Тема с обложки: заботимся о «здоровье» оборудования

Если оборудование не докладывает вам о своем самочувствии, то вы, вероятно, тратите средства на незапланированные простои и ненужное техническое обслуживание. Чтобы поддерживать оборудование в хорошем состоянии и обеспечивать оптимальную производительность, используйте специализированные средства анализа и диагностики.

Простая и оптимальная конструкция, наличие датчиков, диагностических, коммуникационных и программных инструментов упреждающего анализа, а также обученный персонал гарантирует исправное состояние оборудования, его безопасность, эффективность работы операторов и соответствующего канала поставок.

Состояние измерительного оборудования

По словам Дина Хорна, менеджера по обслуживанию оборудования в отделе оптимизации активов компании Emerson Process Management, различные типы измерительных технологий, используемых в производственном оборудовании или вместе с ним, могут применяться в задачах упреждающего обслуживания или ремонта. "Некоторые приборы плохо спроектированы, некоторые неправильно установлены, а некоторые неправильно эксплуатируются. 40-50% повреждений оборудования возникает в процессе работы (из-за неправильного использования). Что это означает? Оборудование портится, потому что операторы не осознают, что оказывают сильное воздействие на его состояние. Чтобы избежать 40-50% поломок оборудования, необходимо модифицировать сам технологический процесс".

Хорн считает:

• Дополнительным средством выявления неполадок важного оборудования может стать переносной датчик вибраций.

• Установленные на постоянной основе мониторы позволяют отслеживать наиболее важные процессы. Критически важным считается оборудование, при выходе из строя которого теряется более 50% продукции.

• Ультразвуковая диагностика позволяет выявлять утечки ресурсов, например, в конденсационных горшках, и диагностировать неполадки, такие как нехватка смазки для подшипников.

• Благодаря анализу смазки удается устранить причины некоторых неполадок. Так, например, проблемы с подшипниками появляются из-за плохо отфильтрованной смазки или содержания в ней воды, иногда даже из-за присутствия в смазке частичек металла.

Промышленные роботы компании ABB сами сообщают о необходимости техобслуживания, сокращая тем самым время вынужденного простоя и расходы на техническую поддержку

• При помощи бесконтактных инфракрасных датчиков удается обнаружить места перегрева работающих двигателей, плавких предохранителей, токопроводящих шин и т. д.

• Средства управления технологическими процессами позволяют контролировать температуру и давление, что, в общем, не отражает состояние оборудования, однако некоторые признаки могут помочь при установлении диагноза.

"Система управления процессом в сочетании с мониторингом вибрации дает полное представление о состоянии оборудования”,- утверждает Хорн.

Алло! Вы меня слышите?

Проводные и беспроводные сетевые интерфейсы обеспечивают активный обмен данными между операторами, обслуживающим персоналом, поставщиками сырья и производителями оборудования. С разрешения заказчика, OEM-производители могут подключаться к оборудованию и собирать информацию, необходимую для достижения оптимальной производительности, упрощения ремонта и улучшения качества продукции.

Благодаря возможности подключения различных модулей ввода, контроллеры PAC компании National Instruments обеспечивают большую гибкость, чем традиционные средства техобслуживания

Компания PPL Susquehanna, применяющая автоматизированное сварочное оборудование при изготовлении контейнеров для отработанного ядерного топлива, пользовалась услугами удаленной технической поддержки компании Berkeley Process Control через Интернет. Согласно договору, Berkeley Automated Welding System организовала обмен информацией в реальном времени через безопасное Интернет-соединение и сенсорный экран TS-5112, отображающий пользовательский интерфейс и параметры процесса.

Инженеры Berkeley могли удаленно отслеживать и управлять перемещением элементов установки, контролировать и менять параметры, а также проводить диагностику совместно со специалистами компании PPL гораздо быстрее, чем по телефону. Как отмечает компания, когда причиной неполадок стал разрыв контакта на блоке ввода-вывода, новая систе-‘ ма позволила сэкономить двое суток по сравнению с вызовом специалиста.

Упреждающее техобслуживание

Подобные коммуникационные решения "от машины ? к машине" (machine-to-machine, М2М) "в настоящее . время являются основной технологией, стимулирующей переход компаний на упреждающее обслуживание", — отмечает Питер Фоу-лер, вице-президент компании Siemens по беспроводным модулям. Технология М2М позволяет производителям удаленно подключаться к оборудованию, которое они обслуживают, и осуществлять его мониторинг, что, по словам Фоулера, улучшает контроль за процессом работы и дает возможность определить необходимость техобслуживания до того, как оборудование выйдет из строя.

Мобильные технологии беспроводной связи, например, Siemens Mobile и nPhase, позволяют реализовать упреждающий подход к техническому обслуживанию оборудования

В настоящее время одной из главных проблем на производстве является тот факт, что компания, ответственная за поддержку стороннего оборудования, как правило, находится вне предприятия и осуществляет удаленную поддержку нескольких клиентов, что затрудняет связь.

Мобильные технологии беспроводной связи, например, Siemens Mobile в содружестве с nPhase позволяют производителям и фирмам технической поддержки осуществить переход к упреждающей модели обслуживания. Они могут более эффективно координировать действия технического персонала, тем самым сокращая количество звонков из-за неисправностей оборудования и связанные с этим расходы, а также улучшая качество обслуживания.

Анализ измерений и своевременные действия

По словам Фоулера, большая часть приборов получает данные с различных датчиков вибрации, температуры, давления масла и т.д. при помощи контроллера, который чаще всего подключается по последовательной шине с традиционным промышленным протоколом, например, Modbus. Трудность состоит в передаче данных в систему управления масштаба предприятия, которая проведет их обработку и выполнит необходимые действия.

