Меню

Хранение обработка и анализ данных с помощью системного программного обеспечения

Эра дистанционного контроля оборудования становится реальностью

Развитие коммуникационных технологий в последние годы позволило мгновенно устанавливать связь с кем угодно практически в любой точке мира. Эти технологии можно также применять в заводских цехах для того, чтобы находящееся там оборудование могло сообщать о своем состоянии персоналу. Теперь производственные активы могут «общаться» с диспетчерской. Более того, нужный человек получит оповещение именно тогда, когда оборудованию необходимо уделить внимание.

Но прежде чем перейти к обсуждению дистанционного контроля, необходимо рассмотреть вопрос о том, как выбрать наиболее эффективную стратегию контроля технологических активов. Правильная стратегия автоматизированного мониторинга — это фундамент, на котором строится инфраструктура эффективного дистанционного контроля (рис. 1).

 Автоматизированный контроль позволяет точно и эффективно планировать ремонты

Рис. 1. Автоматизированный контроль позволяет точно и эффективно планировать ремонты

Не секрет, что правильная стратегия профилактического технического обслуживания повышает общую надежность и помогает достичь установленных целевых показателей эксплуатационной готовности производства. Однако не все стратегии профилактического обслуживания дают одинаковый результат. Профилактическое техническое обслуживание, основанное на периодическом и, возможно, нечастом сборе данных, не предоставляет полной информации о работоспособности активов в реальном времени. Периодические данные могут появляться в результате «обходов с планшетом», когда сотрудники через определенные интервалы времени отправляются на места эксплуатации оборудования, чтобы вручную собрать данные. Это может происходить раз в смену, раз в сутки, а может быть и еще реже.

Такой способ обеспечивает получение лишь «моментального снимка» данных о состоянии оборудования, и раннего предупреждения о надвигающихся проблемах может не произойти. Более того, отправка сотрудников для сбора данных вручную на места, где эксплуатируется оборудование, может угрожать их безопасности.

При слабом или полном отсутствии понимания, какие производственные активы на самом деле нуждаются во внимании, возможна ситуация, когда ресурсы тратятся на обслуживание оборудования, которому оно не требуется. Исследования показали, что более 60% обычных выездов технических специалистов по проверке контрольно-измерительных приборов либо не приводят ни к каким действиям, либо приводят к незначительным изменениям конфигурации, которые можно было бы провести, не выезжая на место.

Секреты эффективного техобслуживания

Автоматизированный контроль обеспечивает индикацию работоспособности производственных активов в режиме реального времени и позволяет определять условия технологического процесса, которые могут непреднамеренно или без ведома персонала привести к неисправности оборудования. Операторы вносят корректировки в работу оборудования, связанного с технологическим процессом, что позволяет избежать его отказов. При наличии развитой системы предупреждения персонал, осуществляющий техническое обслуживание, может работать именно с тем оборудованием, которое в нем на самом деле нуждается, а не терять время на поиски проблем, проводя контроль вручную.

Оценка важности того или иного технологического актива часто определяет и подход к управлению. Если контроль (и защита) в реальном времени критически важного оборудования, такого как большие компрессоры или турбины, является обычной практикой на многих производственных площадках, то онлайн-контроль оборудования второго уровня, такого как насосы, теплообменники, вентиляторные установки, небольшие компрессоры, градирни и теплообменники с воздушным охлаждением (с вентиляторами и оребрением), традиционно считается чрезмерно дорогим, чтобы его реализовывать, или слишком сложным. Даже несмотря на то, что эти не охваченные контролем или контролируемые вручную активы могут быть изначально не классифицированы как «критические», их выход из строя или неисправность может привести к серьезному нарушению технологического процесса или его остановке. В результате — простой и возросшая нагрузка на персонал производственного участка, который будет вынужден заняться внеплановым неотложным ремонтом. Такие активы можно назвать «ключевыми технологическими активами» (рис. 2).

Ключевые активы обычно не имеют уже установленных систем контроля, но последствия их отказов могут быть серьезными

Рис. 2. Ключевые активы обычно не имеют уже установленных систем контроля, но последствия их отказов могут быть серьезными

Решения по контролю в режиме реального времени повышают их общую надежность, одновременно сокращая издержки на техническое обслуживание.

Слагаемые эффективного контроля технологических активов

Контроль технологических активов — это не только сбор данных (рис. 3). Сбор информации, прежде всего, закладывает основу для стратегии контроля активов. Можно использовать существующие средства измерения или легко добавить новые беспроводные каналы измерения. После того как инфраструктура измерений создана, предварительно разработанные решения контроля (используются в режиме «подключи и работай», Plug&Play) принимают необработанные данные и посредством анализа преобразуют их в содержательные предупреждающие сигналы. Данные о технологическом процессе и активах можно объединять для определения условий, которые могут привести к неисправности оборудования. Можно скорректировать условия технологического процесса таким образом, чтобы вовсе исключить подобный вид отказов.

Cбора данных недостаточно для эффективного контроля. Чтобы программа успешно работала, необходимо сочетание сбора данных, анализа, информированности и действий

Рис. 3. Cбора данных недостаточно для эффективного контроля. Чтобы программа успешно работала, необходимо сочетание сбора данных, анализа, информированности и действий

Предупреждающие сигналы, которые формируются путем анализа данных и их объединения, полезны только в том случае, если они вовремя доходят до тех сотрудников, которым они предназначены. Организация процесса информирования — очень важная составляющая автоматизированной системы контроля. Подобной информированности можно достичь разными способами, наиболее эффективный из которых — автоматическое оповещение. Предупреждающие сигналы в форме текстовых сообщений или электронной почты гарантируют, что информация сразу же дойдет до нужного человека.

