Obr. Prediktívna údržba poskytuje komplexný prehľad o zdraví stroja, predpovedá pravdepodobnosť zlyhania komponentov a pomáha identifikovať škody skôr, ako sa stanú kritickými.

V kontinuálne pracujúcich, sieťovo prepojených strojoch, aké sa používajú v tlačiarenskom a obalovom priemysle, sa list materiálu vedie labyrintom valcov. Mechanická nevyváženosť alebo zvýšené trenie ložísk v jednom z týchto valcov môže spôsobiť nekontrolované kmitanie, ktoré narúša napätie pásu v celom stroji. To má negatívny vplyv na kvalitu produktu a mohlo by dokonca viesť k úplnej poruche stroja. Účinným spôsobom, ako tomu zabrániť, je systém prediktívnej údržby, ktorý je schopný zistiť potenciálne poruchy skôr, ako k nim dôjde. Takto možno včas identifikovať nerovnováhu alebo opotrebované ložiská a naplánovať potrebné opravy, kým nastane porucha valca a zastavenie stroja. Finančné ciele totiž možno splniť iba vtedy, ak stroje a zariadenia fungujú správne.

Vyhnite sa prestojom

Riešenie prediktívnej údržby sa spolieha na množstvo údajov zhromaždených zo stroja. Tieto údaje sa zhromažďujú prostredníctvom procesu nepretržitého monitorovania stavu, potom sa analyzujú a vyhodnocujú tak, aby systém prediktívnej údržby mohol vypočítať presnú pravdepodobnosť výskytu určitých udalostí. „Nielenže prediktívna údržba šetrí náklady, ale tiež pomáha maximalizovať produktivitu, pretože vymieňate komponenty skôr, ako začnú mať vplyv na výkon stroja,“ vysvetľuje Martin Staudecker, odborník na vývoj softvéru v oblasti spätnoväzbového riadenia v spoločnosti B&R.

Prediktívna údržba však môže urobiť omnoho viac, než len monitorovať správanie jedného valca. Poskytuje komplexný prehľad o zdraví celého stroja a predpovedá pravdepodobnosť zlyhania komponentov. Môžu sa zaznamenať všetky otáčky motora, hladina hluku a teplota a všetky neobvyklé vibrácie alebo mechanická nerovnováha sa dajú zistiť v ich najskorších fázach. Možno tiež vykonať podrobnú analýzu vibrácií špecifických súčastí, ktoré sú náchylné na opotrebenie.

Inteligentné analytické algoritmy

Ak chcete urobiť spoľahlivé vyhlásenie o stave stroja, prvým krokom je zhromaždiť čo najviac údajov a vyhodnotiť ich pomocou inteligentných analytických algoritmov. Čím viac údajov môže systém spracovať, tým lepšie dokáže detegovať hroziace poruchy skôr, ako sa vyskytnú. „To však znamená, že musíte nájsť systém, ktorý dokáže ukladať a analyzovať také obrovské objemy údajov,“ hovorí M. Staudecker. Okrem údajov o stave samotného stroja môže prediktívna údržba využívať aj parametre z okolitého prostredia, ako je teplota a vlhkosť. Tieto údaje sa musia zahrnúť aj do analýzy, aby sa maximalizovala spoľahlivosť jej predpovedí.

Prediktívna údržba B&R využíva špeciálne V/V moduly na monitorovanie stavu, spárované so sofistikovanými analytickými algoritmami z jej súboru nástrojov mapp Technology. Ľahko konfigurovateľné moduly na monitorovanie stavu sú určené pre oblasti, ktoré by mohli vyžadovať údržbu. To, čo moduly B&R odlišuje, je ich zabudovaná schopnosť analýzy vibrácií. Údaje získané z modulov monitorovania stavu sa dajú ľahko pripraviť a využiť na optimalizáciu existujúcich procesov. Ako súčasť rodiny riadiacich jednotiek B&R X20 sú tieto moduly plne kompatibilné s akoukoľvek topológiou riadenia stroja.

