Systém prediktivní údržby od ABB pro všechna průmyslová odvětví

Je rok 2013 a evropské hospodářství se stále nemůže dostat z ekonomické krize, která trvá od roku 2008. Průmysl přešlapuje na místě, investiční výdaje jsou kráceny na nejnutnější míru, nových projektů je poskrovnu. Odvětví průmyslové automatizace často patří k těm oblastem, na kterých se snaží podniky šetřit. Má to téměř nevyvratitelnou logiku – zvýšení standardu v této oblasti zdánlivě nepřináší žádné přímé zisky a při prvním pohledu se jeví jen jako další položka na výdajové stránce.

Nicméně to neplatí obecně. Podstatná část moderních provozů se bez průmyslové automatizace vůbec neobejde. Jsou zde nejrůznější prostředky pro optimalizaci výroby (APC – Advanced Process Control), které dokážou šetřit energii, suroviny i peníze. Je zde i další skupina nástrojů, které jsou zatím trvale zanedbávány: jsou to softwarové systémy pro podporu správy výrobních prostředků, prodloužení jejich životnosti a zkrácení doby výpadků (asset management, life cycle services). Tento článek má ambici nejen pohovořit o technických přednostech jednoho takového systému, ale i dokázat, co všechno může přinést a jak správně směrované výdaje naopak vedou k úsporám.

Údržba v průmyslových podnicích

Jaké jsou časté a typické problémy v průmyslových podnicích spojené s údržbou? Většinou není k dispozici celkový uspořádaný přehled stavu průmyslového zařízení. Dia­gnostika, uplatňuje-li se, bývá využívána jen na úrovni hlavních agregátů. Existují tak velmi dobře monitorované ostrůvky výroby, neexistuje však žádný konzistentní přístup pro monitorování celých provozů. Závody většinou nemají optimálně nastavenou kombinaci servisních praktik pro provozovaná zařízení, pravidlem bývá příliš mnoho následné (reaktivní) údržby a příliš málo údržby prediktivní. V provozech se vyskytují různé systémy dohledu, používají se různé fyzikální principy, různé způsoby vyhodnocování, ale chybí celkový integrovaný přístup.

Predictive Maintenance Guidance System

Pro postupné odstranění všech těchto problémů připravila firma ABB softwarovou aplikaci s názvem Predictive Maintenance Guidance System (PMGS). Integrační platformou pro sdružování informací o stavu výrobního zařízení (asset health) je řídicí systém 800xA (ABB).

Aplikace PMGS je vytvořena jako rámec, do kterého je možné postupně doplňovat jednotlivé služby pro správu výrobních prostředků. Stejně jako jsou personalizována pracoviště operátorů pro různé části provozu, je možné a užitečné pro PMGS vyhradit stanici přizpůsobenou konkrétním potřebám údržby. K dispozici jsou obrazovky s jednoduchým přehledem provozu, strukturou sledovaných zařízení a ovládacími a zobrazovacími prvky na přístrojové desce (asset health dashboard), grafické pomůcky pro různé specializované metody diagnostiky a filtry pro alarmová hlášení související se stavem zařízení. Základní výhodou PMGS je její stavebnicová struktura – celý systém je tedy možné budovat po krocích. To platí nejen pro postupnou implementaci jednotlivých zařízení a provozních souborů. Důležitá je možnost plánovaně rozšiřovat služby poskytované PMGS.

Systém PMGS má několik úrovní funkcí. První úroveň kromě základní kostry PMGS zajišťuje také monitorování informačních prostředků. Jde o pracovní stanice, servery, přepínače (switch) a UPS, a to jak vlastního řídicího systému, tak podnikové informační sítě. Kromě toho jsou monitorovány řídicí moduly a I/O periferie. Zde je několik příkladů takovéto služby:

• síť – analýzy a výstrahy – šíře pásma a výkon,
• CPU a paměť – analýzy a výstrahy – vy­užití,
• výstrahy při dosažení limitu paměti pro download,
• výstrahy při opakovaných výpadcích napájení,
• analýzy simulací.