После того как предупреждающий сигнал принят, ответственный сотрудник приступает к решению возникших проблем. Удаленный доступ через планшетный компьютер или смартфон позволяет практически мгновенно провести диагностику и начать действовать. При необходимости можно оповестить узких специалистов, которые смогут также дистанционно войти в систему и оказать помощь в диагностике проблемы. Благодаря автоматизированной системе оповещения возможно также периодическое формирование и рассылка отчетов. Эти отчеты могут включать в себя тенденции, отражающие изменение эксплуатационной готовности активов, по которым можно увидеть ухудшение работы и предотвратить приближающийся отказ.

Таким образом, автоматизированный мониторинг в сочетании с автоматически формируемыми сигналами предупреждения и возможностью дистанционного доступа представляет собой мощное средство контроля эксплуатационных характеристик технологических активов.

Критические производственные активы и дистанционный контроль в действии

Одной из площадок, где реализованы преимущества дистанционного контроля технологических активов, является университетский исследовательский городок Дж. Дж. Пикла Техасского университета в Остине (США). Здесь реализуется исследовательская программа Separations, в которой участвуют представители промышленности и ученые. В рамках программы проводятся фундаментальные исследования для химических, биотехнологических, нефте- и газоперерабатывающих, фармацевтических и пищевых компаний.

В настоящее время один из исследовательских проектов Separations — удаление углекислого газа из дымовых газов. Этот технологический процесс включает в себя абсорбционную и отпарную колонны и связанное с ними оборудование: насосы, вентиляторы и теплообменники. Технологический процесс не предполагает резервирования оборудования, поэтому важно наладить его надлежащее техническое обслуживание и поддержку рабочего состояния. Потеря одного элемента означает остановку всего технологического процесса до завершения ремонта.

Чтобы снизить риск внепланового простоя, были успешно внедрены стратегии контроля критических активов для насосов, теплообменников и вентиляторов. Теперь персонал получает информацию о работоспособности производственных активов в режиме реального времени и контролирует условия технологического процесса (рис. 4). Когда они становятся такими, что могут привести к ухудшению работоспособности оборудования, предпринимаются корректирующие действия, призванные не допустить повреждения или отказа в дальнейшем. Например, сигналы предупреждения об усиливающейся вибрации говорят о надвигающихся отказах и дают время на проведение обслуживания до того, как такие отказы произойдут.

Беспроводной датчик вибрации, установленный на насосе, обеспечивает ценными данными автоматизированную систему контроля

Рис. 4. Беспроводной датчик вибрации, установленный на насосе, обеспечивает ценными данными автоматизированную систему контроля

Для обеспечения своевременной передачи сигналов предупреждения надлежащим сотрудникам ученые Техасского университета сделали еще один шаг вперед, создав инфраструктуру дистанционного контроля. Предупреждающие сигналы о таких событиях, как засорение теплообменника, обнаружение резонансной частоты вращения, утечки углеводородов и кавитации насоса, могут автоматически направляться персоналу на производственной площадке, а также удаленным экспертам (узкоспециализированным опытным специалистам), когда состояние, приводящее к отказу, еще только начинает проявлять себя.

Помимо мониторинга оборудования технологического процесса, система дистанционного контроля, известная как система интеллектуальных центров управления (Intelligent Operations Center, iOps), проверяет исправность системы управления и выдает такие сигналы предупреждения, как, например, сигнал о перегруженном ПК или отказавшем резервном контроллере. Эти предупреждающие сигналы автоматически могут быть отправлены текстовым сообщением или на электронную почту. Через удаленное соединение эксперты могут дистанционно оказывать помощь в диагностике проблем оборудования и помогать в проведении соответствующих корректирующих мероприятий. Входить в систему они могут, используя защищенный доступ к виртуальной частной сети. При доступе в систему с помощью планшетного компьютера или смартфона функции диагностики становятся доступны мгновенно.

Используя инфраструктуру дистанционного контроля, можно периодически формировать отчеты в соответствии с потребностями заказчика и автоматически рассылать их. Эти отчеты содержат тенденции изменения работоспособности технологических активов и систем и ясно указывают на то, какое оборудование или системы требуют внимания. В Техасском университете удаленные эксперты снабжены информацией и готовы принять меры при возникновении неблагоприятных условий, будь то кавитация в насосе или перегрузка ПК. Это и можно назвать автоматизированным дистанционным контролем.

На рис. 5 показан процесс дистанционного контроля, реализованный в Техасском университете. В центре рисунка — производственная установка и диспетчерская с операторами. Стратегии контроля реализованы для насосов, теплообменников и вентиляторов, и эти решения используют данные от работающего оборудования, чтобы формировать предупреждающие сигналы и передавать их в диспетчерскую. Но что происходит, если оператор не в диспетчерской или он отвлекся от экрана? Даже если оператора нет на месте, центр iOps способен круглосуточно контролировать любые предупреждающие сигналы посредством установленных средств дистанционного контроля.

Процесс автоматизированного дистанционного контроля, реализованный в Техасском университете

Рис. 5. Процесс автоматизированного дистанционного контроля, реализованный в Техасском университете

Если имеется проблема с насосом, например кавитация, система контроля ключевых технологических активов обнаружит ее, собрав, объединив и проанализировав данные об оборудовании и технологическом процессе. Предупреждающий сигнал и информация о работоспособности оборудования в процентном значении будут направлены в устройство дистанционного контроля, а затем в центр iOps, после чего центр связывается с местной службой на объекте, а при необходимости и с удаленным экспертом. Эксперт входит в систему, диагностирует проблему и предлагает меры по исправлению ситуации. Совместно с местной службой они определяют необходимые действия, а затем оператор в Остине выполняет корректирующие мероприятия и устраняет неисправность, прежде чем она превратится в отказ. Такой способ гарантирует, что неисправность не останется незамеченной и проблемы будут решаться быстро и эффективно.

* * *
При использовании новейших достижений в области беспроводных систем и технологий связи эра дистанционного онлайнового контроля производственного оборудования становится реальностью. Беспроводные технологии позволяют легко и экономично добавлять недостающие каналы измерения для ключевых технологических активов. Системы контроля работают по типу Plug&Play и обеспечивают простой сбор и анализ данных. Дистанционный контроль и автоматизированные предупреждающие сигналы гарантируют, что сигналы, сформированные системами контроля, не пропадут и корректирующие мероприятия будут проведены до возникновения незапланированного простоя из-за отказа оборудования.

