Jak wykorzystać potencjał IIoT w utrzymaniu ruchu

Uzyskanie odpowiednich danych przez właściwego pracownika, w odpowiednim czasie, to jedna z zalet technologii komunikacji i przetwarzania danych w sieciach Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT).

Technologia Przemysłowego Internetu Rzeczy oferuje więcej możliwości dla fabryk już istniejących i jest ważnym komponentem nowych.

Istnieje jednak kilka kwestii, które należy wziąć pod uwagę przy implementacji technologii IIoT we wszystkich fabrykach. A mianowicie: Jakie maszyny psują sie najczęściej lub mają największy wpływ na sprawne funkcjonowanie całego procesu produkcji? Jakie warunki czy wskaźniki byłyby pomocne w monitorowaniu pracy tych maszyn w celu zapobiegania ich nieplanowanym przestojom? Jakie procedury prewencyjnego utrzymania ruchu wymagają regularnego odczytywania wskazań mierników czy przeprowadzania pomiarów przez personel działu utrzymania ruchu? Jakie informacje wskazują na prawidłową pracę maszyn lub mogą być głównym wskaźnikiem jakiegokolwiek pogorszenia tej pracy?

Potencjał IIoT

Potencjalne korzyści z implementacji technologii i usług IIoT dla utrzymania ruchu mogą być zróżnicowane. Może to być np. znaczny wzrost ogólnej świadomości realizowanych procesów i stanu sprzętu zakładowego. Informacje gromadzone dzięki sieci mogą być prezentowane jako podsumowanie w postaci raportów wizualnych (dashboard) lub innych widoków szczegółowych, pokazujących wyniki pomiarów w czasie rzeczywistym i trendy zmian parametrów działania sprzętu w czasie. Zautomatyzowane ostrzeżenia, wyzwalane na skutek pogorszenia się parametrów funkcjonowania sprzętu, mogą dać czas na podjęcie działań zapobiegających poważniejszym awariom lub na opracowanie harmonogramu prac konserwacyjnych, który pozwoli uniknąć przestoju.

Praca niezbędna do dokonania odczytu wskazań mierników i wykonania pomiarów może być zredukowana lub wyeliminowana za pomocą czujników dostarczających dane w sposób ciągły, w czasie rzeczywistym – w stosunku do popularnych odczytów okresowych. Dlatego technicy mogą przeznaczyć ten zaoszczędzony czas na działania, które przynoszą więcej korzyści dla pracy fabryki.

Dostęp do danych z sieci IIoT może być także uzyskany spoza danej fabryki. Możliwe jest korzystanie ze scentralizowanych zasobów firmy, które mogą partycypować w utrzymaniu ruchu w danym zakładzie, oferując zdalnie wsparcie oraz porady techniczne. Dane z podobnych do siebie maszyn znajdujących się w różnych lokalizacjach mogą być agregowane. Te połączone dane umożliwiają tworzenie bardziej przejrzystych obrazów pracy maszyn i mogą zostać wykorzystane do poprawy planów ich konserwacji.

Korzyści z IIoT można uzyskać tylko wtedy, gdy zostanie jasno zdefiniowana rzeczywista wartość danych procesowych i maszynowych dla organizacji procedur utrzymania ruchu i ogólnie dla całego procesu produkcyjnego. Należy zidentyfikować tryby awaryjne wraz z rzeczywistymi kosztami przestojów. Trzeba określić niezbędne do wykonania pomiary i typy użytych czujników wraz z innymi informacjami, które są użyteczne do poprawy świadomości funkcjonowania określonych maszyn i procesów. Powinny być także wzięte pod uwagę koszty powtarzających się zadań, procedur itp. Następnie można zweryfikować wszelkie oszacowane zyski, w odniesieniu do poniesionych kosztów biznesowych, wraz z realistycznymi i mierzalnymi celami dla każdego scenariusza działania systemu sieciowego.

