logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Wymieniać, naprawiać czy przewidywać?

TechEkspert 20 Mar 2021 18:27 2550 13
  • Wymieniać, naprawiać czy przewidywać?
    Trafiłem ostatnio na platformę demo do oceny stanu i przewidywania potencjalnej awarii wentylatora: Fan Predictive Maintenance Demo $39. Sprzęt oceniający stan wentylatora kosztuje więcej niż wentylator. Możemy wykonać analizę stanu wentylatora (condition based monitoring - CbM) i ocenić czy pojawiły się drgania, wentylator pracuje lub nie, ew. czy został zablokowany przepływ powietrza. Wykorzystując uczenie maszynowe możemy próbować przewidywać nadchodzącą awarię wentylatora, oceniać czas do wystąpienia awarii, oceniać procent zużycia (predictive maintenance - PdM).


    Wymieniać, naprawiać czy przewidywać?
    Czy to ma sens? Możemy przecież zastosować dwa wentylatory i gdy zauważymy, że jeden się uszkodził wymienić go na nowy. Znając żywotność wentylatora, możemy wymieniać go prewencyjnie co określony czas jak olej w samochodzie. Tak samo robimy z akumulatorami w UPSach, wymieniamy je przed wystąpieniem awarii, znamy ich żywotność i np. co 5 lub 7 lat wymieniamy łańcuchy akumulatorów VRLA w UPS. Podobnie przeglądy maszyn i rozdzielnic, instalacji. Wykonujemy cykliczne przeglądy np. raz na rok aby wykryć potencjalny problem, który może się rozwinąć i unieruchomić infrastrukturę.

    Mimo przeglądów, konserwacji i przestrzegania rekursów zdarza się, że urządzenia zawiedzie. Awarie się zdarzają, np. zawiedzie silnik pompy o wartości 500zł. Nic takiego, kupujemy nowy i wymieniamy. Gorzej jeżeli nieprzewidziana awaria elementu za 500zł spowoduje niedotrzymanie warunków umowy, zatrzymanie linii, zepsucie materiału i wady detali. Działy utrzymania ruchu od dawna potrafiły przewidywać awarię nawet bez zaawansowanego sprzętu np. na podstawie huczącego łożyska lub zwiększonego poboru mocy.

    Czy warto angażować dodatkowe czujniki a nawet algorytmy uczenia maszynowego aby przewidzieć awarię?
    To zależy, czym będzie skutkowała awaria, natomiast koszt czujników jest coraz niższy a narzędzia analizy danych coraz bardziej dostępne, więc poziom wejścia w przewidywanie awarii także obniżony. Czasami narzekamy na elektronikę i czujniki, które psują się szybciej niż sama maszyna, a przecież w stare rozwiązania mechaniczne były niezniszczalne. Cóż, kiedyś obciążenia i prędkości pewnie też były mniejsze, maszyny droższe i być może przez to bardziej wytrzymałe?

    Przyznam, że jeszcze parę tygodni temu ten pomysł Fan Predictive Maintenance Demo $39 nie trafiłby do mnie. Miałem okazję przygotować dla Was materiały w ramach nadchodzącego na elektroda.pl webinaru o wykrywaniu i przewidywaniu awarii i pod wpływem tych materiałów zupełnie inaczej odbieram wspomniany projekt.

    Pamiętam gdy oglądałem Odyseję Kosmiczną 2001 była tam scena gdzie komputer HAL9000 przewidywał awarię w ciągu kilkudziesięciu godzin komponentu systemu łączności i załoga podjęła wymianę wskazanej części. Nie bardzo wtedy wiedziałem jak to by miało działać. Dzisiaj wiem, że w tym filmie SF opisywali wtedy predictive maintenance - PdM :)

    Co myślicie, czy przewidywanie awarii to Science Fiction czy nadchodzący przemysł 4.0?