Более подробная информация об управлении технологическими активами предприятия и системе управления размещена на сайте www.emersonprocess.com/ru/DeltaV.

Emerson Process Management, одно из подразделений Emerson, работает в области автоматизации технологических процессов производства для различных отраслей промышленности. Компания разрабатывает и производит инновационные продукты и технологии, консультирует, проектирует, осуществляет управление проектами и сервисное обслуживание для максимально эффективной работы предприятия.

Источник

Принципы построения систем удаленного мониторинга

При построении системы автоматизации с использованием контроллеров появляется возможность создания системы удаленного мониторинга и дистанционного управления — чаще всего на базе персонального компьютера или устройства, его заменяющего. Такие системы получили название систем диспетчеризации. Конечно, простейшую систему дистанционного мониторинга и управления можно создать без использования компьютеров и контроллеров, но в итоге пользователь получит архаичное решение с весьма ограниченными функциями.

Читайте также:  Калькулятор расчета категории оборудования по ТР ТС 032 2013

Основным требованием для создания системы диспетчеризации является необходимость наличия коммуникации у контроллеров. Среди инженеров, занимающихся автоматизацией зданий, и заказчиков, которым необходимо разобраться в системах автоматизации, постоянно ведутся споры, какой протокол должен использоваться в системе диспетчеризации. На мой взгляд, рекомендация может быть такой. Если вся система автоматики от начала и до конца строится одной компанией и не планируется ее расширение и модернизация (если и планируется, то с полной заменой лет через 25), то совершенно не важно, на основе какого протокола она будет строиться. В жизни, наверное, такая ситуация бывает редко. В случае, если система управления зданием объединяет устройства различных производителей или будет постепенно расширяться, приобретая дополнительные возможности, то такую систему просто необходимо строить на основе какого-либо стандартного протокола. Можно долго спорить о преимуществах того или иного протокола по сравнению с другими, но на мой взгляд, нужно руководствоваться двумя критериями — стоимость организации сети между устройствами и ее распространенность (или перспективы распространения того или иного протокола).Выбор протокола во многом определяет выбор системы диспетчеризации, а точнее — набор программных и аппаратных средств, которые необходимо использовать. На мой взгляд, достаточно очевидно при использовании автоматики какого-либо производителя использовать и систему диспетчеризации того же производителя. При этом необходимо, чтобы производитель использовал для коммуникации широко распространенный стандартный протокол, что позволит с наименьшими потерями интегрировать оборудование третьих производителей или использовать дополнительные средства диспетчеризации, поддерживающие данный протокол. Хотелось бы предупредить читателя, что даже при выборе стандартного протокола, получившего широкое распространение (и на базе которого предлагается интегрировать оборудование различных производителей), нецелесообразно устраивать на объекте «зоопарк» из различных контроллеров и производителей. Более целесообразно использовать компоненты одного производителя для построения основной системы диспетчеризации, а оборудование других производителей использовать только в случае крайней необходимости. Также весьма важно, чтобы все компоненты базовой системы автоматизации и диспетчеризации использовали для коммуникации выбранный вами протокол. Часто бывает, что из маркетинговых соображений фирмы-производители декларируют использование в своих системах того или иного стандартного протокола, а на самом деле используют свой внутренний протокол (простой и недорогой в реализации), а для перехода к стандартному протоколу используют шлюз. Таких ситуаций тоже рекомендуется по возможности избегать, поскольку эти шлюзы создаются и поддерживаются по остаточному принципу, и в большинстве случаев сервис, который они предоставляют, имеет ограничения, отсутствующие в системах, для которых протокол является базовым. На практике опять же не всегда можно найти все оборудование, работающее на одном протоколе, и в этом случае надо очень ответственно подходить к вопросу интеграции. В некоторых случаях интеграция может осуществляться даже на уровне «сухих контактов», т.е. для систем, снабженных собственной автоматикой, используются входы и выходы основных контроллеров автоматизации для дублирования информации в систему диспетчеризации. В настоящее время, собственно к системам диспетчеризации со стороны потребителя предъявляются различные требования. Часть из этих требований действительно позволяет снизить эксплуатационные расходы и позволяет организовать более грамотное и удобное управление, другая часть обуславливается разрекламированными, но не дающими особой отдачи возможностями. Внедрить нужные и отбросить нежелательные достаточно сложно. Компании, предлагающие на сегодняшний день системы диспетчеризации, основной упор делают на графические системы с трехмерной моделью обслуживаемого здания — как в компьютерных играх — с редкими вкраплениями полезной информации. На неискушенного зрителя это, конечно, производит неизгладимое впечатление, а по сути, является лишь красивой картинкой, не имеющей прикладного значения. За неделю персонал наиграется с подобной системой, а потом будет искать удобные статические экраны с правильно подобранной информацией. Безусловно, другой крайностью является аскетичная подача информации в виде столбцов цифр. Истина, как и всегда, находится гдето посредине.Развитие информационных технологий позволяет организовать систему диспетчеризации так, чтобы способствовать снижению эксплуатационных расходов за счет оперативного уведомления о возникновении нештатных ситуаций. Это позволяет оптимизировать количество и квалификацию обслуживающего персонала. Именно на этих интересных возможностях и хотелось бы остановиться чуть подробнее — на примере реализации проекта одного из крупнейших в Москве фитнес-центров VIP-класса. Для начала немного о составе технологического оборудования автоматизированного ив данном проекте. Все технологическое оборудование, автоматизированное на объекте, можно разбить на три группы. 1. Система подготовки воды для бассейнов. Данный процесс достаточно технологически сложен и потребовал тщательной проработки алгоритмов. Основная задача системы автоматики, помимо управления, состоит в своевременном уведомлении об отклонениях технологического процесса от норм, что может привести к неработоспособности системы подготовки воды и, как следствие, невозможности пользоваться бассейнами. 