Diagnostyka on-line maszyn i urządzeń. Koszt czy inwestycja?

W dzisiejszych czasach do realizowania działań diagnostycznych, prowadzenia kontroli prewencyjnej i wiarygodnej obsługi eksploatacyjnej maszyn i urządzeń nikogo nie trzeba przekonywać. Każdy dyrektor produkcji czy szef utrzymania ruchu zdaje sobie sprawę z korzyści płynących z posiadania wiedzy o aktualnym stanie technicznym swojego parku maszynowego, a nawet parametrów procesu technologicznego. Również oczywistym jest fakt, że najbardziej skuteczne i miarodajne informacje możemy uzyskać z diagnostyki on-line.

W przeciwieństwie do kontroli off-line, gdzie informacje zbierane są okresowo, pozwalając następnie na analizę sygnału wyłącznie z tego czasu pomiaru, diagnostyka on-line monitoruje stan maszyn 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, 365 dni w roku. Inaczej mówiąc, przez cały czas odbywania się produkcji i realizowania procesów technologicznych. W trybie diagnostyki on-line kontrolowane i gromadzone są wszystkie interesujące nas dane. Zarówno sygnały z samych maszyn, jak i aktualne, często zmienne w czasie sygnały technologiczne (prędkość, ciśnienie, obciążenie itp.). Posiadane dane w postaci zapamiętanych sygnałów drganiowych dają nam więc pełny obraz zachodzących zmian oraz wzajemnych zależności różnych czynników procesowych.

Bardzo często jednak można spotkać opinie, że diagnostyka on-line jest droga, że firma nie może pozwolić sobie w danym czasie na poniesienie takich kosztów, że trzeba dodatkowo zatrudnić nowego pracownika – diagnostę, który będzie umiał na podstawie zebranych danych wyciągnąć właściwe wnioski i przekazać je do osób nadzorujących procesy, zawierających kontrakty itp., które zarządzają prawidłowym funkcjonowaniem i rozwojem przedsiębiorstwa.

Absolutnie nie negując, a tym bardziej nie lekceważąc żadnego z powyższych powodów, wyrażanych obaw lub ograniczeń obiektywnych w swoim wyrazie, wydaje się, że należałoby jednak inaczej postawić kwestię realizowania diagnostyki lub jej nierealizowania. To pytanie powinno raczej brzmieć: Czy stać nas na niestosowanie diagnostyki on-line w naszym zakładzie?

Awaria to nagły stan, który zawsze nas zaskakuje, który zmniejsza dostępność naszego parku maszynowego i następuje w najmniej odpowiednim czasie (o ile można mówić, że jest jakiś dobry czas na awarie?), który prawie zawsze prowadzi do przerw w produkcji i pociąga za sobą dodatkowe, nieprzewidziane w planach budżetowych koszty. Innymi słowy, awaria to wymierne straty.

Jednocześnie koszt awarii to nie tylko koszt remontu czy naprawy, ale przede wszystkim strata czasu, w którym zatrzymana jest produkcja. I to są prawdziwe koszty awarii, a nie wydatki na części zamienne. Dlatego jeszcze raz należy postawić sobie pytanie: Czy stać nas na brak rzetelnej diagnostyki, polegającej w dzisiejszych czasach przede wszystkim na analizie drgań? Czy stać nas na zaniechanie w inwestowaniu w diagnostykę on-line? Mówimy o diagnostyce, która faktycznie w swoim założeniu przynosi policzalne korzyści i/lub oszczędności, a nie jest elementem usypiania czujności służb utrzymania ruchu. Pomiar temperatury pirometrem, stosowanie „pióra wibrometrycznego”, a nawet kamery termowizyjnej to nie jest diagnostyka on-line. Pomimo pewnych zalet ich ograniczenia nie dają gwarancji posiadania ciągłej i pewnej wiedzy o tym, co dzieje się w naszych maszynach i z naszymi maszynami, jak przebiegają pewne zjawiska oraz co jest powodem tych zmian i na co mają one wpływ.