"Большинство предприятий оснащены локальной сетью. Необходимо организовать связь с компаниями, ответственными за поддержку и обслуживание оборудования, — утверждает Фоулер. — Этот подход исключительно эффективен, как с точки зрения расходов, так и с позиции результатов".

"Внедрение средств мониторинга в системы управления в скором времени приведет к быстрому распространению современных технологий упреждающего обслуживания (PdM)", — утверждает Крис Дефилиппо, менеджер по виброакустическому оборудованию компании National Instruments. "В интеллектуальные системы техобслуживания все чаще внедряются программируемые автоматические контроллеры (PAC)" — отмечает Дефилиппо, поскольку они изначально обладают средствами диагностики и управления.

По словам Дефилиппо, контроллеры PAC увеличивают гибкость модели упреждающего обслуживания, так как пользователь не ограничен отдельной системой сбора данных и может выбрать несколько измеряемых параметров: вибрацию, тепловидение, ультразвук, качество электроэнергии и т.д. Контроллер РАС может осуществлять локальную децентрализованную обработку, например, спектральный анализ, отслеживание нескольких величин, измерения уровня и аварийное отключение.

Критерий выбора

Отказы оборудования должны служить катализатором внедрения средств мониторинга реального времени, считает Хорн (компания Emerson). Когда система защиты не сработает или станок без средств самодиагностики выйдет из строя, руководство предприятия быстро внедрит упреждающую систему мониторинга вибрации реального времени.

Зачем ждать? Перед началом внедрения системы мониторинга реального времени Хорн предлагает ознакомиться с оптимальными подходами, сложившимся опытом и некоторыми теоретическими аспектами:

• Начните с анализа каждого элемента системы и оценки его важности. Это позволит определить, насколько тщательный контроль ему необходим, какие требуются средства мониторинга (переносные или постоянно подключенные). Возможно, его отказ вполне допустим? Приведет ли поломка устройства к остановке производства? Связано ли это с вопросами безопасности? Насколько просто достать запасные детали? Окажет ли это влияние на окружающую среду?

• Затем нужно определить тип устройства. Является ли оно высокоскоростным, каковы могут быть причины неисправностей, какова история отказов устройства? Это поможет определить метод выявления причин отказов оборудования (анализ вибрации, звуковых колебаний, инфракрасного излучения, качества смазки, температуры и давления).

• Далее обратите внимание на другие установки поблизости, использующие одни и те же железнодорожные пути, трубопроводы, связанные режимом работы, типом продукции, циклом технологического процесса. Для получения полной картины все эти параметры и условия должны быть учтены в модели упреждающего анализа.

По словам Хорна, сопоставление условий технологического процесса с измеренными данными может выявить ранее незаметные проблемы и указать путь для их решений.

Вопрос расходов

Благодаря хорошей окупаемости технологий и методов упреждающего обслуживания, они стали новой ступенью развития в сфере технической поддержки, объясняют Вишну Раман, генеральный директор, и Даниэль Кон-стантиновский, маркетолог компании Veits Group. За последние тридцать лет подход к техническому обслуживанию значительно изменился, пройдя путь от обслуживания по необходимости (RM) к профилактическому (PM), а затем и к упреждающему обслуживанию (PdM).

По словам Рамана и Константинов-ского, эффективность и окупаемость технологий PdM зависит от компании и отрасли промышленности. Быстро определить преимущества данного подхода очень сложно. В целом методы PdM обеспечивают большую экономию, чем технологии PM и RM. Как отмечают Раман и Константиновский, исследования компании Emerson Process Management показывают, что расходы на профилактическое обслуживание будут в 5 раз выше, а на обслуживание при необходимости — в 15 раз выше, чем в случае упреждающего подхода. Экономия средств также достигается благодаря сокращению времени вынужденного простоя.

В среднем незапланированное время простоя для типичного технологического процесса может стоить 1-3% дохода и 30-40% прибыли в год. По мнению Джона Керастаса (компания SmartSignal), для крупного капитального оборудования эти цифры могут достигать 1-3% его стоимости в год. Другой источник дохода — это отказ от ненужного профилактического обслуживания и связанных с ним расходов на материалы, трудовых ресурсов, а самое главное, по словам Рамана и Константиновского, — это сокращение объемов запасного оборудования и сопутствующих затрат на его содержание, которые могут составлять 25% стоимости.

По данным независимых опросов, средние показатели производственной экономии, достигнутые благодаря применению упреждающего подхода PdM составляют:

• Рентабельность инвестиций: 10х.

• Сокращение расходов на обслуживание: 25-30%.

• Сокращение количества аварий: 70-75%.

• Уменьшение времени простоя: 35-45%.

• Увеличение производительности: 20-25%.

Раман и Константиновский отмечают, что прибыль может оказаться гораздо больше из-за значительной экономии от сокращения/устранения повреждений вторичного оборудования благодаря упреждающему подходу. Технологии PdM сокращают затраты на ненужную техническую поддержку. Расходы трудовых ресурсов могут быть уменьшены благодаря сокращению количества заказов на обслуживание. Страховые взносы также могут быть уменьшены с помощью PdM. Кроме этого, такой подход дает преимущества с точки зрения безопасности работы персонала, что положительно влияет на моральное состояние сотрудников, производительность, качество продукции и т.д. По словам Рамана и Константиновского, благодаря этому удается сэкономить еще 10-30%.