2. Система управления освещением и жалюзи в помещениях клуба. Обычно под управлением освещением подразумевается его своевременное включение/отключение в той или иной части здания. В данном же случае были организованы более сложные схемы управления (типа «бегущая волна») и автоматическое изменение сценариев освещения по времени. Помимо задачи организации собственно управления, в данном случае был необходим легкодоступный интерфейс для внесения изменений в алгоритмы управления и оперативное управление из обслуживаемых помещений. 3. Системы теплоснабжения, вентиляции, кондиционирования и управления климатом в помещениях. Системы вентиляции были снабжены локальной автоматикой, а микроклимат в помещении поддерживался комнатными контроллерами. Обе системы интегрированы в общую систему диспетчеризации с целью получения информации о работе систем и возможности оперативного управления для персонала. При разработке системы автоматизации и диспетчеризации на первом этапе был выбран протокол системы диспетчеризации. Им оказался получивший на сегодняшний день широкое распространение протокол BACNet. Вариант создания системы диспетчеризации на базе одного семейства конкретного производителя был отвергнут по причине разнородности оборудования и сложности организации интерфейса пользователя. Для систем вентиляции и кондиционирования воздуха, снабженных собственной автоматикой Minerga, необходим шлюз с протоколом BACNet. Протокол BACNet для систем контроллеров автоматизации в помещении с коммуникацией на стандартных протоколах используется достаточно редко, поэтому необходимо было предусмотреть шлюз для протокола комнатных контроллеров. Исходя из вышеизложенных требований, в качестве базового оборудования автоматизации была выбрана система Desigo производства компании Siemens. Для автоматизации систем водоподготовки, управления освещением и теплоснабжения были использованы свободно-программируемые контроллеры Desigo PX, для которых протокол BACNet является базовым. Для интеграции систем вентиляции и кондиционирования были использованы шлюз LONMark в BACnet, а также специализированный модуль для интеграции систем кондиционирования Minerga. Для управления микроклиматом в помещении были использованы контроллеры Desigo RX, использующие для коммуникации протокол LONMark. При помощи шлюза они также были интегрированы в общую систему диспетчеризации. В результате автоматизации инженерных систем здания мы получили единое информационное пространство, в котором вся необходимая для работы информация передавалась по протоколу BACNet. Теперь перейдем к описанию технических решений, использованных для создания системы диспетчеризации. В любой системе, занимающейся сбором и обработкой информации, весьма полезно иметь компьютер-сервер. Основной задачей такого компьютера является задача непрерывного сбора информации и предоставления ее клиентам. В качестве сервера обычно используется компьютер, установленный в труднодоступном помещении и снабженный различными системами, обеспечивающими повышенную отказоустойчивость. Для обеспечения интерфейса с пользователем используются компьютеры-клиенты, при этом к ним предъявляются более мягкие требования по отказоустойчивости и вычислительной мощности. Такого рода системы получили обобщенное название «клиент–сервер», при использовании которой основное внимание уделяется способам взаимодействия между сервером и клиентом (распространенным примером систем «клиент–сервер» является использование Интернет-сервера). Действительно, вся необходимая информация и процессы ее обработки размещаются на серверах, а у пользователя работает одна простейшая программа, называемая браузером, которая лишь обеспечивает интерфейс для общения с пользователем. На рассматриваемом объекте основным компонентом системы диспетчеризации является сервер сбора информации, организованный при помощи программы Desigo Insight. Одной из основных функций данного сервера является сбор информации по протоколу BACNet и ее первичная обработка. На этом же сервере организован простейший Интернет-сервер, для которого серверная часть программы Desigo Insight является поставщиком информации. Для отображения информации с Интернет-сервера были использованы простейшие компьютеры в виде сенсорных панелей, установленные в стенах в помещениях, откуда осуществлялось взаимодействие конечного пользователя с системой автоматизации — примеры таких интерфейсов можно увидеть на рисунках. Всего таких клиентов в различных помещениях было около 20, хотя их число ограничено исключительно возможностями компьютера, на котором работает Интернет-сервер. Использование Интернет-технологий, наряду с несомненными достоинствами, имеет и некоторые недостатки. Достаточно сравнить работу, например, в электронной таблице (MS Excel) с работой с таблицей товаров в Интернет-магазине. Понятно, что интерфейс электронной таблицы гораздо более гибкий и работать с ней приятнее. Еще один вариант использования технологии «клиент–сервер» был предложен фирмой Microsoft. Технология эта называется Terminal Server. В этом случае вся полезная работа выполняется на компьютере-сервере, а компьютер-клиент осуществляет лишь отображение информации на дисплее и ввод информации при помощи клавиатуры и мыши. В данном случае работа с приложением выглядит точно так же, как и работа на своем компьютере. Подобная технология хороша тем, что в качестве компьютера-клиента может быть использован любой компьютер локальной сети, и он, как и в случае Интернет-взаимодействия, не требует никакой дополнительной настройки. Такое решение оптимально, когда нескольким разным людям необходим временный доступ к системе диспетчеризации. В нашем случае доступ был предоставлен сотрудникам, которые занимаются вводом информации по сценариям работы освещения и руководителям соответствующих инженерных служб. Помимо этого, при использовании глобального интернета можно организовать терминальную сессию к серверу с любого компьютера в интернете и работать как за обычным диспетчерским компьютером. Организация такого взаимодействия — лишь вопрос настройки ITсетей. Ввиду того, что правильное функционирование некоторые автоматизированных систем технологического оборудования критично для функционирования всего комплекса, были установлены две автономные диспетчерские станции, работа которых никак не зависит от работы центрального сервера. Одна из станций находится в непосредственной близости от наиболее критичного технологического оборудования — системы подготовки воды для бассейна, обеспечивает мониторинг и управление системой водоподготовки. Другая автономная станция установлена в диспетчерской для обеспечения интерфейса со всей системой для инженера-диспетчера. &#10063

Источник



Мониторинг промышленного оборудования: снижение издержек, продвинутое техобслуживание и удаленное управление

Сложное промышленное оборудование может ломаться или выходить из строя, производственные процессы нужно оптимизировать для снижения издержек, сбои в работе производственных линий и аварии стоит прогнозировать и предупреждать, чтобы избежать серьезных убытков.

