|
Podstawowe zagadnienia
|
Na temat PUR (Prognozowanego Utrzymania Ruchu) pisano już wiele razy, ale jest to temat tak obszerny, że jeden czy dwa artykuły nie są w stanie w pełni wyczerpać tematów związanych z tym zagadnieniem.
Od lat 80. dostrzec można rozwój oprzyrządowania, które ma dostarczać działom UR informacji o stanie sprzętu w czasie rzeczywistym. Oprzyrządowanie to obejmuje czujniki wibracji dla maszyn rotacyjnych, monitorowanie korozji oraz zastosowanie ultradźwięków i kamer termowizyjnych. Na początku personel UR zbierał dane poprzez pracę z urządzeniami bezpośrednio na maszynach. Podczas kontroli hali produkcyjnej personel UR wykonywał bezpośrednie monitorowanie urządzeń, a po zakończeniu zadania kopiował pobrane dane do baz systemów UR.
W ostatnich latach czujniki zaczęto montować na maszynach albo wręcz wbudowywać w same urządzenia w sposób pozwalający na pobieranie i wysyłanie poprzez sieć danych, bezpośrednio do scentralizowanych aplikacji do zarządzania danymi. Aplikacje te mogą ostrzegać personel UR oraz personel pracujący na produkcji o pojawiających się zmiennościach, które mogą powodować spadek wydajności produkcyjnej lub jakości. Aplikacje te mogą również współpracować ze skomputeryzowanymi systemami zarządzania UR (ang. Computerized Maintenance Management Systems – CMMS) w celu automatycznego uruchamiania zleceń UR.
Takie technologie i możliwości prognozowania na poziomie sprzętu i oprogramowania zwiększają wartość procesów UR i mogą zaoszczędzić użytkownikom znaczne sumy pieniędzy. Jednakże wielu użytkowników, dostawców oraz analityków przemysłowych twierdzi, że użytkownicy nie osiągają takich korzyści, na jakie liczyli.
Technologie, procesy
– Automatyczne monitorowanie prognostyczne staje się coraz popularniejsze w zakładach, które redukują personel pracujący na UR – mówi Jim McGlone, globalny dyrektor sprzedaży w firmie Rockwell Automation, zajmujący się zagadnieniami UR. – Poprzez zastosowanie technik prognozowanego UR na stałym przepływie danych z produkcji, personel UR może skoncentrować się na najważniejszych zasobach zakładu, które rzeczywiście wymagają uwagi.
W końcu, aby maksymalnie wykorzystać zalety tych narzędzi, użytkownicy muszą zrozumieć, gdzie należy zastosować prognozowane UR, wybrać odpowiednie urządzenie i/lub oprogramowanie oraz wprowadzić konieczne zmiany w procesach firmy. Mając to na uwadze, należy rozważyć rzecz następującą: czy najnowsze rozwiązania technologiczne zwiększyły możliwości PUR.
Inteligentne oprzyrządowanie. Rozwój inteligencji zawartej w urządzeniach i systemach pozwala oprzyrządowaniu przekazywać informacje diagnostyczne bezpośrednio personelowi UR. Jak stwierdza McGlone: – Urządzenie tak drobne jak fotokomórka jest teraz w stanie poinformować użytkownika np. o tym, że ma brudną soczewkę. Zamiast wysyłać pracownika, który rutynowo czyści soczewki fotokomórek, powiedzmy co tydzień, teraz sama fotokomórka może poinformować znajdującego się najbliżej pracownika, który przetrze zabrudzoną soczewkę.
Szybsze sieci o większych możliwościach. Stare, analogowe sieci komunikacyjne mogły przenosić ograniczoną liczbę danych. Teraz są inne sieci, o większych możliwościach. Obejmują one hybrydowe protokoły sieciowe analogowo-cyfrowe, takie jak HART oraz cyfrowe sieci terenowe, takie jak: FOUNDATION fieldbus, Profibus, ControlNet i DeviceNet. Ponadto wiele sieci jest w stanie przekazywać dane bardzo szybko, zapewniając użytkownikom wgląd w procesy o wysokiej rozdzielczości i zwiększenie zdolności do wychwytywania potencjalnych problemów. Na przykład produkt firmy GE Fanuc – Control Memory Xchange to wbudowana technika, pozwalająca urządzeniom na udostępnianie dużej liczby danych, sterujących poprzez sieć opartą na światłowodach. Kiedy dane zostaną już wpisane we wspólną pamięć, są natychmiast transmitowane do pozostałych węzłów sieciowych z prędkością wynoszącą 174 megabajty na sekundę.
