Fiecare oprire de producție neplanificată, chiar și a mașinilor individuale, generează efort suplimentar, costuri mai mari și producție mai mică. Monitorizarea stării în cele mai bune condiții, permanent și bazată pe date reprezintă o bază esențială pentru disponibilitatea maximă a mașinilor și instalațiilor.
Monitorizarea mașinilor
Un caz de utilizare esențial este monitorizarea continuă a mașinilor. Scopul este de a utiliza date relevante, cum ar fi curentul, temperatura sau vibrațiile, pentru a detecta anomaliile operațiunilor în curs într-un stadiu incipient, în mod ideal pentru a putea clasifica aceste anomalii și pentru a detecta posibilele erori în avans. Acest lucru implică adesea semne de uzură normală care sunt detectate din timp și în mod fiabil folosind analiza bazată pe învățarea automată. Acest lucru oferă apoi posibilitatea de planifica intervențiile de service și întreținere în timp util, pentru disponibilitate maximă la cost minim.
Monitorizarea procesului
Un alt caz de utilizare esențială este monitorizarea continuă a procesului. Scopul este de a detecta abaterile de la parametrii de proces într-un stadiu incipient și de a putea interveni în proces dacă este necesar. Construind cu soluția de control existentă și datele care sunt deja disponibile, o soluție de învățare programată bazată pe model este din nou utilizată pentru a detecta anomaliile și a le clasifica cât mai mult posibil. Dacă automatizarea bazată pe reguli își atinge limitele, ML permite informații complet noi asupra stărilor de proces necunoscute anterior. Cu rezultatul de a putea interveni în proces mai devreme și într-un mod mai precis.
Pe baza monitorizării continue a stării mașinilor și instalațiilor, apar diferite cazuri de utilizare care acordă atenție obiectivului de disponibilitate maximă a instalației, care, la rândul său, este esențial pentru producția economică. În cele din urmă, starea unei instalații este cunoscută continuu, ceea ce duce la siguranța maximă persoanelor responsabile pentru proces. În plus, erorile sau anomaliile datelor mașinii pot fi detectate într-un stadiu incipient și măsurile necesare pot fi inițiate înainte de apariția defecțiunii reale sau chiar a defecțiunii sistemului.
Un exemplu de utilizare este monitorizarea automată a benzilor transportoare de mare viteză în intralogistică. O sarcină este de a monitoriza și anticipa alungirea elementelor de lanț transportor, în funcție de diverși factori de influență, cum ar fi viteza, sarcina, timpul de funcționare sau temperatura. Acest lucru implică identificarea timpurie a zonelor de lanț deteriorat individual. Acest lucru duce, de asemenea, la o ilustrare sau la asigurarea cunoștințelor tehnicienilor de service cu privire la starea sistemului și, astfel, la o transformare către monitorizarea continuă a sistemului pe bază de date. Beneficiile specifice monitorizării automate sunt o reducere a costurilor de service și întreținere, precum și o disponibilitate mai mare și, prin urmare, productivitate a sistemului. Referitor la modelele comerciale noi, de exemplu, este posibilă vânzarea de disponibilități sub formă de acorduri noi sau extinse privind nivelul serviciilor (SLA). În definitiv, astfel de servicii IIoT generează noi caracteristici perceptibile pentru clienții finali și o fidelizare corespunzătoare mai mare a clienților.
O altă aplicație este monitorizarea automată a ventilatoarelor într-o sală de producție cu galvanizare. În galvanizare, ventilarea este un proces esențial de producție. De exemplu, se produce oxigen gazos, care prezintă un pericol de explozie la concentrații mari. Substanțele acide pot duce, de asemenea, la coroziunea echipamentului. Există, de asemenea, o responsabilitate în domeniul sănătății și siguranței la locul de muncă și al sănătății angajaților. Sarcina este monitorizarea continuă a ventilatoarelor folosind senzori inteligenți și analiza datelor bazate pe ML. Calea care trebuie urmată este de la o întreținere preventivă, bazată pe reguli, la una bazată pe stare. Acest lucru generează o reducere la minimum a timpului de oprire a producției neplanificat și la o reducere a costurilor cu întreținerea. Primul beneficiu al acestei soluții complete exemplare pentru aplicațiile brownfield este monitorizarea continuă și automată. Aceasta este baza pentru reducerea sau minimizarea inspecției, întreținerii și reparațiilor. În acest caz specific, a fost posibil să se comute de la o inspecție lunară a ventilatoarelor cu o plimbare pe acoperișul galvanizat la o inspecție semestrială. Timpii de oprire neplanificați ar putea fi reduși, iar disponibilitatea instalației ar putea crește. Un caz de utilizare IoT cu beneficii specifice.
