza wymierną stratę. Nie chodzi tutaj jedynie o koszt prac naprawczych i części zamiennych, ale raczej o przychód tracony w każdej minucie bezczynności linii produkcyjnej. Inwestycja w predykcyjne utrzymanie ruchu może naprawdę okazać się strzałem w dziesiątkę, dzięki możliwości wykrywania zagrożeń maszyny jeszcze przed wystąpieniem problemu. Predykcyjne utrzymanie ruchu nie tylko zapobiega przestojom w produkcji, ale ponadto wydłuża okres eksploatacji maszyny, a nawet otwiera nowe możliwości biznesowe.
W maszynach ze wstęgą ciągłą, jak te stosowane w drukarstwie i pakowaniu, arkusz materiału jest prowadzony przez labirynt rolek. Niewyważenie mechaniczne lub zwiększone tarcie łożyska w jednej z tych rolek może spowodować niekontrolowane drgania, które zakłócają naprężenie wstęgi w całej maszynie. Ma to negatywny wpływ na jakość produktu i może nawet całkowicie zatrzymać ruch maszyny. Skutecznym sposobem na uniknięcie takich sytuacji jest system predykcyjnego utrzymania ruchu, który potrafi wykryć potencjalne usterki przed ich wystąpieniem. Brak wyważenia lub zużycie łożysk jest w porę wykrywane, co pozwala zaplanować niezbędne naprawy zanim awaria rolki spowoduje zatrzymanie maszyny. Przecież bez prawidłowo działających maszyn i urządzeń nie można marzyć o osiąganiu celów finansowych.
Zapomnij o przestojach
Predykcyjne utrzymanie ruchu bazuje na różnych danych pozyskiwanych z maszyny. Dane zbierane w procesie ciągłego monitorowania stanu są analizowane i oceniane tak, aby system predykcyjnego utrzymania ruchu mógł dokładnie obliczyć prawdopodobieństwo wystąpienia określonych zdarzeń. „Predykcyjne utrzymanie ruchu nie tylko zmniejsza koszty, ale także pomaga zmaksymalizować wydajność, gdyż komponenty wymienia się, zanim zaczną negatywnie wpływać na wydajność maszyny” – wyjaśnia Martin Staudecker, ekspert ds. rozwoju oprogramowania w obszarze sterowania w pętli zamkniętej w firmie B&R.
Predykcyjne utrzymanie ruchu to jednak o wiele więcej, niż tylko monitorowanie zachowania pojedynczej rolki. System zapewnia kompleksowy wgląd w stan całej maszyny i prognozuje prawdopodobieństwo awarii wielu komponentów. Umożliwia rejestrację prędkości obrotowej silnika, poziomu hałasu i temperatury, a także wykrywanie we wczesnym stadium wszelkich nietypowych wibracji lub niewyważenia mechanicznego. Możliwe jest również przeprowadzenie szczegółowej analizy drgań określonych elementów narażonych na zużycie.
Inteligentne algorytmy analizy
Pierwszym krokiem na drodze do sporządzenia rzetelnej charakterystyki stanu maszyny jest zebranie jak największej ilości danych i ocena ich za pomocą inteligentnych algorytmów analizy. Im więcej jest danych, które system przetwarza, tym skuteczniej może wykryć potencjalne usterki przed ich wystąpieniem. „Oznacza to jednak konieczność stworzenia systemu, który będzie w stanie przechowywać i analizować ogromne ilości danych”. Oprócz danych o stanie samej maszyny, predykcyjne utrzymanie ruchu może również wykorzystywać parametry otoczenia, takie jak temperatura i wilgotność. Dane te muszą być również włączone do analizy w celu zapewnienia maksymalnej wiarygodności prognoz.
System predykcyjnego utrzymania ruchu B&R wykorzystuje do monitorowania stanu specjalne moduły I/O w połączeniu z zaawansowanymi algorytmami analizy z zestawu narzędzi technologii mapp. Łatwe do skonfigurowania moduły monitorowania stanu wskazują obszary, w których może być wymagana obsługa techniczna. Cechą wyróżniającą moduły B&R jest wbudowana funkcja analizy drgań. Dane otrzymane z modułów monitorowania stanu można łatwo przygotować i wykorzystać do optymalizacji istniejących procesów. Jako część rodziny sterowników X20 firmy B&R, moduły te są w pełni kompatybilne z każdą topologią sterowania maszyn.
Przetwarzanie danych zorientowane na wyniki
Zebrane dane są oceniane przy użyciu zaawansowanych algorytmów analizy pakietu oprogramowania mapp Control. „Wysokowydajne, zorientowane na wyniki przetwarzanie danych jest kluczem do efektywnej analizy” – zauważa Staudecker. „I właśnie to umożliwia mapp Control”. Większość analiz może być wykonywana bezpośrednio w sterowniku. To znacznie zmniejsza ilość przesyłanych informacji, gdyż ograniczamy je tylko do opracowanych wskaźników, zamiast masy surowych danych.