Spracovanie údajov zamerané na výsledky

Zhromaždené údaje sa vyhodnotia pomocou sofistikovaných analytických algoritmov softvérového balíka mapp Control. „Vysoko výkonné spracovanie údajov zamerané na výsledky je kľúčom k efektívnej analýze,“ poznamenáva M. Staudecker. „A to je presne to, čo mapp Control umožňuje.“ Väčšinu analytických výpočtov možno vykonať priamo na riadiacej jednotke. Tým sa výrazne zníži objem prenášaných údajov, pretože ďalej treba poslať iba výsledok.

Automatické ladenie na predpovedanie chyby

Ďalším spôsobom, ako včas zistiť chyby, je použitie postupov ladenia. „Mapp Control obsahuje metódy ladenia založené na modeloch, ktoré identifikujú správanie systému a na tomto základe vytvoria vhodný regulátor,“ vysvetľuje M. Staudecker. Ak sa ladenie vykonáva v pravidelných intervaloch, sú nielen aktualizované parametre riadenia, ale zviditeľňujú sa aj všetky zmeny v správaní systému. Na základe odchýlok v statických vlastnostiach, dynamike systému alebo rezonančných frekvenciách možno vyvodiť závery o vývoji v procesoch stroja, netesnosti alebo opotrebovaných komponentoch.

Nielenže prediktívna údržba šetrí náklady, ale tiež pomáha maximalizovať produktivitu, pretože vymieňate komponenty skôr, ako začnú mať vplyv na výkon stroja.
       
Martin Staudecker, odborník na vývoj softvéru v oblasti spätnoväzbového riadenia v spoločnosti B&R

Zistite opotrebenie

Prediktívna údržba umožňuje operátorom vymeniť opotrebované komponenty, keď je to najpohodlnejšie, namiesto prerušenia prebiehajúcej výroby. V priebehu času si mechanické opotrebenie postupne vyberá svoju daň z komponentov, ako sú hydraulické ventily, čo má negatívny vplyv na riadenie hydraulických osí. Balík B&R mapp Hydraulics obsahuje softvérový komponent na včasnú detekciu tohto typu opotrebenia. „Komponent automaticky zmeria charakteristickú krivku ventilu, ktorá opisuje vzťah medzi otvorením ventilu a prietokom oleja,“ vysvetľuje M. Staudecker. „Nielen to, že máme k dispozícii informáciu o tom, kedy dôjde k opotrebeniu, ale tiež to optimalizuje výkon riadenia.“

Monitorovanie vyhrievacieho prúdu

Najmä pri zložitých strojoch, ako sú tie v plastikárskom priemysle, kvalita konečného produktu závisí od dokonalého vykonania každého kroku procesu. Jedným z čiastkových procesov pri výrobe plastov je extrúzia. Chybný vyhrievací článok v extrudéri by mohol poškodiť celú výrobnú linku, čo by spôsobilo veľké množstvo odpadu a obrovské náklady.

„Používanie softvérových komponentov od B&R na implementáciu prediktívnej údržby pomáha udržiavať stroj v optimálnom stave a maximalizuje dlhodobú produktivitu celého systému,“ hovorí M. Staudecker. Balík B&R mapp Temperature porovnáva ohrievacie prúdy s referenčnými hodnotami vo voľne konfigurovateľných intervaloch. To uľahčuje pozorovanie zmien vo vykurovacom okruhu, ktoré naznačujú prvé známky poškodenia vykurovacích telies alebo relé.

Nové obchodné modely

Prediktívna údržba tiež otvára potenciálne nové obchodné modely pre výrobcov strojov, najmä v oblasti servisu. Napríklad použitím strojových údajov zozbieraných počas dlhšieho časového obdobia možno presnejšie predpovedať cykly údržby. Výrobcovia strojov môžu svojim zákazníkom ponúkať služby šité na mieru, ktoré udržiavajú stroje v prevádzke v optimálnom stave za každých okolností. „Údaje môžu byť tiež použité na optimalizáciu konštrukcie samotného stroja,“ hovorí M. Staudecker. S prediktívnou údržbou môžu výrobcovia strojov ponúkať komplexný balík služieb a súčasne účinne a cielene vylepšovať svoje stroje.

Zdroj: Schwankner, C.: The next best thing to a crystall ball, B&R, dostupné online https://www.br-automation.com/en/about-us/press-room/technology-highlights/the-next-best-thing-to-a-crystal-ball/