Pe baza datelor de proces și a evaluării acestora utilizând tehnologii ML, este posibil, în multe cazuri, să se tragă concluzii cu privire la calitatea produselor fabricate. Pe baza parametrilor de proces selectați, modelele bazate pe ML pot fi recunoscute și pot fi alocate la o stare specifică de proces. Derivat din aceasta, intervalele de toleranță pot fi monitorizate, de exemplu, și este recunoscut într-un stadiu incipient când toleranțele sunt sau vor fi în afara liniei în sensul unei predicții.
Analiza inteligentă a datelor îl ajută pe Grenzebach să obțină asigurarea calității în timp real și întreținerea predictivă a mașinilor pentru sistemele sale inovatoare de sudare prin frecare. Astfel, specialiștii în construcția de mașini și sisteme contribuie non-stop la creșterea producției de serie la un nivel nou.
Un pin de frecare rotativ este unealta centrală la sudarea prin frecare (FSW), procesul inovator de sudare cu îmbinare pe care Grenzebach l-a dezvoltat pentru metale ușoare, cum ar fi aluminiul și aliajele sale. Prin frecare și presiune, pinul generează căldura procesului pentru a face metalul maleabil, care este apoi agitat de-a lungul punctului de contact prin acțiunea de rotație a pinului de frecare. Fără nevoia de adăugare a sârmei de sudare sau a gazului inert, aceasta creează o îmbinare solidă care se caracterizează prin stabilitatea sa pe termen lung și rezistența sa la distorsiune. O cerință pentru acest rezultat este ca pinul de frecare să se comporte conform așteptărilor. Forțele de presiune și tracțiune sunt esențiale pentru atingerea gradului corect de deformare a metalului. Până în prezent, controlul calității a fost efectuat de către operatorul mașinii care a inspectat vizual îmbinarea de sudură după procesul FSW - o procedură consumatoare de timp a cărei reușită a depins, de asemenea, foarte mult de cunoștințele tehnice personale ale utilizatorului.
Monitorizarea în timp real în timpul procesului de sudare
Dezvoltatorul de tehnologie Dr. Carlos Paiz Gatica explică modul în care funcționează detectarea anomaliilor: Compararea modelului de referință și procesul curent permite o evaluare a calității în timp real. Ca pionier în domeniul Industry 4.0, Grenzebach utilizează astăzi procese inteligente de analiză a datelor care activează predicții precise. În acest scop, utilizează o soluție de Industrial Analytics adaptată de la Weidmüller.
Software-ul nostru de analiză, care a fost personalizat pentru a satisface nevoile Grenzebach, compară forțele înregistrate la senzori în timpul procesului de sudare cu o înregistrare ideală a datelor de referință. Imediat ce sistemul detectează o abatere care se află în afara parametrilor definiți, operatorul mașinii este notificat și imediat știe că ceva nu este în regulă cu procesul de sudare. Prin urmare, inspecția manuală a fiecărei îmbinări de sudare nu mai este necesară.
Pentru stabilirea modelului de referință, Weidmüller a lucrat împreună cu inginerii de la Grenzebach pentru a evalua datele a câteva sute de îmbinări de sudură pentru relevanța lor și le-a evaluat folosind metode inteligente de analiză a datelor. Un element semnificativ al analizelor a fost furnizat de cunoștințele tehnice de la Grenzebach. Software-ul Weidmüller ar putea foarte bine să prezică un defect cu un anumit grad de probabilitate, dar pentru a face acest lucru trebuie întotdeauna să fi fost clasificat în prealabil. Numai Grenzebach poate stabili dacă o anomalie ar trebui clasificată ca o eroare critică sau nu.
Calitatea produsului și disponibilitatea privind oferta
Pe lângă efectuarea de verificări ale controalelor de calitate la îmbinările de sudare, software-ul de analiză înregistrează, de asemenea, parametrii de proces al fiecărei părți care este produsă, producând astfel o documentație completă. Acesta este un beneficiu semnificativ nu numai din punct de vedere juridic, ci și în ceea ce privește trasabilitatea și reproductibilitatea. Sistemul oferă, de asemenea, o avertizare în timp util în cazul în care ar fi recomandabilă înlocuirea pinului de sudură. Înarmat cu această informație, operatorul mașinii poate planifica programul de întreținere în așa fel încât orice timp de oprire să fie evitat.
„Pe lângă reducerea la minimum a deșeurilor care pot rezulta dintr-o spargere a uneltei, un factor important, în special în construcția de mașini și sisteme, este disponibilitatea mașinilor”, subliniază Kress.
Specialiștii de înaltă tehnologie Grenzebach pot vedea și mai multe avantaje în ceea ce privește modelul său comercial: „În primul rând, putem oferi clienților noștri control de calitate precis și cuantificabil, precum și o prognoză despre posibilii timpi de oprire a echipamentelor, permițându-le să economisească resurse și costuri. În același timp, suntem în poziția de a implementa servicii bazate pe date și de a utiliza în mod eficient calitatea produselor sau disponibilitatea echipamentelor ca argumente de vânzare”, explică Michael Sieren, Director de vânzări FSW la Grenzebach.