Nowoczesne metody diagnostyki stanu maszyn
freepik – aleksandarlittlewolfW fabrykach przyszłości, w których albo nie będzie człowieka w ogóle, albo jego rola będzie minimalna, istotne będą nie tylko autonomiczne maszyny i inne systemy produkcyjne, ale również różnego rodzaju systemy monitorowania i kontrolowania. Obecnie możliwe stało się już zdalne monitorowanie stanu maszyn w czasie rzeczywistym, a tym samym wykrywanie usterek na wczesnym ich etapie.
Przed systemami monitorowania pracy maszyn stawia się różne zadania. Zasadniczo ich główną rolą jest dostarczanie do operatora danej maszyny lub danego procesu podstawowych informacji, które są konieczne do poprawnego przebiegu produkcji. Dzięki tym danym operator uzyskuje niezbędne informacje na temat stanu procesu produkcyjnego, urządzeń, a nawet końcowej jakości wytworzonego wyrobu. Najbardziej zaawansowane systemy potrafią nie tylko gromadzić informacje, przetwarzać je i analizować, ale nawet wszcząć odpowiednią procedurę, jeśli wykryte zostaną nieprawidłowości bądź osiągnięte wartości graniczne parametrów technologicznych. Pozwala to utrzymać ciągłość produkcji i tym samym zwiększyć wydajność przedsiębiorstwa. Automatyzacja procesu gromadzenia danych ma jeszcze jedną zaletę – pomija się w niej czynnik ludzki, który jest najczęstszą przyczyną pomyłek.
Od prostych rozwiązań po zaawansowane systemy
Na rynku dostępne są bardzo zróżnicowane rozwiązania, które pozwalają diagnozować stan maszyny i innych urządzeń. Najprostsze z nich gromadzą tylko informacje o tym, czy dana maszyna pracuje, czy nie. Dzięki temu jej operator może odpowiednio szybko zareagować – np. ponownie włączyć maszynę bądź uruchomić procedurę naprawczą. Nieco bardziej skomplikowane systemy potrafią już odpowiedzieć na pytanie, jaka jest przyczyna przestoju w pracy maszyny. Zebrane informacje umożliwiają generowanie raportów zarówno okresowych, jak i w czasie rzeczywistym.
Systemy monitoringu maszyn muszą zawierać kilka niezbędnych elementów. To przede wszystkim interfejsy, które pozwolą na odczyt różnych parametrów pracy maszyny. Jeśli dane urządzenie nie ma takiego wyposażenia, niezbędne będzie doposażenie go w odpowiednie czujniki, które pozwolą monitorować i rejestrować interesujące nas parametry. Wszystkie zebrane informacje gromadzone są w bazach danych i tam też następuje ich analiza. Niezbędnym elementem systemu monitorowania maszyn jest więc też odpowiednio wydajny system informatyczny. Jego uzupełnieniem mogą być panele operatorskie HMI, dzięki którym pracownik może śledzić zdalnie i na bieżąco stan pracy poszczególnych maszyn, a także uzupełniać istniejące dane o dodatkowe informacje.
Poza niezbędnymi urządzeniami, które stanowią podstawę działania zdalnego systemu monitorowania, konieczne jest również odpowiednie oprogramowanie, które połączy wszystkie te komponenty w jedną całość i pozwoli np. na przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym oraz ich archiwizowanie. Najpopularniejszymi rozwiązaniami stosowanymi w tym celu są różnego rodzaju oprogramowania zgodne z wytycznymi dla systemów klasy SCADA oraz HMI w połączeniu z modułami raportowania i analizy danych. Oprogramowanie to powinno pozwalać na zdalną konfigurację całego systemu bez konieczności fizycznej obecności operatora na miejscu jego działania.
Bardziej zaawansowane systemy monitorowania są podstawą predykcyjnego utrzymania ruchu, dzięki któremu możliwe jest przewidzenie awarii np. silnika czy pompy. Okazuje się, że pierwsze sygnały uszkodzenia pojawiają się w zakresie wibracji generowanych przez daną maszynę. Ich niebezpieczny wzrost może być np. powodowany brakiem wyosiowania maszyny, błędnym zamontowaniem do podłoża czy uszkodzonym łożyskiem. W celu zidentyfikowania problemu przed dojściem do sytuacji krytycznej stosuje się czujniki wibracji.