    źródło:
    https://www.crowdsupply.com/sparkfun/thing-pl...ic-eos-s3/updates/predictive-maintenance-demo

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    TechEkspert
    Redaktor
    Offline 
    W moich materiałach znajdziecie testy i prezentacje sprzętu elektronicznego, modułów, sprzętu pomiarowego, eksperymenty. Interesuje mnie elektronika cyfrowa, cyfrowe przetwarzanie sygnałów, transmisje cyfrowe przewodowe i bezprzewodowe, kryptografia, IT a szczególnie LAN/WAN i systemy przechowywania i przetwarzania danych.
    Specjalizuje się w: mikrokontrolery, rozwiązania it
    TechEkspert napisał 5819 postów o ocenie 4623, pomógł 15 razy. Jest z nami od 2014 roku.
  • #3 19333380
    andk1eltd
    Poziom 37  
    Strzelanie z armaty do komara. Sztuka dla sztuki. Bo jeśli chodzi o koszty czyli pieniądze (proporcjonalnie do rodzaju urządzenia) to przewidywanie awarii odbywa się na etapie projektowania. Nikt nie czeka, nie mierzy, jest resurs i się wymienia. To od strony pragmatycznej. A to jest opisane w artykule to strona marketingowa. Jeśli rynek się nasyca i klienci nie mają potrzeb to trzeba im stworzyć te potrzeby :D . Zasada identyczna jak przy sprzedaży złoconych przewodów głośnikowych polepszających jakość dźwięku.
  • #4 19333503
    TechEkspert
    Redaktor
    Otóż nie :)
    Czytając materiały do webinaru dałem się przekonać, że to ma sens. Cóż mi przyjdzie z rekursu jeżeli pompa zepsuje się przed planowaną wymianą lub przeglądem i zablokuje mi przepompownie?

    Mam ten komfort, że nie muszę zajmować się marketingiem więc nawet tutaj mogę zmienić zdanie jeżeli mnie przekonacie. Wpadaj śmiało na webinar i zbombarduj okno Q&A argumentami :)

    Oczywiście, że PdM nie ma sensu dla domowej żarówki, ale widzę wiele obszarów gdzie ma zastosowanie. Nawet w AGD np. pralkach byłoby to dobre, tylko czy na tym zależało by producentowi...
  • #5 19333558
    andk1eltd
    Poziom 37  
    Ależ oczywiście. Pisałem o proporcjach. Z łożyskiem w turbogeneratorze nikt nie czeka na terminy :D. Ekonomia ma zawsze pierwszorzędny wpływ na jakikolwiek postęp. Swojego czasu mało komu przyszłoby do głowy, że telefon - ba - komputer będzie nosić w kieszeni marynarki. Algorytmy przewidywania awarii nie upowszechnią się, nawet gdy będą tanie. Będą blokowane przez lobby producenckie na wszystkie sposoby - przedłużenie czasu życia produktu jest sprzeczne z ich interesami. Natomiast ma to sens w drogich, bardziej skomplikowanych urządzeniach o przeznaczeniu niekomercyjnym.
  • #6 19333573
    zgierzman
    Poziom 31  
    Szyszkownik Kilkujadek napisał:
    Gdyby było takie coś do przewidywania żywotności sprzętu AGD/RTV/elektroniki to bym brał. ;-)


    Ależ jest, i to za darmo....
    Czytasz kartę gwarancyjną, a na parę dni przed upływem okresu gwarancji szykujesz się na nowy zakup. :-)

    andk1eltd napisał:
    Nikt nie czeka, nie mierzy, jest resurs i się wymienia.