Przeszkody we wdrożeniu IIoT

Każda znaczna rozbudowa połączeń za pomocą IIoT i czujników w fabrykach będzie zależała od ustanowienia uznawanych standardów. Obecnie ogólnie brak jest ujednoliconych, wspieranych przez aplikacje sieciowych systemów przemysłowych, standardów dotyczących IIoT. To stwarza ryzyko przy wyborze rozwiązań, które będą miały szerokie wsparcie i długi czas żywotności. Ponadto dostępna jest ograniczona gama czujników, które realizują zakres wymaganych pomiarów wielu różnych wielkości i parametrów, a przy tym mają solidną konstrukcję umożliwiającą ich pracę w trudnym środowisku przemysłowym.

Wiele fabryk nie ma dostatecznie rozwiniętej infrastruktury sieci, które mogłyby obsłużyć dodatkowe setki nowych czujnikowych punktów końcowych. Powszechne wdrożenie IIoT będzie wymagało opracowania i wdrożenia taniej i niezawodnej łączności sieciowej.

Scalenie technologii tradycyjnego Ethernetu i WiFi do obsługi tych wyzwań może nagle stać się zbyt kosztowne.

Alternatywą są tu opcje oparte na tańszych technologiach sieci radiowych, które pracują w pasmach nielicencjonowanych (900 MHz i 2,4 GHz). Mimo że także wymagają porozumienia co do standardów, technologie te oferują większe zagęszczenie urządzeń i większy zasięg niż klasyczne już sieci WiFi, obsługujące aplikacje wewnątrz i na zewnątrz budynków.

We wszystkich wypadkach IIoT jest nową inwestycją w istniejących fabrykach lub dodatkową inwestycją w nowych. Ogólny plan utrzymania ruchu musi być starannie rozważony, wraz ze specyficznymi przypadkami użycia, w których dane z nowych czujników mogą przynieść istotne zwroty z inwestycji. Jest to bardziej prawdopodobne w zakładach przetwórczych, gdzie występują wzajemne zależności pomiędzy sprzętem, zaś koszty za godzinę przestoju są wyższe, natomiast mniej prawdopodobne w zakładach produkcji dyskretnej.

Zarządzanie zmianą w UR

Zmiana często charakteryzuje się potrzebą koordynacji pomiędzy technologią operacyjną (Operational Technology – OT) w zakładzie produkcyjnym a technologią informatyczną (Information technology – IT). Te dwie dyscypliny, tradycyjnie oddzielne, będą musiały ze sobą współpracować, aby wypracować zyski wynikające z wdrożenia technologii i narzędzi IIoT.

W modelu sieci IIoT czujniki będą generowały dane, które będą zbierane, rozpatrywane w szerszym kontekście, analizowane i na koniec wysyłane jako informacje do aplikacji obsługujących wiele funkcji operacyjnych w fabryce – w tym utrzymania ruchu. Zmiany w monitorowanych parametrach i warunkach pracy zakładu będą generowały ostrzeżenia i powiadomienia o statusie oraz powodowały podjęcie zautomatyzowanych działań przez personel utrzymania ruchu.

Aby zachować użyteczność tych informacji, systemy IT będą musiały dostarczać informacji o działaniach realizowanych w fabryce w czasie rzeczywistym. Obejmują one harmonogramy produkcji i powiadamianie o wszystkich planowanych i nieplanowanych działaniach związanych z utrzymaniem ruchu, które wpływają na monitorowane dane. Bez tej wiedzy i świadomości ostrzeżenia i automatyczne odpowiedzi będą powodowały fałszywe alarmy i niepotrzebny wysiłek personelu reagującego na te zdarzenia.

Osoby pracujące w działach utrzymania ruchu i aplikacje, których one używają, będą musiały dostarczać właściwy kontekst i budować tę świadomość. Utrzymywanie dokładnego harmonogramu produkcji będzie odpowiadało za okresy, w których maszyny nie pracują lub wymagają pomiarów różnych parametrów pracy. Będą musiały być wskazane czasy uruchomienia i wyłączenia dla działań związanych z konserwacją maszyn. Te ramy czasowe także będą musiały być uwzględnione w obliczeniach związanych z wyznaczaniem wskaźników operacyjnych i analizą trendów danych historycznych.