Разберемся, как мониторинг промышленного оборудования помогает решать эти проблемы: автоматизировать производство, планировать ремонт и контролировать работу.

Читайте также:  Монтаж и сборка производственного оборудования

Что такое мониторинг промышленного оборудования

В каждой отрасли промышленности сотни наименований производственного оборудования: станки, компрессоры, насосы, трубопроводы, трансформаторы, конвейеры и многое другое. Система мониторинга позволяет следить за работой оборудования, управлять им удаленно, оценивать температуру и другие параметры среды в цехе, планировать и вовремя проводить техобслуживание и ремонты.

Для этого информацию собирают с помощью датчиков, а потом обрабатывают на специальном программном обеспечении.

С помощью систем мониторинга производственного оборудования можно в масштабах всего завода собирать очевидную информацию — например, когда оборудование работает, а когда простаивает. А можно и скрытую, которую не может уловить человек: появились ли в работе задержки на долю секунды или при каких условиях температура оборудования повышается на градус.

Какие промышленные задачи помогает решать технологический мониторинг

1. Планировать техобслуживание и ремонт

Датчики позволяют следить за физическими показателями работы оборудования: давлением, силой тока, перепадами напряжения, частотой движений и так далее. Они фиксируют, если показатели хотя бы немного отклоняются от нормы, и подают сигнал — а вы можете провести профилактический ремонт еще до поломки. Также система мониторинга производственного оборудования позволяет анализировать частоту поломок и срок службы, чтобы составить график техобслуживания и минимизировать простои. А если поломка произойдет, быстро остановить работу оборудования и направить технического специалиста.

Энергетическая компания Shell использует систему мониторинга, чтобы автоматически выявлять угрозы безопасности и оповещать о них сотрудников. Так они успевают среагировать на проблему до того, как произойдет катастрофа.

2. Мониторить станки ЧПУ

ЧПУ-станки — сложное и дорогое оборудование, и важно, чтобы они работали эффективно и без сбоев. Мониторинг позволяет следить за эффективностью их работы и считывать из системы управления информацию о том, сколько времени станок работает, не простаивает ли он, какой у него процент брака. Также датчики позволяют управлять станками удаленно.

На заводе №9 в Свердловской области недавно внедрили систему управления новыми ЧПУ-станками. Она помогает за 30 секунд получать суточный отчет о состоянии всех станков и отправляет на телефон СМС с информацией о поломках или сбоях в работе станков.

3. Анализировать работу оборудования

Датчики позволяют смотреть, как работает оборудование, сколько времени простаивает, какие детали выпускает. С помощью этих данных можно оценить процент брака, анализировать, достаточно ли эффективно производство. А если обнаружен брак — фиксировать, где в работе оборудования произошел сбой, какую проблему нужно устранить.

Производитель мотоциклов Harley Davidson поставил датчики на все станки и в производственные помещения, а потом объединил их в общую сеть. Так собирают информацию о каждом этапе сборки продукта, контролируют микроклимат на производстве и предотвращают брак. В итоге компания сократила расходы и повысила производительность труда сотрудников.

4. Управлять оборудованием удаленно

Датчики позволяют отдавать команды на запуск и остановку оборудования, которое расположено в местах, недоступных человеку: в горячих зонах, глубоких скважинах, шахтах. А также следить за состоянием этого оборудования и не выводить его лишний раз из работы для обслуживания и ремонта.

В Пермском крае работает умная нефтяная скважина «ЛУКОЙЛа». На оборудовании скважины установлены датчики и устройства, которые передают данные о работе и поломках в управляющий центр. Оператор из центра может управлять скважиной дистанционно, что особенно удобно для труднодоступных объектов.

Обычно для этих задач требуются надстройки над системой мониторинга — системы искусственного интеллекта, машинного обучения и аналитики. У Mail.ru Cloud Solutions есть готовая IoT-платформа , которая уже умеет собирать и анализировать данные, а также поддерживает решения по автоматизации и машинному обучению. И здесь идей применений может быть множество: от контроля брака до построения цифровых двойников завода.

Чтобы обеспечить мониторинг промышленного производства, нужно делать три вещи: собирать информацию с оборудования, обрабатывать и анализировать ее, а затем выводить в удобном для конечных пользователей виде. Разберем каждый процесс и необходимое для него оборудование отдельно.

Сбор данных с помощью датчиков

Информацию для мониторинга собирают датчики, которые устанавливают на оборудование или в цех. Это небольшие устройства, которые снимают физические показатели: температуру, скорость работы движущихся деталей оборудования, вес и параметры готовых изделий и так далее. Для каждого вида данных нужен свой датчик.

Некоторые датчики не просто собирают информацию — они умеют управлять оборудованием. Это позволяет работать удаленно с любых устройств и использовать систему мониторинга оборудования, чтобы повысить безопасность. Например, отключить сломанное оборудование прямо внутри шахты или контролировать станок в горячем цехе, не подвергая опасности инженеров.

Выбор датчиков зависит от того, какое у вас стоит оборудование и что именно нужно мониторить. Обычно эти датчики устанавливают на движущиеся детали. Если оборудование современное, например ЧПУ, иногда можно обойтись без внешних датчиков: станок уже сам собирает всю нужную информацию и готов передавать ее на сервер.

Обычно покупать датчики по отдельности и пытаться их как-то связать не нужно. На рынке есть готовые системы датчиков, которые уже работают вместе и отвечают конкретным требованиям.

Хранение, обработка и анализ данных с помощью системного программного обеспечения

Сами по себе датчики практически бесполезны — они просто собирают огромные объемы информации. Чтобы хранить эти данные, структурировать, обрабатывать, анализировать и использовать для управления производством, нужно специальное программное обеспечение. Оно может быть установлено на серверах компании или развернуто в облаке.