Wysoki koszt systemów diagnostyki on-line?

W bardzo wielu przypadkach uniknięcie tylko jednej awarii, która powoduje przerwę w produkcji, daje zwrot poniesionych „kosztów” na diagnostykę. Działania wyprzedzające oraz brak drugiej i kolejnych awarii to już wymierna korzyść dla firmy, należy nawet powiedzieć jasno – to zysk. A jeśli tak, to nasza INWESTYCJA przyniosła bardzo wymierne korzyści i/lub oszczędności i doprowadziła do optymalizacji naszej działalności w pewnym obszarze. To zwrot z inwestycji.

Wysoka wartość inwestowanych środków w diagnostykę on-line?

Rzeczywiście tak było jeszcze do niedawna. Aktualnie jest jednak alternatywa, w szczególności dla początkowo niewielkich potrzeb diagnozowania jednej lub tylko kilku maszyn. Jeszcze kilkanaście miesięcy temu, żeby diagnostyka on-line była ekonomicznie uzasadniona, instalacja musiała być rozległa, obejmująca swoim zasięgiem wiele maszyn, urządzeń, miejsc, z których informacja o sygnałach drganiowych jest użyteczna i potrzebna, wręcz konieczna. Nawet opracowanie planu stopniowego inwestowania w instalację diagnostyczną, który sukcesywnie podnosił poziom angażowanych środków, nie rozwiązywał problemu, gdyż nawet dla jednej maszyny, czyli np. dwóch czujników drgań monitorujących jej stan, konieczne były największe nakłady finansowe na samym początku – zakup jednostki np. ośmiokanałowej (lub szesnastokanałowej), niezależnie, czy chcemy zaczynać z jednym czy z kilkoma akcelerometrami – często sięgał nawet ok. 80% kosztów zaplanowanej inwestycji.

Dzisiejszą alternatywą jest SmartCHECK – jednopunktowy system diagnostyczny on-line firmy Schaeffler Technologies (marki INA i FAG).

Czy takie urządzenie nie będzie nas ograniczać w przyszłości? I czy np. nie jest tak, że na początku jest tanio, a później trzeba będzie i tak ponieść wysokie koszty, jak w przypadku – nazwijmy to – tradycyjnej instalacji diagnostyki on-line? Otóż nie. Jeżeli będzie potrzeba lub konieczność oczujnikowania kolejnych maszyn i kontroli ich stanu, wystarczy dokupić kolejny lub kolejne systemy SmartCHECK, w zależności od konstrukcji i rozmiarów monitorowanych urządzeń. W przypadku niewielkich, zwartych maszyn możliwa jest ich diagnostyka w oparciu o tylko jeden SmartCHECK. Każdy z nich można niezależnie połączyć z siecią zakładową lub pogrupować i do sieci włączyć większą ilość z jednego Switch-a PoE, aby nie tworzyć pajęczyny niepotrzebnych kabli. SmartCHECK to szansa dla małych firm, jak również dla tych, które chcą stopniowo wchodzić na kolejne wyższe poziomy monitoringu i krok po kroku rozszerzać zakres stosowanej kontroli swojego parku maszynowego. Można również pozostać z jednym czy dwoma SmartCHECK-ami bez utraty funkcjonalności oraz bez niepotrzebnie poniesionych kosztów.

Tak jak w dotychczas znanych instalacjach diagnostycznych mamy dostępną szeroką paletę narzędzi do analizy zebranych sygnałów. Możemy kontrolować i obserwować parametry prędkości drgań (w tym ISO 10816), parametry przyspieszeń oraz obwiedni przyspieszeń drgań. Parametry mogą być analizowane w szerokim zakresie częstotliwości dla ogólnego nadzoru stanu, jak i w selektywnych pasmach częstotliwości dla konkretnego komponentu maszyn (np. łożysk). Oczywiście SmartCHECK dysponuje pamięcią, gdzie gromadzone są dane z długiego okresu nadzoru, pozwala na wprowadzenie sygnałów procesowych analogowych i cyfrowych w celu sterowania pomiarem oraz pozwala wyprowadzić sygnały alarmu za pomocą sygnałów analogowych i cyfrowych.