    No nie do końca. AGD - masz rację kończy się gwarancja i do wymiany. Ale w przemyśle zainstalowanie CMS (Condition Monitoring System) to nic niezwykłego, widziałem systemy, gdzie na każdym łożysku był akcelerometr.
  • #7 19336011
    janekpc
    Poziom 17  
    W 2016 roku opracowaliśmy wspólnie z kolegą system monitorowania wibracji na silnikach elektrycznych, napędach głównych i pomocniczych oraz na prądnicach, system pracował w sieci zbierał dane od czujników i ostrzegał służby utrzymania ruchu w czasie rzeczywistym o zwiększonych wibracjach bądź temperaturach w ten sposób można było na przykład przełączyć pompę na Stby a tą pierwszą wyremontować. program tworzył też wykresy z historii wibracji na podstawie to można było oszacować zużycie łożysk w przeciągu na przykład roku, cały system mógł mieć do 512 czujników. System nawet był testowany na statkach naukowo badawczych norweskich armatorów. No i teraz finał zdobyliśmy drugie miejsce konkursie innowacje dla sił zbrojnych organizowanym przez inspektorat innowacyjnych technologii obronnych i wojskową akademie techniczną no i tyle. Zero zainteresowania, może po za tym że w pracy mam własne urządzenie do diagnostyki łożysk tocznych. Generalnie wszędzie na mówiono że fajny temat ale złe podejście bo my już to zrobiliśmy a trzeba było pierw dotacje wziąć. Bo wszyscy teraz nie opracowują systemów żeby urządzenia lepiej działay tylko żeby wziąć dotacje, witamy w Polsce.
  • #8 19336024
    Marek_Skalski
    VIP Zasłużony dla elektroda
    andk1eltd napisał:
    Strzelanie z armaty do komara. Sztuka dla sztuki. Bo jeśli chodzi o koszty czyli pieniądze (proporcjonalnie do rodzaju urządzenia) to przewidywanie awarii odbywa się na etapie projektowania. Nikt nie czeka, nie mierzy, jest resurs i się wymienia. To od strony pragmatycznej.


    Twoje podejście pewnie jest określone Twoim doświadczeniem. Jeżeli maszyna pracuje we względnie stabilnych warunkach, w sposób ciągły, to takie podejście może być sensowne, ale jest wiele obszarów, gdzie takie podejście nie jest do zaakceptowania z kilku powodów.
    1. Koszt zatrzymania maszyny z powodu awarii jest rzędu dziesiątek tysięcy dolarów za każdą godzinę postoju.
    2. Koszt profilaktycznej wymiany elementów (według resursu) jest liczony w milionach dolarów ze względu na ilość i koszt części, które należałoby ślepo wymieniać oraz czas potrzebny do pełnego zatrzymania, otworzenia maszyny, wymiany części, zamknięcia, inicjalizacji, kalibracji, uruchomienia, itp.
    3. Teoretyczny czas życia części zamiennych wynosi 7 lat lub 2 miliardy cykli, ale zależy bardzo mocno od warunków eksploatacji, a maszyna działa w bardzo zmiennych warunkach, które zależą tylko od klienta. Tak dokładnie od receptury jaką maszyna realizuje, a może być ich kilkanaście w ciągu dnia przez 24h/dobę, przez 7 lat.

    Ponieważ nie ma możliwości aby na etapie projektowania wyznaczyć moment wymiany części, parametry pracy są na bieżąco monitorowane. Trend zmiany parametrów jest poddawany bieżącej ocenie i na tej podstawie podejmowane są decyzje dotyczące kolejnych kroków: praca normalna, ograniczona wydajność, poziom ostrzegawczy, poziom niebezpieczny, zatrzymanie maszyny. Taki system pozwala użytkownikowi optymalizować receptury, aby zmniejszyć ryzyko awarii oraz utrzymać maksymalny czas użyteczny maszyny, redukując czas i koszt serwisu do minimum. Dla producenta maszyny to jest bardzo duża oszczędność na częściach zapasowych, a dostawcy części mogą optymalnie wykorzystać moce produkcyjne.

