W artykule opisujemy ustalanie celów dla systemów monitoringu maszyn, nadawanie priorytetów maszynom w zakładzie, opracowywanie odpowiednich wskaźników wydajności oraz ciągłe ich ulepszanie.
Systemy monitorujące pracę i stan techniczny maszyn zyskują obecnie popularność w różnych gałęziach przemysłu. Z oczywistych przyczyn są one lepsze od ręcznego zbierania informacji w zakładach i dlatego firmy przemysłowe przechodzą na tę nową technologię. Często jednak firmy przemysłowe chcą wdrożyć taki monitoring i uzyskać dzięki temu oszczędności kosztów, ale jednocześnie ignorują niezbędne działania wstępne, wymagane do wdrożenia takich systemów na maszynach. W wyniku takiego podejścia firmy te nie uzyskują oczekiwanych korzyści z systemów monitoringu maszyn.
Celem tego artykułu jest nakreślenie strategii, które mogą zostać zaadoptowane w celu rozwiązania powszechnie spotykanych problemów z wdrażaniem systemów monitorujących maszyny.
Ustalenie celów monitorowania maszyn
Istnieje pewne zagrożenie, że dane generowane przez systemy monitorujące działanie i stan techniczny maszyn mogą być mało użyteczne lub nawet w ogóle bezużyteczne. Aby tego uniknąć, musimy koniecznie najpierw określić cel wdrożenia takiego systemu w fabryce, a dopiero potem przejść do jego realizacji. Najlepszym sposobem na to jest zrozumienie wykorzystywania danej maszyny oraz jej środowiska operacyjnego.
Dwie podobne maszyny, pracujące w dwóch różnych środowiskach operacyjnych, mogą mieć różne wymagania co do systemu monitoringu. Weźmy na przykład napędzaną silnikiem pompę tłoczącą paliwo w łatwopalnym otoczeniu. Aby uniknąć możliwości powstania pożaru, konieczne jest monitorowanie temperatury powierzchni tej pompy. Gdy jednak pompa tego samego typu jest wykorzystywana w wodociągu miejskim, to zainwestowanie w monitoring temperatury jej powierzchni będzie stratą czasu i pieniędzy, ponieważ nie ma tu środowiska łatwopalnego. W idealnym przypadku cel systemu monitoringu maszyn powinien być bardzo zbieżny z rzeczywistymi oczekiwaniami wobec maszyny, na której jest on zainstalowany.
Nadanie priorytetów maszynom do zainstalowania systemu monitoringu
Nawet średniej wielkości zakład przemysłowy czy fabryka może posiadać od setek do tysięcy elementów wyposażenia, o różnej wielkości i stopniu skomplikowania. Podczas gdy każde urządzenie daje wkład do ogólnej efektywności pracy fabryki, to zainstalowanie czujników systemu monitoringu na każdym urządzeniu czy maszynie jest po prostu finansowo nieopłacalne. Jeśli zasoby finansowe i czas w firmie są ograniczone, to sprzętowi musi być nadany priorytet – musi być pogrupowany pod względem jego wpływu na pracę całej fabryki. Podobnie do tego cechy lub parametry, które mają być rejestrowane przez system, także muszą uzyskać priorytety w zależności od znaczenia danej maszyny dla fabryki.
Na ogół maszyny, które są drogie i w przypadku awarii wymagają długiego czasu przestoju w celu naprawy, są monitorowane pod względem wielu parametrów. Na przykład wielki kocioł przemysłowy może wymagać monitorowania zarówno pod względem całego zakresu parametrów, które w pełni obejmują charakterystykę funkcjonalną tego sprzętu, jak i właściwości chemicznych ogrzewanego płynu. Z drugiej zaś strony kotły o małej pojemności, pracujące w niższych temperaturach i pod niższym ciśnieniem, mogą posiadać łagodniejsze wymagania co do określania ich stanu technicznego i wydajności, czyli mniejszej ilości zainstalowanych czujników.
Opracowanie odpowiednich wskaźników wydajności maszyn i sprzętu
Jednym z problemów przy wdrażaniu systemu monitorowania maszyn i sprzętu jest brak określenia wymagań dotyczących wydajności, oczekiwanych od tego systemu. Opracowanie wymagań dotyczących wydajności operacyjnej dostarczy dokładniejszych praktycznych informacji na ten poziom monitoringu, który jest wymagany w danej maszynie. Prawidłowym podejściem jest tu wyznaczenie poziomu i natury systemu monitoringu na podstawie poziomów niezawodności, dyspozycyjności, łatwości konserwacji oraz bezpieczeństwa, oczekiwanych od maszyny. Wyobraźmy sobie bowiem taką sytuację, że na jakiejś maszynie zainstalowano skomplikowany system czujników, współpracujący z zabezpieczeniami, które wyłączają tę maszynę w każdej sytuacji, gdy jakiś jej parametr wykracza poza ustawiony zakres. Dochodzi wtedy do niepotrzebnych przestojów.
Wprawdzie taki system monitoringu prawdopodobnie zwiększy niezawodność maszyny z powodu zmniejszenia prawdopodobieństwa awarii, jednak niepotrzebne alarmy i ich konsekwencja w postaci przyciągania uwagi pracowników zakładu prawdopodobnie negatywnie wpłyną na czas pracy maszyny i jej dyspozycyjność. Krótko mówiąc, właściwe wskaźniki wydajności oraz ich realistyczne cele są dobrym kompromisem pomiędzy niezawodnością i dyspozycyjnością maszyn a łatwością ich konserwacji i serwisowania.
Stałe ulepszanie systemów monitoringu maszyn
Wdrożenie systemu monitoringu maszyn nie jest projektem jednorazowym, który spełnia swoje zadanie już od momentu wdrożenia. Wymagania dotyczące funkcjonowania oraz stanu technicznego maszyn, w tym ich wskaźników awaryjności, są zjawiskami dynamicznymi, które zmieniają się od chwili zainstalowania tych maszyn do końca ich eksploatacji. Ponadto cele wykorzystywania maszyn mogą się zmieniać, co może spowodować ich pracę w innych warunkach.
Idealna strategia wdrożenia systemu monitoringu maszyn powinna uwzględniać wykorzystywanie zbieranych informacji do precyzowania bieżących wymagań dla takiego systemu. Na przykład niewykorzystywane dane, zebrane w ciągu całych lat ze specyficznego czujnika obrazu w obrabiarce CNC, mogą wskazywać jej operatorowi, że zainstalowanie takiego czujnika jest nieuzasadnione. W związku z tym czujnik ten można zdemontować z tej maszyny oraz nie instalować takich czujników na innych obrabiarkach CNC w przyszłości, co spowoduje oszczędność czasu i kosztów dla firmy przemysłowej.
Podsumowanie
Mówiąc krótko: wdrożenie systemu monitoringu wydajności i stanu technicznego maszyn w zakładzie przemysłowym wymaga głębszej analizy zarówno tych maszyn, na których będą zainstalowane czujniki tego systemu, jak i natury pracy tych maszyn. Dwie podobne maszyny, ale pracujące w różnych środowiskach, mogą być wyposażone w różne systemy monitorujące, dopasowane do konkretnych potrzeb w każdym przypadku. Jednym z najlepszych podejść do tematu jest dobranie właściwych systemów monitoringu do właściwych maszyn oraz połączenie ostatecznego celu takiego systemu z uzyskaniem ogólnej niezawodności, dyspozycyjności oraz łatwości utrzymania ruchu w fabryce.
Bryan Christiansen, założyciel i dyrektor generalny firmy Limble CMMS.