Dostępne na rynku rozwiązania są na tyle elastyczne, że można je łatwo i szybko dopasowywać do aktualnych wymagań i potrzeb przedsiębiorstwa, które wynikają np. z jego wielkości, liczby obiektów technologicznych podlegających monitoringowi oraz ich rozproszenia geograficznego. Kolejnymi zaletami takich systemów jest łatwość ich integracji z innymi systemami (np. sterowania produkcją, analizy danych) oraz stosunkowo niski koszt początkowy ich instalacji. W przypadku ograniczonych kosztów możliwe jest częściowe wdrożenie systemów monitoringu i stopniowe ich rozbudowywanie o kolejne linie i maszyny. Zdalne monitorowanie produkcją jest także pewną receptą na brak wykwalifikowanej kadry. Mając odpowiednie mechanizmy, jeden operator jest w stanie bez większych problemów kontrolować wiele obszarów działalności przedsiębiorstwa.
Nowoczesne metody monitoringu
Pierwsze systemy zdalnego monitoringu, przypominające już obecne rozwiązania, bazowały na sieciach przewodowych wykorzystujących standardy Ethernet/Internet. I choć z biegiem lat parametry przesyłania danych tą drogą stale były ulepszane, to dziś systemy zdalnego monitorowania produkcji bazują na warstwie komunikacyjnej, która opiera się na bezprzewodowej transmisji danych. W zależności od potrzeb wybrana technologia przesyłu danych może wykorzystywać radiomodemy, modemy GSM, routery Wi-Fi oraz urządzenia uzupełniające, w tym switche, routery przemysłowe czy konwertery komunikacyjne. Obecnie coraz powszechniejsze są rozwiązania bazujące na połączeniach komórkowych w standardzie 4G czy LTE, które zapewniają szybki transfer dużej ilości danych, niewielki koszt oraz sporą niezawodność.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
W porównaniu z sieciami przewodowymi technologie bezprzewodowe są dużo elastyczniejsze i pozwalają na korzystanie z urządzeń różnych dostawców. Co ważne, wybrany system transmisji danych powinien przede wszystkim zapewniać możliwość nieograniczonego przesyłania danych online przy zachowaniu stałych opłat transmisyjnych oraz łatwego dodawania kolejnych obiektów. Powinien on również zapewniać zdalny dostęp do funkcji zarządzania siecią i diagnostyki wszystkich urządzeń transmisyjnych. Istotne jest także posiadanie różnego rodzaju zabezpieczeń przed zakłóceniami z innych sieci i przed przerwami w dostępie do sieci.
Ciągły rozwój technologii nie omija również systemów monitorujących, które bazują na technologii RFID (automatycznej identyfikacji radiowej). Oparta na zasadzie sprzężenia indukcyjnego komunikacja pozwala uzyskać zasięg odczytu, który sięga kilkunastu centymetrów. Dobrym przykładem zastosowania takiego rozwiązania mogą być maszyny CNC, które wykorzystują znaczniki RFID do identyfikacji narzędzi. Na podstawie identyfikacji możliwe jest weryfikowanie poprawności ich użycia, automatyczna rejestracja czasu pracy narzędzi, a także informowanie o konieczności ich wymiany.
Na podstawie jego identyfikacji można weryfikować poprawność jego użycia narzędzia w danym procesie, co pozwala wykluczyć wynikające z tego ewentualne uszkodzenie maszyny. Ponadto identyfikacja narzędzi umożliwia automatyczną rejestrację czasu ich użycia, a co za tym idzie – informowanie o konieczności ich wymiany. W tym kontekście pomocne są również przemysłowe czujniki, które informują dodatkowo np. o zużyciu grotu spawalniczego lub wykonujące wizyjną inspekcję stanu danego narzędzia.
Postęp w dziedzinie automatyzacji produkcji będzie wymuszał dalszy rozwój systemów do zdalnego monitorowania produkcji. Można więc oczekiwać, że będą one jeszcze bardziej niezawodne, a do tego będą oferować wiele nowych funkcjonalności. Potencjalne korzyści, jakie będą gwarantować te systemy (w tym malejące koszty ich wdrażania) wraz z rosnącą świadomością przedsiębiorców mogą sprawić, że coraz częściej w zastosowaniach przemysłowych firmy będą polegać na zdalnych systemach monitorowania.
O Autorze