Wszystko to będzie wymagało zmian organizacji pracy personelu utrzymania ruchu i zwiększonej koordynacji ich działań z informatykami. Z drugiej strony pracownicy działów IT będą musieli być lepiej zorientowani w sprawach funkcjonowania OT i stale pracować nad tworzeniem łatwych w użyciu aplikacji, które dostarczą personelowi utrzymania ruchu odpowiednie i gotowe do wykorzystania informacje.

Problem starzejącej się siły roboczej w działach utrzymania ruchu został już dobrze udokumentowany. Modernizacje w sektorze produkcji i zmiany technologiczne, takie jak IIoT, w połączeniu z zatrudnieniem młodszego personelu utrzymania ruchu, powinny zainicjować wypełnianie luki pomiędzy domenami OT i IT. W miarę upływu czasu dystans ten będzie się kurczył na skutek przepływu współdzielonej wiedzy i doświadczenia, aż wreszcie całkowicie zaniknie.

Przechwytywanie i wykorzystywanie danych obecnie

Większość danych związanych z utrzymaniem ruchu jest obecnie zbierana, przechowywana i wykorzystywana tylko lokalnie. Ich dokładność zależy także od osoby czy osób wprowadzających te dane. W większości wypadków informacje są przechowywane jako osobne formy lub zapisy w systemie CMMS (Computerised Maintenance Management System – wyspecjalizowany system informatyczny przeznaczony do wsparcia szeroko rozumianego utrzymania ruchu w firmach produkcyjnych) i nie są łączone w żaden znaczący sposób do tworzenia trendów lub analizy.

Nadal istnieje znaczna ilość tych danych, które są przechowywane na papierze. W wielu wypadkach ten sposób działa dobrze z punktu widzenia ludzi pracujących w fabryce, ale także stwarza ryzyko. Na jakość danych mogą mieć wpływ zmiany personelu, zaś wydruki czy zapisy ręczne mogą zostać zniszczone lub zagubione. Dane te nie są także łatwe do wykorzystania przez kogoś, kto aktualnie nie przechowuje takiego dokumentu.

Przyszłość UR

Rzeczywistość utrzymania ruchu w fabryce jest taka, jaka jest, i taką pozostanie. Jest to w gruncie rzeczy praca fizyczna i mechaniczna. Komputeryzacja i automatyzacja będą stale się rozwijać we wszystkich typach fabryk, ale praca w działach utrzymania ruchu będzie wyglądała wciąż podobnie do tej, którą obserwuje się obecnie. Jednak konwersacja na temat utrzymania ruchu w fabryce będzie się w dużym stopniu różniła. Planowanie, harmonogram i skuteczność utrzymania ruchu – to wszystko będzie zależało od dużych ilości danych pochodzących z technologii takich jak IIoT oraz aplikacji, które zbierają, zestawiają, analizują i przetwarzają te informacje.

Scentralizowane zasoby będą odgrywały integralną rolę, zapewniając dostęp do danych i zdalne narzędzia do koordynacji z zasobami na miejscu. To przesunięcie dostarczy opcji do posiadania zaawansowanych umiejętności i możliwości w każdej fabryce, nie tylko takiej, która jest wystarczająco duża, aby pozwolić sobie na zatrudnienie wysokiej klasy fachowców. Ten efekt sieci będzie się rozszerzał w kierunku długiego łańcucha nowych zasobów, obejmujących dostęp do wiedzy i dostawców oferujących błyskawiczne wytwarzanie części na miejscu, w połączeniu z technologią druku 3D.

Skuteczne działy utrzymania ruchu wdrożą te zmiany, aby skoncentrować swoją pracę na kwestiach, które mają największe znaczenie dla pracy fabryk. Siłą napędową tych zmian będą dyrekcje fabryk, dzięki zwiększonej przejrzystości sytuacji, która pozwoli na podejmowanie lepszych decyzji na temat tego, co należy robić i kiedy zmaksymalizować produkcję i zyski. Te możliwości zademonstrują także znaczną wartość biznesową utrzymania ruchu i stworzą lepsze wsparcie dla pracy fabryk.

Autor: Chris LeBeau jest dyrektorem działu IT w firmie Advanced Technology Services. 

Tekst pochodzi z nr 5/2016 magazynu “Inżynieria i Utrzymanie Ruchu”. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.