Примерами стандартного ПО для мониторинга производства будут:

  1. MES-системы. Это системы управления производственными процессами. Они следят за использованием производственных мощностей, помогают отслеживать брак и оповещать персонал о проблемах на производстве, например о нехватке материалов или нарушениях технологии производства.
  2. Scada. Это ПО, которое собирает и визуализирует информацию о работе оборудования. С его помощью можно отслеживать эффективность работы отдельных станков или всего цеха в целом, управлять оборудованием удаленно и создавать отчеты для руководства и аналитиков.

Также есть другие платформы с дополнительными функциями, которые могут заменить MES и Scada либо дополнить их. Например, у Mail.Ru Cloud Solutions есть готовая платформа для построения системы мониторинга оборудования. Она развернута в облаке и позволяет арендовать любые нужные для мониторинга мощности, а также разрабатывать собственные решения для оптимизации производства. Платформа умеет собирать и хранить информацию с датчиков, визуализировать данные и оповещать о событиях. Также ее можно интегрировать с системами, которые уже работают у вас на производстве.

Вывод данных на клиентские устройства

Информация систем мониторинга выводится на устройства, которыми пользуются сотрудники. Через них они получают всю информацию о работе оборудования и предупреждения о нештатных ситуациях.

В качестве клиентских устройств могут выступать как обычные смартфоны и компьютеры ваших сотрудников, так и специальные стойки в цехах. Для работы на них понадобится установить специальное клиентское ПО, которое будет работать в связке с софтом, обрабатывающим данные. Иногда клиентские приложения идут «в комплекте» с готовыми сервисными решениями, а иногда их нужно разрабатывать самостоятельно.

Источник

Системы мониторинга работы оборудования

Система мониторинга позволяет следить за работой оборудования и при необходимости удаленно им управлять. Грубо говоря, оператору не придётся каждый раз идти к станку, чтобы узнать, как он работает и всё ли с ним в порядке. Это повышает эффективность работы персонала, особенно при большом парке оборудования. Собранная информация кроме того позволяет планировать и вовремя проводить техобслуживание и ремонты, что тоже хорошо для эффективности, снижения простоев и издержек.

Эта статья рассказывает о некоторых способах реализации системы мониторинга. Во второй части краткий обзор нескольких существующих на рынке решений.

В простейшем случае MDC-система (англ. Machine Data Collection) автоматически фиксирует время и длительность работы/простоев/аварийных состояний станка, в продвинутом варианте — собирает данные о технологических режимах (подаче, оборотах, нагрузке), выполняемой в данный момент управляющей программе (УП), кодах ошибок, причинах простоя.

Полученная информация используется для оценки эффективности работы как единицы оборудования, так и всего станочного парка, принятия управленческих решений, а также может быть передана в MES (англ. Manufacturing Execution System) — специализированное прикладное программное обеспечение, предназначенное для решения задач синхронизации, координации, анализа и оптимизации выпуска продукции.

Реализация систем мониторинга

Схема работы любой системы MDC подразумевает передачу данных со станков по локальной (реже беспроводной) сети на сервер с последующей обработкой и визуализацией в клиентских приложениях — пользователи получают картину работы станочного парка в режиме реального времени, а также могут формировать отчеты о состоянии оборудования за определенный временной интервал, эффективности работы, причинах и времени простоя, коэффициенте загрузки и количестве обработанных деталей.

Можно выделить два основных варианта реализации MDC-системы:

аппаратный — используются датчики и/или специальные терминалы (блоки мониторинга), которые подключаются к электроавтоматике станка для регистрации его базовых состояний: включен/выключен, рабочий цикл/простой, сигнал ошибки (аварии) и др.;

программный — обеспечивается прямой коммутацией сервера мониторинга с устройством ЧПУ (УЧПУ) по локальной сети и позволяет автоматически фиксировать базовые состояния станка, читать память УЧПУ, собирать детальные сведения о текущих параметрах работы: подача, обороты, номер УП, нагрузка, код ошибки и др.

Комбинированный подход сочетает аппаратные и программные технологии в зависимости от характеристик и функциональных возможностей объекта мониторинга.

Очевидный плюс аппаратной реализации — возможность сбора дискретных сигналов практически с любого оборудования. Система мониторинга может объединить в единое информационное пространство не только станки с ЧПУ, но и универсальные станки, сварочные установки, печи термической обработки и т.д. Кроме того, если в качестве аппаратной части использовать блоки мониторинга в форм-факторе терминала с экраном и клавиатурой, то оператор станка может интерактивно взаимодействовать с системой мониторинга и различными подразделениями предприятия: например, указывать причину простоя станка и получать информацию из системы управления производством.

На практике для программного подключения необходимо, чтобы:

на УЧПУ была сетевая карта и порт Ethernet;

ЧПУ станка допускало свободный обмен системными данными;

полученная информация была в формате системы мониторинга.

Далеко не всегда оборудование отвечает этим требованиям. Обычно станочный парк предприятия представляет собой собрание станков различных типов и марок, многие из которых вовсе не имеют контроллеров. Некоторые производители станков снабжают свои изделия «фирменным» ПО для удаленной диагностики и мониторинга, но зачастую оно не способно работать совместно «чужими» программами. Поэтому на практике реализовать программный мониторинг может быть весьма проблематично.

Платформы промышленного интернета вещей предлагают для подобных задач готовые решения.

Задачи мониторинга: контроль параметров и повышение эффективности

Теперь разберемся, какие процессы, связанные с работой станочного парка, могут быть оптимизированы с помощью систем мониторинга.

Как показывает опыт, причин для простоя станка немного:

холостая отработка (прогон) УП;

установка и снятие заготовки;

различные поломки и техническое обслуживание;

контрольно-измерительные и вспомогательные операции;

отсутствие заготовок, корректной программы, оснастки или необходимой документации.

