Сложное промышленное оборудование может ломаться или выходить из строя, производственные процессы нужно оптимизировать для снижения издержек, сбои в работе производственных линий и аварии стоит прогнозировать и предупреждать, чтобы избежать серьезных убытков.

Разберемся, как мониторинг промышленного оборудования помогает решать эти проблемы: автоматизировать производство, планировать ремонт и контролировать работу.

Что такое мониторинг промышленного оборудования

В каждой отрасли промышленности сотни наименований производственного оборудования: станки, компрессоры, насосы, трубопроводы, трансформаторы, конвейеры и многое другое. Система мониторинга позволяет следить за работой оборудования, управлять им удаленно, оценивать температуру и другие параметры среды в цехе, планировать и вовремя проводить техобслуживание и ремонты.

Для этого информацию собирают с помощью датчиков, а потом обрабатывают на специальном программном обеспечении.

Датчики можно установить на любое оборудование на производстве либо просто в помещении, например, чтобы контролировать температуру в цехе

С помощью систем мониторинга производственного оборудования можно в масштабах всего завода собирать очевидную информацию — например, когда оборудование работает, а когда простаивает. А можно и скрытую, которую не может уловить человек: появились ли в работе задержки на долю секунды или при каких условиях температура оборудования повышается на градус.

«Если посмотреть на производство глазами руководителя, то для него это выглядит как черный ящик. Он плохо представляет, что там происходит. Система мониторинга позволяет из черного ящика сделать прозрачный аквариум, заглянуть внутрь производства, увидеть все процессы, минуя субъективный фактор — человека. Когда сама машина сообщает тебе, что происходит, это на 100% достоверная информация».

Мария Пустоходова, менеджер по развитию системы мониторинга «Диспетчер», ГК «Цифра»

Какие промышленные задачи помогает решать технологический мониторинг

1. Планировать техобслуживание и ремонт

Датчики позволяют следить за физическими показателями работы оборудования: давлением, силой тока, перепадами напряжения, частотой движений и так далее. Они фиксируют, если показатели хотя бы немного отклоняются от нормы, и подают сигнал — а вы можете провести профилактический ремонт еще до поломки. Также система мониторинга производственного оборудования позволяет анализировать частоту поломок и срок службы, чтобы составить график техобслуживания и минимизировать простои. А если поломка произойдет, быстро остановить работу оборудования и направить технического специалиста.

Энергетическая компания Shell использует систему мониторинга, чтобы автоматически выявлять угрозы безопасности и оповещать о них сотрудников. Так они успевают среагировать на проблему до того, как произойдет катастрофа.

2. Мониторить станки ЧПУ

ЧПУ-станки — сложное и дорогое оборудование, и важно, чтобы они работали эффективно и без сбоев. Мониторинг позволяет следить за эффективностью их работы и считывать из системы управления информацию о том, сколько времени станок работает, не простаивает ли он, какой у него процент брака. Также датчики позволяют управлять станками удаленно.

«Благодаря мониторингу можно отследить весь производственный процесс и определить, в каком состоянии находится станок — все эти данные доступны прямо в системе управления станком, нужно просто наладить их передачу на сервер. По этой информации легко понять, какую именно работу выполняет оборудование, сколько времени и по какой причине он простаивает, а также какова его реальная производительность.

Однако станки с ЧПУ — это всего 20% от общего станочного парка. Поэтому и нужно разрабатывать датчики и системы, которые умеют работать со старым оборудованием, разработанным еще в прошлом веке».

Мария Пустоходова, менеджер по развитию системы мониторинга «Диспетчер», ГК «Цифра»

На заводе №9 в Свердловской области недавно внедрили систему управления новыми ЧПУ-станками. Она помогает за 30 секунд получать суточный отчет о состоянии всех станков и отправляет на телефон СМС с информацией о поломках или сбоях в работе станков.

3. Анализировать работу оборудования

Датчики позволяют смотреть, как работает оборудование, сколько времени простаивает, какие детали выпускает. С помощью этих данных можно оценить процент брака, анализировать, достаточно ли эффективно производство. А если обнаружен брак — фиксировать, где в работе оборудования произошел сбой, какую проблему нужно устранить.

Производитель мотоциклов Harley Davidson поставил датчики на все станки и в производственные помещения, а потом объединил их в общую сеть. Так собирают информацию о каждом этапе сборки продукта, контролируют микроклимат на производстве и предотвращают брак. В итоге компания сократила расходы и повысила производительность труда сотрудников.
Например, так выглядит контактный датчик, который контролирует обработку заготовок на токарных станках. Источник

4. Управлять оборудованием удаленно

Датчики позволяют отдавать команды на запуск и остановку оборудования, которое расположено в местах, недоступных человеку: в горячих зонах, глубоких скважинах, шахтах. А также следить за состоянием этого оборудования и не выводить его лишний раз из работы для обслуживания и ремонта.