Autotuning jako narzędzie przewidywania usterek
Innym sposobem wczesnego wykrywania błędów jest stosowanie procedur dostrajania. „mapp Control obejmuje metody dostrajania oparte na modelu maszyny, które pozwalają przewidzieć jej zachowanie, a następnie dobrać na tej podstawie najlepsze nastawy” – wyjaśnia Staudecker. Gdy dostrajanie jest wykonywane w regularnych odstępach czasu, nie tylko parametry kontrolne są aktualizowane, ale również ujawniane są wszelkie zmiany w zachowaniu systemu. Odchylenia właściwości statycznych, dynamiki systemu lub częstotliwości rezonansowych pozwalają wyciągnąć wnioski dotyczące zmian w procesie maszynowym, wycieków lub zużytych elementów.
Wykrywanie zużycia
Predykcyjne utrzymanie ruchu umożliwia operatorom wymianę zużytych komponentów w dogodnym momencie bez przerywania bieżącej produkcji. W miarę upływu czasu, zużycie mechaniczne stopniowo odbija się niekorzystnie na komponentach, takich jak zawory hydrauliczne, co ma negatywny wpływ na sterowanie osiami hydraulicznymi. Pakiet mapp Hydraulics firmy B&R zawiera komponent oprogramowania służący do wczesnego wykrywania tego typu zużycia. „Komponent automatycznie mierzy krzywą charakterystyczną zaworu, która opisuje zależność pomiędzy otwarciem zaworu a natężeniem przepływu oleju” – wyjaśnia Staudecker. „Nie tylko informuje nas to o zużyciu, ale także optymalizuje parametry sterowania.”
Monitorowanie prądu grzewczego
Szczególnie w przypadku bardzo skomplikowanych maszyn, w rodzaju tych, stosowanych w przemyśle tworzyw sztucznych, jakość produktu końcowego zależy od perfekcyjnego wykonania każdego etapu procesu. Jednym z procesów cząstkowych charakterystycznych dla produkcji tworzyw sztucznych jest wytłaczanie. Uszkodzony element grzejny w wytłaczarce może spowodować awarię całej linii produkcyjnej, a w konsekwencji duże ilości odpadów i ogromne koszty.
„Wykorzystanie komponentów oprogramowania firmy B&R do wdrożenia predykcyjnego utrzymania ruchu pomaga utrzymać maszynę w optymalnym stanie i maksymalizuje długoterminową produktywność całego systemu” – zapewnia Staudecker. Pakiet mapp Temperature firmy B&R porównuje prądy grzewcze z wartościami odniesienia w dowolnie konfigurowanych odstępach czasu. Dzięki temu łatwo zauważyć zmiany w obwodzie grzewczym, które wskazują na pierwsze oznaki uszkodzenia elementów grzejnych lub przekaźników.
Nowe modele biznesowe
Predykcyjne utrzymanie ruchu otwiera również nowe możliwości biznesowe przed konstruktorami maszyn, szczególnie w zakresie serwisu. Wykorzystując dane z maszyn zebrane w dłuższych okresach czasu, można na przykład dokładniej prognozować cykle konserwacji. Konstruktorzy maszyn mogą zaoferować swoim klientom dostosowaną do ich potrzeb usługę, dzięki której ich maszyny będą przez cały czas utrzymywane w optymalnym stanie. „Dane można również wykorzystać do optymalizacji konstrukcji samej maszyny” – twierdzi Staudecker. Dzięki predykcyjnemu utrzymaniu ruchu, konstruktorzy maszyn mogą zaoferować kompleksowy pakiet usług, wprowadzając jednocześnie skutecznie ukierunkowane usprawnienia do swoich maszyn.
Przygotował: Carola Schwankner, redaktor działu komunikacji korporacyjnej B&R
Technologia mapp firmy B&R rewolucjonizuje tworzenie oprogramowania dla maszyn i urządzeń przemysłowych. Komponenty mapp są równie łatwe w użyciu jak aplikacje w smartfonach. Aby stworzyć od podstaw system zarządzania użytkownikami, alarmami lub sekwencjami sterowania ruchem, nie potrzeba setek wierszy kodów. Teraz inżynierowie po prostu konfigurują gotowe bloki mapp za pomocą kilku kliknięć myszy. Złożonymi algorytmami można łatwo zarządzać. Programiści mogą całkowicie skupić się na procesie maszynowym.
Łatwe kierowanie zaawansowanym procesem sterowania
Dzięki mapp Control, jednolity, łatwy w obsłudze interfejs umożliwia dostęp do wszystkich funkcji sterowania – od podstawowego sterownika PID po wysoce złożone sterowniki dźwigu lub hydrauliki. Sterowniki adaptacyjne, automatyczne dostrajanie i wirtualne czujniki pomagają zoptymalizować parametry sterowania i precyzyjnie dostroić je w trakcie pracy.