Некоторые из перечисленных проблем естественно возникают в процессе производства, другие — из-за ошибок персонала или несогласованности действий различных служб предприятия, отвечающих за подготовку производства.

Читайте также:  Измерительное оборудование для контакта

Если сократить время реакции специалистов и цеховых служб на возникающие проблемы, то можно уменьшить время неплановых простоев. При этом простая фиксация факта простоя без указания причины и информирования ответственных специалистов улучшить производственный процесс не поможет.

В большинстве случаев программная реализация позволяет собирать большой массив данных о работе оборудования, однако значительная их часть относится к технологическим параметрам или системным переменным станка (скорость, подача, координаты, нагрузка, код ошибки). Такая информация практически не помогает сократить простои, так как не выявляет их причины.

Некоторые аппаратные средства мониторинга позволяют обеспечить не только контроль состояния оборудования, но и реализовать мероприятия, направленные на уменьшение неплановых простоев. Здесь, например, может помочь видеофиксация с использованием ИИ, который при обработке видеоряда классифицирует простой, а в связке с программным продуктом высылает соответствующее сообщение на телефон оператора или начальника цеха о внеплановой остановке станка.

В общем случае классификация простоев оборудования лежит на плечах оператора того или иного станка. Важно, чтобы классификация не отнимала много времени и чтобы вносить данные в программу мониторинга было удобно. Тогда персонал сможет быстро и безболезненно освоить новые технологии.

Современные системы мониторинга не ограничивают количество возможных причин простоя. При желании в список причин можно включить даже такие, как «Обеденный перерыв» или «Ушел курить». Оптимальным количеством считается набор из 5–10 причин, которые характерны для любого производства. Среди них: наладка, техническое обслуживание, отсутствие материала (заготовки), отсутствие инструмента или оснастки, отсутствие программы и т. д. Слишком длинный список может запутать оператора и отобьёт желание лишний раз взаимодействовать с системой мониторинга.

Терминал с экраном и клавиатурой даёт оператору возможность не только указывать причины простоя, но и предоставляет ему необходимую технологическую и справочную информацию: список актуальных УП, сменно-суточное задание, параметры его выполнения и т.д.

Разнообразные аппаратные опции также могут оказаться весьма полезны:

датчик RFID используется для авторизации исполнителя по электронному пропуску;

сканер ШК применяется для считывания штрих-кодов на маршрутных и технологических картах;

IP-камера производит видеозапись, автоматически реагируя на аварийные ситуации со станком.

Классификацию простоев сложно завязать на один из контролируемых параметров. Например, для большей части металлообрабатывающего оборудования метод измерения увеличения потребляемой мощности для определения фактической обработки той или иной детали если и применим, то весьма ограничено. Во всех остальных случаях нельзя достоверно зафиксировать факт обработки детали, а не «воздуха», особенно при автоматизированном мониторинге превышения порогового значения, полученного при контрольных замерах потребляемой мощности.

Более современный и прозрачный метод, позволяющий отделить настоящую обработку от «липовой», основан на применении сканеров штрих-кода. Вместе с заготовкой на станок поступает маршрутная карта: оператор в начале обработки детали и по её завершении сканирует соответствующий штрих-код, а система анализирует и сравнивает количество фактически произведенных деталей с количеством зарегистрированных циклов.

При таком подходе появляются дополнительные возможности для учета подготовительно-заключительного и машинного времени обработки партии деталей. Этот метод, однако, имеет свои узкие места и применять его следует, исходя из конкретных производственных задач.

Еще одна из задач систем мониторинга — идентификация работника и действий, производимых на станке: собирается информация о том, какая партия изделий была произведена, на каком станке, за какое время и кто был оператором оборудования. Для своевременного обслуживания важно собирать данные об износе оборудования. Они помогают эффективнее планировать загрузку персонала и металлообрабатывающих станков.

Суммируя, программно-аппаратная реализация позволяет удовлетворить возрастающие потребности современного производства, обеспечить в равной степени получение данных из УЧПУ и уменьшение простоев, связать в единое информационное пространство станки и подразделения предприятия, повысить эффективность эксплуатации оборудования.

Качество и количество собираемых с оборудования данных и, соответственно, выбор технологии мониторинга определяются уровнем пользователя продукта и производственными задачами.

Обзор некоторых систем мониторинга

Winnum CNC

Платформа для промышленного Интернета Вещей, включающая полный набор инструментов для удалённого мониторинга, диагностики оптимизации работы оборудования и процессов его эксплуатации. Полностью готовое решение, внедрение которого занимает меньше недели.

В состав системы входят:

готовые приложения и web AR/VR;

набор интерфейсов и объектов для упрощения процесса разработки решений и интеграции данных;

облачное хранилище больших данных;

семейство микропрограммного обеспечения для безопасного подключения оборудования, устройств и любых других источников данных;

DPA (Discrete Processes Automation)

DPA (Discrete Processes Automation) — производственная аналитическая платформа, выполняющая мониторинг станков с ЧПУ в режиме реального времени. Инструмент объективного контроля состояния оборудования, который позволяет подключать значительную часть существующего на рынке оборудования с ЧПУ «из коробки» без доработки и длительной дорогостоящей наладки.

анализ и визуализация (графическое представление), собранных напрямую с оборудования, машинных данных (получение информации с контроллеров и цифровых датчиков);

управление данными (аварийные сообщения, сигналы и события), требующих реакции или ручного ввода значений, в режиме реального времени;

установка временных норм на выполнение операций и потребности в ресурсах, а также формирование недостающих норм и технологий по истории производства;

работа по технологии (последовательность операций с нормативами времени и ресурсами): вычитывание и сравнение загруженного и выполненного кода по УП;

контроль отклонений и немедленная реакция на них, что позволяет минимизировать брак и потери, благодаря чему сроки становятся реальными;

интеграция с ТОиР и ОТК учитывает операции на техобслуживание и контроль, позволяя сформировать выполнимое сменно-суточное задание, с учётом производственных мощностей и достижимой производительности, благодаря чему заказы выполняются в срок;

выбор критериев и методов оптимизации плана, обмен данными с другими информационными системами (внешние APS и BI системы);

возможность ведения справочной информации;

управление правами доступа к объектам системы, учётными записями и сеансами (сессиями) пользователей, в том числе в разрезе штатного расписания;

формирование отчётных форм.