В Пермском крае работает умная нефтяная скважина «ЛУКОЙЛа». На оборудовании скважины установлены датчики и устройства, которые передают данные о работе и поломках в управляющий центр. Оператор из центра может управлять скважиной дистанционно, что особенно удобно для труднодоступных объектов.

Обычно для этих задач требуются надстройки над системой мониторинга — системы искусственного интеллекта, машинного обучения и аналитики. У Mail.ru Cloud Solutions есть готовая IoT-платформа, которая уже умеет собирать и анализировать данные, а также поддерживает решения по автоматизации и машинному обучению. И здесь идей применений может быть множество: от контроля брака до построения цифровых двойников завода.

Интересно

Система мониторинга промышленного оборудования — это IoT, интернет вещей. Подробнее об этой технологии читайте в нашей статье про обычный и промышленный интернет вещей.

Чтобы обеспечить мониторинг промышленного производства, нужно делать три вещи: собирать информацию с оборудования, обрабатывать и анализировать ее, а затем выводить в удобном для конечных пользователей виде. Разберем каждый процесс и необходимое для него оборудование отдельно.

Сбор данных с помощью датчиков

Информацию для мониторинга собирают датчики, которые устанавливают на оборудование или в цех. Это небольшие устройства, которые снимают физические показатели: температуру, скорость работы движущихся деталей оборудования, вес и параметры готовых изделий и так далее. Для каждого вида данных нужен свой датчик.

Некоторые датчики не просто собирают информацию — они умеют управлять оборудованием. Это позволяет работать удаленно с любых устройств и использовать систему мониторинга оборудования, чтобы повысить безопасность. Например, отключить сломанное оборудование прямо внутри шахты или контролировать станок в горячем цехе, не подвергая опасности инженеров.

Выбор датчиков зависит от того, какое у вас стоит оборудование и что именно нужно мониторить. Обычно эти датчики устанавливают на движущиеся детали. Если оборудование современное, например ЧПУ, иногда можно обойтись без внешних датчиков: станок уже сам собирает всю нужную информацию и готов передавать ее на сервер.

Обычно покупать датчики по отдельности и пытаться их как-то связать не нужно. На рынке есть готовые системы датчиков, которые уже работают вместе и отвечают конкретным требованиям.

«Есть мнение, что для внедрения системы мониторинга нужно более или менее современное оборудование. Но сейчас разработчики заботятся о том, чтобы даже универсальные и устаревшие станки можно было подключить к системе мониторинга через отдельный контроллер. Также для внедрения потребуются специалисты, которые могут работать с датчиками и клиентским ПО: знают, как его настраивать, устанавливать и поддерживать. Обычно это не какие-то редкие специалисты из-за границы, а обычные инженеры АСУ ТП и КИПиА».

Олег Маковельский, технический директор по направлению IoT и AR, АО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс».

Хранение, обработка и анализ данных с помощью системного программного обеспечения

Сами по себе датчики практически бесполезны — они просто собирают огромные объемы информации. Чтобы хранить эти данные, структурировать, обрабатывать, анализировать и использовать для управления производством, нужно специальное программное обеспечение. Оно может быть установлено на серверах компании или развернуто в облаке.

Примерами стандартного ПО для мониторинга производства будут:

  1. MES-системы. Это системы управления производственными процессами. Они следят за использованием производственных мощностей, помогают отслеживать брак и оповещать персонал о проблемах на производстве, например о нехватке материалов или нарушениях технологии производства.
  2. Scada. Это ПО, которое собирает и визуализирует информацию о работе оборудования. С его помощью можно отслеживать эффективность работы отдельных станков или всего цеха в целом, управлять оборудованием удаленно и создавать отчеты для руководства и аналитиков.

Также есть другие платформы с дополнительными функциями, которые могут заменить MES и Scada либо дополнить их. Например, у Mail.Ru Cloud Solutions есть готовая платформа для построения системы мониторинга оборудования. Она развернута в облаке и позволяет арендовать любые нужные для мониторинга мощности, а также разрабатывать собственные решения для оптимизации производства. Платформа умеет собирать и хранить информацию с датчиков, визуализировать данные и оповещать о событиях. Также ее можно интегрировать с системами, которые уже работают у вас на производстве.

Вывод данных на клиентские устройства

Информация систем мониторинга выводится на устройства, которыми пользуются сотрудники. Через них они получают всю информацию о работе оборудования и предупреждения о нештатных ситуациях.

В качестве клиентских устройств могут выступать как обычные смартфоны и компьютеры ваших сотрудников, так и специальные стойки в цехах. Для работы на них понадобится установить специальное клиентское ПО, которое будет работать в связке с софтом, обрабатывающим данные. Иногда клиентские приложения идут «в комплекте» с готовыми сервисными решениями, а иногда их нужно разрабатывать самостоятельно.