– W sterowaniu maszynami pojawia się wiele problemów dotyczących sekwencji działań – mówi Jeff Bartoletti, menedżer ds. rozwoju rynku w firmie GE Fanuc. – Inżynierowie patrzą na dane i widzą, że przekaźniki 1 i 2 zadziałały, ale kolejność ich zadziałania niekoniecznie musi być widoczna. Jeśli sieć jest wystarczająco szybka do zidentyfikowania sekwencji, wtedy można wychwycić potencjalne problemy. Użytkownicy rzeczywiście zwiększają wydajność i sprawność procesów, ponieważ realizując PUR, optymalizują pracę maszyn.
Zwiększenie niezawodności zakładów. Kiedy stało się rzeczą oczywistą, że dane o wydajności zakładów mogą doprowadzić do zredukowania przestojów i zwiększenia czasu pracy, a tym samym zwiększenia zwrotu z zasobów, użytkownicy zaczęli poszukiwać sposobów zintegrowania nowych rozwiązań z systemami i aplikacjami, co umożliwiłoby dyrektorom zakładów podejmowanie lepszych decyzji. W rezultacie przemysł przeszedł od nastawienia na utrzymanie w ruchu zakładów do zapewniania ich ogólnej niezawodności.
Fot. 1. Dla krytycznych aplikacji, maszyn i urządzeń producenci mogą podejmować swoje własne działania PUR, z monitorowaniem w czasie rzeczywistym – to właśnie robi operator w fabryce Werner Ladder, która jest producentem produktów z włókna szklanego, aluminium oraz drewna (Zdjęcie dzięki Rockwell Automation)
– Wiedząc, że system może się zepsuć w ciągu tygodnia, dyrektor zakładu staje teraz przed dylematem: jaki moment jest najlepszy do zatrzymania systemu? Jaki będzie wpływ na finansową stronę prowadzonej działalności? Jak można zoptymalizować produkcję, zminimalizować czas przestojów oraz ich wpływ na dochody przedsiębiorstwa? – mówi Houghton LeRoy, dyrektor do spraw badań w firmie ARC Advisory Group. – Lub też powiedzmy, że na przykład dana maszyna pracuje zaledwie z 85-procentową wydajnością, zamiast standardową 95-procentową. Trzeba zdecydować, czy korzystne jest naprawienie systemu teraz, czy też bardziej opłaca się kontynuować pracę na obecnym poziomie wydajności.
Barry Kleine, menedżer ds. zapewniania niezawodności i technik UR w firmie ABB, w dziale zajmującym się usługami, zauważa, że Strategiczne Systemy Szacunków Korporacyjnych i ich TURBO pakiety do UR, nastawione na niezawodność (ang. Reliability Centered Maintenance – RCM), pozwalają użytkownikom na dostęp do szczegółowych informacji o każdej maszynie czy urządzeniu oraz o sposobach ich wykorzystania, warunkach pracy oraz czasie niezbędnym do przeprowadzenia kontroli. Po uzyskaniu wszystkich informacji zalecane jest wykonanie odpowiednich czynności konserwacyjno-naprawczych.
– Mogę „powiedzieć” systemowi, że chce wykonywać analizę poziomu wibracji co dwa miesiące, a system może nie zgodzić się z moją decyzją – stwierdza Kleine. – Co więcej, system może mnie poinformować, dlaczego nie zgadza się z moją decyzją. RCM Turbo zapewnia również informacje potrzebne do oceny ryzyka „pozwolenia” na awarię sprzętu i szacuje koszt wykonania naprawy.
Najlepsze systemy z gatunku tych, które zapewniają niezawodność, mogą również pokazywać dane o wydajności z przeszłości, zapisane w historiach procesów i zakładów, oraz pokazywać profile optymalnej wydajności sprzętu. Pozwala to użytkownikom na szybkie porównanie aktualnej wydajności z wydajnością w przeszłości lub wydajnością optymalną, pomagając personelowi w zidentyfikowaniu zmniejszonej wydajności.