CIMCO MDC-Max

CIMCO разрабатывает и продает программное обеспечение для автоматизации производства. Штаб-квартира CIMCO и главный учебный центр расположены в Копенгагене (Дания). Здесь базируется отдел продаж и команда техподдержки.

Продукт включает 10 приложений: редактор УП, приложение для управления файлами УП и цеховой документацией, программное обеспечение для сбора станочных данных, мониторинга оборудования в режиме реального времени и анализа эффективности работы цеха.

Пользователь может загрузить с сайта бесплатные пробные версии ПО CIMCO и опробовать их в течение 30 дней. После истечения срока демонстрационного периода необходимо приобрести коммерческую лицензию.

АИС «Диспетчер»

Система мониторинга станков с ЧПУ и персонала «Диспетчер» позволяет оценить реальную загрузку оборудования, найти узкие места технологических цепочек, оценить реальные потери рабочего времени, производственных ресурсов и определить ответственные службы и ответственных работников.

Дополнительные компоненты, реализованные по веб-технологии, предоставляют пользователям возможности сбора, обработки и отображения информации при помощи интернет-сервисов, агрегирующих территориально разнесенные хранилища данных и поддерживающих сеансы веб-доступа в масштабах локальной сети, либо сегмента глобальной сети, в том числе при помощи мобильных устройств.

Подключение станков как с помощью терминалов, так и путём непосредственной интеграцией УЧПУ в локальную сеть позволяет осуществлять развертывание системы мониторинга в короткие сроки. Хорошо отработанные типовые решения минимизируют стоимость работ на этапе внедрения и позволяют проводить монтаж системы мониторинга силами предприятий-заказчиков.

подключение к любому оборудованию;

кроссплатформенный сервер, выполняющий сбор и обработку технических и технологических данных производственного оборудования;

интеграция с системами подготовки производства, системами планирования управления и контроля за производственным процессом, системами для управления простоями и надежностью оборудования;

клиентские места реализуются как через адаптированный web-интерфейс, так и с использованием приложения.

Ознакомиться с возможностями программно-аппаратного комплекса «Диспетчер» можно на базе демо-стендов компании в Смоленске, а также в демо-залах партнеров.

СМПО Foreman

Система мониторинга промышленного оборудования (СМПО) Foreman используется для мониторинга работы оборудования и повышения эффективности производственных процессов, связанных с работой станков с ЧПУ. Особенность решения заключается в способности объединить в единое информационное пространство как новейшие импортные, так и отечественные станки предыдущих поколений.

СМПО Foreman позволяет контролировать работу станочного парка и производственного персонала в режиме реального времени, выполнять классификацию и анализ простоев, проводить оперативную диспетчеризацию цеховых и сервисных служб, передавать управляющие программы на станки с ЧПУ, выпускать отчетную документацию, взаимодействовать с системами планирования и управления производством.

На сайте компании можно найти и скачать не только демо дистрибутивы программ, но и спецификации, инструкцию по монтажу и развёртыванию системы, руководство по эксплуатации.

НАВИМАН

Навиман — модульное программное обеспечение, состоящее из полноценных самостоятельных блоков, которое может быть дополнено аппаратной частью. Навиман позволяет осуществлять в реальном режиме времени контроль работы, как технологического оборудования, так и производственного персонала промышленных предприятий.

Система предназначена для машиностроительныx предприятий, заинтересованных в кратном росте производительности труда, а также в кратном сокращении объема закупок нового технологического оборудования.

Модули системы не зависят друг от друга и являются полноценными самостоятельными единицами, но в связке дают более полную и подробную картину о техническом состоянии оборудования, использовании фонда рабочего времени и о ходе производства в целом. Выбор тех или иных модулей зависит от задач, которые требуется решить на производстве.

Систему можно протестировать бесплатно.

Рекомендации по выбору системы мониторинга

Подумайте, какие задачи вы поставите перед системой: cобирать данные о работе оборудования или повысить эффективность производства, сократив неплановые простои. В первом случае достаточно чисто программного решения, во втором — потребуется программно-аппаратный продукт, обеспечивающий взаимодействие оператора и цеховых служб с системой.

Выясните, поддерживают ли ваши станки программную технологию сбора данных. Если часть станков не допускает прямой информационный обмен с сервером мониторинга по локальной сети, следует искать аппаратное решение.

Опыт показывает, что беспроводная сеть — не лучший вариант для реализации мониторинга станочного парка, особенно если система используется для передачи управляющих программ.

Не требуйте от системы мониторинга решения всех производственных проблем. Возможно, что для передачи программ обработки на станки, планирования технического обслуживания и ремонта (ТОиР), формирования сменно-суточных заданий целесообразнее использовать специализированное программное обеспечение.

Выберите 2–3 системы мониторинга, у которых есть тестовый период, опробуйте их на собственном предприятии. Даже если они вам не подойдут, полученный опыт поможет вам в выборе оптимального варианта системы.

Специалисты портала СТАНКОТЕКА подробно проконсультируют вас по системам мониторинга работы оборудования и помогут подобрать оптимальный для решения ваших задач вариант. Звоните по телефону в Москве или оставьте заявку на сайте.

Система мониторинга позволяет следить за работой оборудования и при необходимости удаленно им управлять. Грубо говоря, оператору не придётся каждый раз идти к станку, чтобы узнать, как он работает и всё ли с ним в порядке. Это повышает эффективность работы персонала, особенно при большом парке оборудования. Собранная информация кроме того позволяет планировать и вовремя проводить техобслуживание и ремонты, что тоже хорошо для эффективности, снижения простоев и издержек.

Источник