Упреждающее обслуживание, или предиктивное обслуживание, описывает процесс, с помощью которого датчики контролируют машину или ее части, регистрируя неровности вибрации и разделяя их. Соответствующая часть может быть быстро заменена на основании этого предупреждения.
Пример станков показывает, насколько полезным может быть это обслуживание. Эти прецизионные устройства фрезеруют, поворачивают и шлифуют детали с точностью до миллиметра, они должны работать чрезвычайно точно и бесперебойно. Небольшие вибрации могут привести к ошибкам и неточностям в готовой детали. Датчики могут своевременно воспринимать и предупреждать эти вибрации.
Умная инженерия
Переосмысление разработки продукта
Однако эти системы прогнозного обслуживания обычно являются изолированными решениями. Информация о том, что компонент должен быть заменен, используется редко. Исследователи из Института производственных систем и технологий проектирования Фраунгофера IPK разработали здесь новое решение: они интегрируют датчики в интернет-платформу, которая хранит весь жизненный цикл одного или нескольких станков. Это делает возможным обширный анализ данных, с помощью которого можно оптимизировать машины или целые рабочие процессы.
Что могут сделать датчики
Сердцем новой системы является сенсорная плата, содержащая имеющийся в продаже сенсорный чип, микроэлектромеханическая система (MEMS). Эти MEMS представляют собой небольшие кремниевые компоненты, на поверхности которых соединены различные технические компоненты. Например, они могут измерять внешние воздействия, такие как вибрации, и обрабатывать их с подключенным к ним процессором. MEMS и процессор вместе образуют сенсорный узел.
Клаудио Гейзер из Fraunhofer IPK объясняет: «Такие MEMS миллионы раз устанавливаются в автомобилях и смартфонах. Они недороги и при этом достаточно точны для наших целей ». Важно: обработка сигналов датчика происходит непосредственно на узле датчика. Процессор автоматически обнаруживает ошибку и может переслать эту информацию.
Исследователи показывают, как это решение может выглядеть на Ганноверской ярмарке 2020 на объединенном стенде Fraunhofer в зале 6, стенд A26. Для этого они выбрали центральный элемент станка: шарико-винтовой привод, с помощью которого держатель шпинделя в станке перемещается вперед и назад чрезвычайно точно на шпинделе. Если этот шпиндель изнашивается, это вызывает нежелательные вибрации, которые могут вызвать дефекты на заготовке.
Цифровой близнец станка
Информация отправляется на платформу Интернета вещей (платформа IoT), которая уведомляет сервисный центр, который затем решает, что делать. Например, он указывает хорошее время для замены шпинделя, чтобы избежать простоев производства из-за простоев. Во-вторых, эта платформа IoT содержит так называемого цифрового близнеца станка - цифровую копию, которая содержит историю машины и все состояния и рабочие параметры.
Клаудио Гейзерт
Если дефектный шпиндель будет окончательно заменен, цифровой близнец также получит информацию о том, что теперь он содержит новый компонент. Операторы машин могут, например, распознавать, значительно ли повышают износ определенные процессы в системах. Это позволяет соответствующим образом адаптировать рабочие процессы. А производители станков могут, например, получить ценную информацию о том, как оптимизировать свои системы.
Умный инженерный день
Оцифровка производства требует переосмысления в разработке продукта. День Smart Engineering предлагает поддержку принятия решений для выбора наиболее подходящих методов для разработки, проектирования и разработки интеллектуальных продуктов и машин.
Больше информации
Целостная картина машины
Соединение реальной машины с платформой IoT также имеет преимущества для обслуживающего персонала на месте у машины. После решения проблемы технический специалист сначала сканирует QR-код на машине, чтобы проверить, работает ли он на правильной машине. Это особенно важно в компаниях, где можно найти всю технику. Компонент также можно сканировать и сравнивать с данными в цифровом близнеце, чтобы другой компонент не был случайно заменен. Сотрудник также может использовать планшет для вызова инструкций по удалению и установке компонента.
После того, как ремонт был выполнен, тестовый запуск может быть начат непосредственно с машины. Если все прошло хорошо, сотрудник нажимает кнопку OK - и, таким образом, дает сигнал обновить компонент в цифровом близнеце.
«Благодаря подключению машины и датчиков к платформе IoT мы впервые получаем целостную картину машины или всего парка », - говорит Клаудио Гейзерт. Это позволило бы крупным компаниям следить за всем своим машинным парком в разных местах. Решение Fraunhofer IPK уже разработано до такой степени, что его можно использовать в промышленности.