Aby ułatwić udostępnianie danych pomiędzy systemami, MIMOSA i OPC Foundation ISA utworzyły niedawno komitet operacyjny. Komitet ten ma opracować nowy standard Open Operate &Maintain (OpenO&M), służący do wykonywania zintegrowanej diagnostyki, prognozowania, sterowania oraz aplikacji UR w przedsiębiorstwie.
Jak wdrażać?
Pomimo potencjalnych oszczędności oraz możliwości zwiększenia zwrotu z zasobów dostawcy i analitycy są zgodni, że prognozowane UR nie realizuje obecnie swoich potencjalnych możliwości. Problem, jak mówią, nie leży ani w sprzęcie, ani w oprogramowaniu, ale w sposobie, w jaki systemy prognozowanego UR są kupowane, wdrażane oraz obsługiwane.
Charakterystyka wymiany danych
|
Rodzaj |
Control Memory Xchange |
Gigabitowy Ethernet |
Szybki Ethernet |
|
Teoretycznie obsługiwana prędkość transmisji |
1392 MB/sek. |
800 MB/sek. |
80 MB/sek. |
|
Maks. odległość węzłą od węzła |
10 km |
100 m |
100 m |
|
Maks. # węzłów |
256 |
Nieograniczona |
Nieograniczona |
|
Topologia |
Pierścień |
Gwiazda, hub |
Gwiazda, hub |
|
Przetwarzanie błędów |
Tak |
Tak |
Tak |
|
Determinizm |
Tak |
Nie |
Nie |
|
Okablowanie |
Światłowód |
Skrętka dwużyłowa/ Światłowód |
Skrętka dwużyłowa |
Źródło: GE Fanuc
Porównanie specyfikacji oraz korzyści wynikających z topologii rozwiązań komunikacyjnych dotyczących PUR może pomóc w wybraniu najlepszego rozwiązania, tak jak to widać na przykładzie porównania Control Memory Xchange GE Fanuc do szybkiego Ethernetu i Ethernetu gigabitowego
– Być może największym problemem jest to że firmy kupują oprogramowanie do UR bez sprecyzowanej wizji tego, co chcą osiągnąć – stwierdza Kleine. – Firmy wprowadzają do zakładu aplikacje PUR, przekazują ją komuś i mówią: weź i wdróż to. Takie podejście to gwarantowana porażka.
Zamiast tego zakłady powinny najpierw określić, co chcą osiągnąć za pomocą systemu, a potem wybrać najlepszy produkt. – Istnieje wiele różnych rodzajów programów, takich, które wychwytują stan urządzeń na bazie danych, analizują dane i sugerują użytkownikowi rodzaj konserwacji, jaką należy wykonać – mówi Kleine.
Stuart Harris, wiceprezes ds. optymalizacji zasobów w firmie Emerson Process Management, zauważa, że przy dużej obfitości dostępnych danych, dotyczących stanu zasobów zakładu, poświęcanie takiej samej uwagi im wszystkim to nie jest dobry pomysł. Zamiast tego trzeba najpierw określić, które zasoby są najważniejsze i na nich właśnie się skupić.
– Należy skupić się na tych zasobach, które mają największy wpływ ekonomiczny na prowadzoną działalność – dodaje Harris.
Oprócz tego, jak twierdzi, aby jak najlepiej wykorzystać systemy UR, pracownicy muszą wykorzystywać zbierane informacje do wprowadzania zmian w procesach. Zbyt często instaluje się systemy PUR, ale ignoruje informacje, jakie się z nich otrzymuje.
– Jeśli poprosi się pracowników zakładów przemysłowych o pokazanie list wygenerowanych przez systemy CMMS, okaże się, że w dziewięciu przypadkach na dziesięć nie ma w nich słowa o prognostycznych narzędziach UR – mówi Harris.
Kleine również zwraca na to uwagę. Podkreśla jednak – Mimo iż systemy PUR są bardzo dobre, to jednak nie należy na ślepo przyjmować prezentowanych przez nie danych. Trzeba analizować zarówno wejścia, jak i wyjścia i okresowo je weryfikować.
Artykuł ten ukazał się w styczniowym wydaniu „Control Engineering”.
Autor: Dan Sussman, redaktor Control Engineering