    Oczywiście, moje uwagi dotyczą bardzo specyficznych maszyn używanych w produkcji półprzewodników, więc nie stanowią żadnej ogólnej reguły. Starałem się tylko pokazać miejsce, gdzie kosztujący jednorazowo kilkadziesiąt/kilkaset tysięcy dolarów system obserwacji bardzo złożonej maszyny generuje zyski liczone w milionach dolarów rocznie. Przez wykrywanie wzorców pozwala też znacznie szybciej ustalić źródła potencjalnych awarii (skutków), a tym samym wprowadzać zmiany w konstrukcji części lub całych modułów, które eliminują niedostrzegane wcześniej przyczyny awarii.
  • #9 19337271
    Szyszkownik Kilkujadek
    Poziom 37  
    Z tym że jeśli koszty przestoju urządzenia z powodu awarii są większe niż koszty naprawy to często najprostszym rozwiązaniem jest przewymiarowane "wytrzymałości" urządzenia.
    Albo zakup od razu dwóch i jedno jest w gorącej rezerwie.
    Temat rzeka.
  • #10 19341920
    jotko
    Poziom 23  
    Cytat:
    Ponieważ nie ma możliwości aby na etapie projektowania wyznaczyć moment wymiany części,

    Pozwolę sobie się nie zgodzić z powyższym stwierdzeniem.
    Do analiz przyszłych awarii na etapie projektowania służy narzędzie FMEA (Failure Mode and Effects Analysis). Stosując tę metodę do ustalania związków przyczynowo skutkowych działy projektowe rozpoznają czynniki potencjalnych wad w wyniku pogłębionych analiz, które odpowiednio zinterpretowane są wykorzystywane do planowania działań zapobiegawczych w celu eliminacji źródeł powstawania awarii oraz także do przewidywania żywotności urządzeń.
    Narzędzie to jest bardzo rozpowszechnione np: w NASA czy w elektrowniach atomowych. Przykład poniżej:
    RELIABILITY CENTERED BUILDING AND EQUIPMENT ACCEPTANCE GUIDE
    Polska Norma dla FMEA to: PN-EN 60812 Techniki nieuszkadzalności systemów procedura analizy rodzajów i skutków uszkodzeń (FMEA).

    To na podstawie tej analizy za pomocą macierzy krytyczności powstaje lista potencjalnych wad (które są usuwane lub łagodzone). Jeżeli nie można ich wyeliminować nadawane są im priorytety według krytyczności wpływu co przekłada się na rodzaj planów prac zapobiegawczych czyli tzw."preventiwów".
    Jestem też pewien, że tego narzędzia nie wykorzystują firmy budujące powszechnie stosowane sprzęty RTV czy AGD.

    Odnośnie artykułu i poruszanych tu kwestii to zgadzam się z przedmówcami, że stosowanie narzędzi do tzw. diagnostycznego utrzymania ruchu jest zależne od kosztów działań w zależności od podjętej strategii utrzymania ruchu (reaktywne, prewencyjne, proaktywe).

    Pozdrawiam
  • #11 19342015
    Marek_Skalski
    VIP Zasłużony dla elektroda
    FMEA to narzędzie znane od lat w wielu obszarach. Wymieniłeś dwa, a przecież używa się tych metod w szeroko rozumianym automotive, w projektowaniu urządzeń medycznych, transportu masowego, instalacji zawierających płyny pod ciśnieniem, czy choćby układów elektronicznych w skali makro i w skali mikro (układy scalone).
    FMEA realizujemy na etapie koncepcji i algorytmów (methods FMEA), na etapie wstępnej konstrukcji, na etapie uszczegółowienia konstrukcji (jako design FMEA), na etapie planowania produkcji u dostawców i dla etapów integracji modułów oraz całych maszyn już w fabryce (process FMEA). A do tego jeszcze są analizy dotyczące warunków transportu, instalacji u klienta, czy procedur wymiany części zamiennych (tu też coś może pójść źle).
    Warto jednak pamiętać, że analizy FMAE to proces teoretyczny oparty na danych statystycznych, a jeżeli współczynnik R<0,2, to gdzie tu miejsce na statystykę? :)
    W niektórych aplikacjach nie ma możliwości, aby sensownie określić optymalny moment wymiany części i dlatego systemy wspomagające mają tutaj zastosowanie. To nie jest jakiś marketingowy slogan, ale narzędzie dające realne korzyści.