Dodatkowo SmartCHECK jest wyposażony w zestaw algorytmów przygotowanych do łatwej analizy różnych rodzajów maszyn, takich jak silniki elektryczne, wentylatory, pompy, przekładnie, separatory, kompresory. SmartCHECK zawiera również wbudowaną bazę łożysk z ich charakterystycznymi częstotliwościami i możliwością dodawania częstotliwości łożysk innych producentów. SmartCHECK to możliwość jego uruchomienia na zasadzie plug&play. Ma bardzo przydatną funkcję „teach” – tryb nauki. Na podstawie tych danych oraz procesu nauki SmartCHECK sam potrafi automatycznie określić poziomy alarmowe zarówno dla procesów stałych, jak i zmiennych w czasie, nie generując w przyszłości fałszywych informacji. Te właściwości oraz gotowe algorytmy pozwalają na czerpanie korzyści z diagnostyki on-line natychmiast po jego instalacji, również wtedy, gdy nasz diagnosta dopiero się uczy lub gdy nie mamy jeszcze diagnosty w swoim zakładzie. Zaawansowanym diagnostom SmartCHECK daje możliwość pełnej i dowolnej konfiguracji tego, co chcą monitorować. Możliwość udostępnienia danych gromadzonych przez SmartCHECK do stosowanych w zakładzie programów i systemów zarządzających procesami oraz możliwość ich przeglądania/zmiany/analizy przez każdą osobę, której nadane przez administratora sieci zostaną odpowiednie poziomy uprawnień, dopełnia obraz użyteczności, funkcjonalności oraz łatwości stosowania. Nie trzeba też kupować, ani instalować żadnych dodatkowych programów w sieci zakładowej, co może być szczególnie istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa tej sieci. Standardowy dostęp do przeglądarki internetowej wystarcza do pełnej komunikacji z urządzeniem diagnostycznym on-line, jakim jest SmartCHECK.

Podsumowując:

FAG SmartCheck przełamuje dotychczasowe bariery w zastosowaniu ciągłego nadzoru maszyn, którymi były: KOSZT – SKOMPLIKOWANA INSTALACJA – BRAK KONIECZNEJ EKSPERCKIEJ WIEDZY DIAGNOSTYCZNEJ.

Niski koszt inwestycji
Koszt czujnika i instalacji poniżej średniej rynkowej w zależności od konfiguracji.
Często jeden czujnik wystarcza dla nadzoru silnika elektrycznego, pompy czy wentylatora.
Łatwy montaż, instalacja i integracja z systemami sterowania
Gotowy do użycia ze standardową konfiguracją już po podłączeniu zasilania.
Nie ma konieczności instalacji serwerów i dodatkowego oprogramowania.
Oprogramowanie wewnątrz czujnika, dostępne przy użyciu przeglądarki internetowej.
Nie jest konieczna ekspercka wiedza z zakresu diagnostyki.
Asystent konfiguracji – potrzebna jest znajomość nadzorowanego urządzenia, a nie wiedza z zakresu diagnostyki.
Zintegrowana baza danych częstotliwości łożysk.
Tryb nauki – automatyczne dostosowanie alarmów.
Nadzór selektywny – alarm dla konkretnego komponentu.

Jeżeli chcecie Państwo dowiedzieć się czegoś więcej o systemie SmartCHECK, zapraszamy do kontaktu z Schaeffler Polska.

Artykuł ukazał się na łamach czasopisma Szef Utrzymania Ruchu – wydanie 6/2018.

AUTOR: TOMASZ GOŁASZEWSKI

ABSOLWENT POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ WYDZIAŁU INŻYNIERII PRODUKCJI. OD 11 LAT PRACOWNIK SCHAEFFLER POLSKA, ODPOWIEDZIALNY ZA BIURO TECHNICZNE ORAZ SZKOLENIA BRANŻOWE.