V druhé úrovni jsou k dispozici nástroje, které umožňují monitorovat provozní přístroje a důležitá strojní a technologická zařízení. Znovu několik příkladů této služby:

• podrobné monitorování zařízení využívajících sběrnice HART, Profibus nebo Foundation Fieldbus,
• podrobné monitorování odstředivých čerpadel a kompresorů,
• podrobné monitorování tepelných výměníků.

Třetí úroveň přidává funkce, které umožňují do PMGS integrovat systémy pro měření vibrací točivých strojů a systémy pro kalibrace měřicích přístrojů. To mimo jiné dovoluje plánovat příslušné servisní aktivity. Přístroje jsou potom kalibrovány např.:

• na základě rozdílů ve směrodatných odchylkách pro redundantní měření,
• na základě kritických událostí z převodníků (např. zvýšené četnosti přetečení a podtečení),
• podle pevných rozvrhů ka­librací.

Podobně mohou být nastaveny i iniciační algoritmy pro servisní zásahy vycházející z měření vibrací.

Jedním z konečných cílů zavádění PMGS je racionalizovat postupy údržby a podpořit spolupráci mezi výrobou a údržbou. Cestou k tomu je propojení řídicího systému 800xA s nejpoužívanějšími CMMS (Computerized Maintenance Management System). Propojení funguje oboustranně, tj. i na úrovni řídicího systému 800xA jsou k dispozici základní přehledy CMMS, jako např.:

• přehledy aktivních pracovních příkazů údržby,
• historie pracovních příkazů pro daný provozní celek,
• přehledy plánovaných preventivních prohlídek zařízení,
• přehledy náhradních dílů, jejich cen a dostupnosti.

Co toto řešení přináší? Pracovní příkazy pro údržbu je možné vytvářet přímo v HMI řídicího systému, a to na základě monitorování stavu výrobního zařízení (provozní hodiny, vyhodnocování alarmů atd.). Současně naopak lze zobrazovat informace ze systému CMMS.

Operátoři a další provozní pracovníci tak mohou aktivně vstupovat do plánování údržby „svého“ provozního zařízení, popř. přímo sami vytvářet nové pracovní příkazy na základě problémů, které se při výrobě projeví. Tím dochází k rozšíření jejich kompetencí, ale i odpovědnosti. Mizí tak tradiční rozpor mezi požadavky a potřebami výroby a údržby.

K hlavním přínosům tohoto řešení patří:

• všeobecné zvýšení efektivity,
• zkrácení doby reakce na nutnost korekcí a zásahů, je eliminováno „papírování“ a k dispozici jsou jednotné elektronické záznamy (audit trail) o provedených akcích,
• výrobní plány mohou být jednoduše dávány do souladu s nezbytnými úkoly údržby,
• sníží se (obecně i konkrétně) náklady na údržbu.

Integrace CMMS do 800xA je nabízena pro různé běžné výrobně-informační systémy – namátkou: IBM Maximo, SAP PM, JD Edwards, Mincom Ellipse a IFS.

Tím možnosti dále rozvíjet systém PMGS nekončí. Téměř každá výrobní linka má své kritické body, které je nutné monitorovat zvlášť pečlivě (úzká místa výroby, zařízení s drahými nebo těžko dostupnými díly, zařízené se zvýšenou poruchovostí atd.). Podle toho, jaké zdroje dat jsou dostupné (např. OPC Data Access, OPC Historical Data Access, OPC Alarms & Events atd.), je možné vytvořit různé specializované monitorovací aplikace, které zrychlí a zefektivní údržbu.

Závěr

Byla tu řeč o konkrétních výhodách, které může aplikace PMGS přinést. Vyzdvihnout je ale možné i obecnější přínosy. S PMGS přichází jednotná platforma pro dohled a řízení stavu provozního zařízení. Je to platforma, která přibližuje tradičně vzdálené oblasti, jako jsou údržba a výroba nebo provozní úroveň a podniková úroveň. Je to pouze nástroj – reálné ekonomické přínosy jsou proto úměrné způsobu jeho využití.

Jiří Unčovský, ABB s. r. o.

Obr. 1. Přehled PMGS – Predictive Maintenance Guidance System