    @Szyszkownik Kilkujadek Przewymiarowanie nie wchodzi w grę. Nie ma na to fizycznej możliwości. Jeżeli ktoś uważa inaczej, to zapraszam, aby się wykazać: https://www.asml.com/en/careers
    Pewnie będzie łatwo, ponieważ to monopolista na rynku i konkurencji praktycznie nie ma. :)
  • #12 19342173
    Szyszkownik Kilkujadek
    Poziom 37  
    Marek_Skalski napisał:
    @Szyszkownik Kilkujadek Przewymiarowanie nie wchodzi w grę. Nie ma na to fizycznej możliwości.

    Jest, jest. Nie trzeba daleko szukać. Zainteresuj się dźwigami osobowymi.
  • #13 19343049
    jotko
    Poziom 23  
    Cytat:
    Warto jednak pamiętać, że analizy FMAE to proces teoretyczny oparty na danych statystycznych


    Pozwolę sobie rozwinąć te wypowiedź.
    Czysta statystyka w tym procesie jest stosowana przede wszystkim do urządzeń elektronicznych gdzie wyliczono czas dla MTBF.

    Natomiast przeprowadzając proces analizy dla procesów technologicznych czy złożonych maszyn bierzemy pod uwagę dostępne opisane powyżej dane statystyczne dla podzespołów ale również weryfikowane są przypadki ze znanych problemów, które wystąpiły w podobnych aplikacjach.
    Badane są tezy dotyczące przyszłych potencjalnych wad, które są wypracowane na podstawie wniosków i doświadczenia ekspertów zespołu prowadzącego cały proces FMEA.

    Wskaźnik awaryjności elementu zwykle jest zgodny z tak zwaną krzywą wanny, patrz rysunek poniżej, gdzie prawdopodobieństwo awarii elementu na początku eksploatacji instalacji jest wysokie z powodu wad projektowych i błędów montażowych.
    Wymieniać, naprawiać czy przewidywać?
    Wykres zapozyczony ze strony: http://interdiago.vsb.cz/pl/book/Metodydiagnostyki.pdf
    Ten początkowy okres zwany jest "chorobami wieku dziecięcego" i tu właśnie największe znaczenie mają wcześnie wykonane analizy już na etapie projektowania.

    Z literatury przedmiotu znane jest sześć typów wykresów awaryjności dla różnych grup podzespołów. Zostały one wypracowane przez zespoły niezawodności analizujące wypadki lotnicze w latach 70 ubiegłego wieku.

    Podsumowując post, analizy FMEA nie dotyczą wyłącznie do czysto teoretycznego procesu opartego na danych statystycznych.
  • #14 19343917
    Szyszkownik Kilkujadek
    Poziom 37  
    jotko napisał:
    Natomiast przeprowadzając proces analizy dla procesów technologicznych czy złożonych maszyn bierzemy pod uwagę dostępne opisane powyżej dane statystyczne dla podzespołów ale również weryfikowane są przypadki ze znanych problemów, które wystąpiły w podobnych aplikacjach.

    Mniej marketingowego lania wody a więcej konkretów poproszę.

Podsumowanie tematu

Dyskusja dotyczy sensowności stosowania przewidywania awarii wentylatorów oraz innych urządzeń, w kontekście kosztów i efektywności. Uczestnicy debaty wskazują na zalety i wady podejścia opartego na przewidywaniu awarii (predictive maintenance - PdM) w porównaniu do tradycyjnych metod wymiany i naprawy. Zwracają uwagę na wysokie koszty przestojów w przypadku awarii oraz na znaczenie analizy FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) w projektowaniu urządzeń. Wskazują również na zastosowanie systemów monitorowania stanu (Condition Monitoring Systems - CMS) w przemyśle, które mogą zwiększyć efektywność operacyjną. Wiele osób podkreśla, że przewidywanie awarii ma sens w przypadku drogich i skomplikowanych urządzeń, ale może być blokowane przez interesy producentów.
Podsumowanie wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA