Автоматизированные системы управления (АСУ) ТОиР оборудования с ЧПУ. Часть 11.

Доброго времени суток, уважаемые коллеги!

Предлагаю Вам погрузиться в очередную мою статью из цикла статей на тему АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ».
В данной статье я рассмотрю следующие моменты:

1. АСУ Мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования с ЧПУ с использованием инструментов искусственного интеллекта.
2. Возможности анализа технического состояния оборудования с ЧПУ с применением АСУ «Мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов станков с ЧПУ», оснащенной инструментами искусственного интеллекта.
3. Возможные схемы сбора данных о техническом состоянии узлов оборудования на машиностроительном предприятии.
4. Опыт Технического центра в организации АСУ «Мониторинг глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования с ЧПУ», как залога эффективного использования инструментов искусственного интеллекта для повышения эффективности работы оборудования.
5. Примеры практических результатов анализа изменений технического состояния парка оборудования с ЧПУ, вследствие принятых управленческих и технических решений по результатам проведенного мониторинга с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования.

Горизонт наблюдения за парком оборудования составил 30 лет.

1. АСУ «Мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования с ЧПУ» с использованием инструментов искусственного интеллекта

АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования с ЧПУ» Технического центра призвана обеспечить эффективную работу оборудования в соответствии с паспортными характеристиками станка. Для чего мне, как начальнику Технического центра ТОиР оборудования с ЧПУ, необходимо было понимать нижеизложенные ситуации, происходящие при управлении ремонтной службой и устранять их:

1. Понимать и использовать в интересах Технического центра и предприятия особенности проведения ТОиР оборудования с ЧПУ на каждый период времени его эксплуатации, связанный с повышенной загрузкой и техническим состоянием оборудования
2. Привлекать и готовить квалифицированный персонал и эффективно им управлять.
3. Постоянно совершенствовать технологии ТОиР оборудования.
4. Понимать и эффективно решать все технические вопросы, касающиеся деятельности Технического центра в вопросах повышения эффективности его работы.
5. Искать, находить и внедрять инновационные технологии ТОиР оборудования.

АСУ «Мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов станков с ЧПУ» (в дальнейшем АСУ «Мониторинг») Технический центр ТОиР оборудования с ЧПУ ( в дальнейшем Технический центр) развивает уже более 20 лет. Со временем базовая АСУ «Мониторинг» перестала решать возникающие проблемы, а содержать такую систему для сбора данных о техническом состоянии станков оказалось затратным и малоэффективным мероприятием. В процессе эксплуатации мы автоматизировали отдельные операции работы АСУ «Мониторинг» отдельных процессов, что конечно решило некоторые вопросы, что в конечном счете повысило процесс управления и точность мониторинга с глубокой диагностикой узлов станков с ЧПУ, но не позволило видеть картину целиком. Цифровизация - это управление на основе точных данных, это используемый станок, с которого мы получаем данные для проведения аналитики для принятия решений, которые значительно повышают эффективность работы станков с ЧПУ и открывают новые возможности и дают преимущества в реализации усовершенствования работы системы. И поэтому в настоящее время мы продолжаем работы по усовершенствованию АСУ «Мониторинг» в соответствии с появляющимися инновационными технологиями в области ТОиР оборудования с ЧПУ.

На нижерасположенном рисунке показана блок-схема работы АСУ «Мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования с ЧПУ.

На оборудовании с ЧПУ установлены различные датчики, с которых измеряемые сигналы передаются в АСУ «Мониторинг». Из АСУ «Мониторинг» значения контролируемых показателей передается в АСУ «ТОиР оборудования», а агрегатированные данные поступают в модуль предиктивной аналитики, где производятся расчеты прогнозов остаточного ресурса работоспособности узлов станка и определяются скрытые угрозы для отказа станка. Из модуля предиктивной аналитики данные по работоспособности узлов станков и обнаруженные аномалии передаются в модуль «Управление надежностью». В модуле «Управление надежности» формируется программа ТОиР оборудования, которая передается в АСУ «ТОиР оборудования». В АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ», интегрированной в АСУ «Управления предприятием», формируются мероприятия для восстановление паспортных характеристик станка, которые передаются ремонтнику на АРМ в виде заказ-наряда. Ремонтник приступает к ремонту.

На нижерасположенном рисунке показана блок-схема пошаговой работы по внедрению АСУ «Мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования с ЧПУ».

2. Возможности анализа технического состояния оборудования с ЧПУ с применением АСУ «Мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов станков с ЧПУ», оснащенной инструментами искусственного интеллекта

Внедрение АСУ «Мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов станков с ЧПУ», оснащенной инструментами искусственного интеллекта, позволяет получать ценные сведения о техническом состоянии узлов оборудования, предиктивную аналитику остаточного ресурса работы узлов, повышать эффективность работы оборудования и обеспечивает:

• Повышение эффективности и производительности.

На основе собранных данных о техническом состоянии узлов оборудования в реальном режиме времени, ремонтники могут быстро выявить потенциальные проблемы и аномалии, что позволяет своевременно вносить коррективы и проводить работы по ТОиР оборудования.

• Экономию затрат на выполнение работ по ТОиР оборудования.

Возможности АСУ «Мониторинг» по прогнозированию позволяют более эффективно распределять ресурсы , сокращая ненужные расходы на проведение работ по ОиР оборудования.

• Удалённый мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования с ЧПУ.

Ремонтники могут получать сведения о техническом состоянии узлов станков в независимо от их местонахождения. Это позволяет принимать обоснованные решения и предпринимать незамедлительные действия в случае необходимости.

• Возможность Руководителей служб ТОиР оборудования выявлять закономерности, тенденции и области, требующие улучшения, что приводит к оптимизации процессов ремонта и повышению эффективности работы службы ТОиР оборудования.

• Проведение аналитики в реальном режиме времени.

Благодаря мгновенному доступу к данным о техническом состоянии узлов станка служба ремонта может быстро реагировать на появившиеся дефекты в узлах оборудования.

• Масштабируемость и гибкость.

АСУ «Мониторинг» легко интегрируется в УЧПУ станков и в АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ», что позволяет службам ТОиР оборудования более эффективно организовать свою работу.

Концепция АСУ «Мониторинг оборудования с ЧПУ» основана на предотвращении появления поломок узлов оборудования путем отслеживания и изучения всех причин сбоев и отказов оборудования с привлечением персонала Технического центра. При разработке АСУ «Мониторинг» главной идеей концепции являлось обеспечения надежности (RCM) работы оборудования за счет внедрения автоматизированного планирования ТОиР на основе инженерного анализа возможных отказов узлов оборудования и вариантов уменьшения последствий от этих отказов. Основным блоком АСУ «Мониторинг оборудования с ЧПУ» является модуль «База данных», который содержит два вида подмодулей:

• общие подмодули, являющиеся базой данных оборудования,
• подмодули форм и отчетов, которые являются частью этого оборудования.

Основные функции модуля «База данных» следующие:

• автоматический сбор и учет производственных данных,
• ведение истории производственных и ремонтных данных в модуле «база данных»,
• подробный анализ ремонтных и производственных данных и их динамики развития,
• автоматический расчет показателей эффективности работы оборудования.

На нижерасположенном рисунке показана пошаговая инструкция создания модуля «База данных».

На нижерасположенном рисунке показана блок-схема формирования решений в области анализа данных о техническом состоянии узлов оборудования.

Кроме вышеуказанного модуля «База данных» в АСУ «Мониторинг» входят следующие модули:

• модуль автоматической диагностики подшипников качения, линии вала, соединительных муфт, узлов креплений.
• модуль автоматической диагностики подшипников скольжения, линии вала, соединительных муфт, узлов креплений.
• модуль автоматической диагностики механических передач (зубчатых, ременных, цепных).
• модуль автоматической диагностики проточной части насосов и вентиляторов.
• модуль автоматической диагностики технического состояния мотор-шпинделей.
• модуль автоматической диагностики технического состояния шпиндельных бабок.
• модуль автоматической диагностики технического состояния приводов подач, вращения поворотного стола и магазина инструментов.
• модуль обработки результатов измерений паспортных технических характеристик.

Каждый программный модуль обнаруживает до 14 типов дефектов узлов оборудования, таких как:

• дефекты сборки и монтажа, которые можно сразу устранить и тем самым повысить срок службы оборудования (перекос подшипника, статический эксцентриситет зазора в мотор шпинделях, дисбаланс и т. п.);
• дефекты эксплуатации гидросистем (например, кавитация в насосе);
• дефекты износа (раковины, сколы на поверхностях качения подшипника, износ зубьев шестерен и т. п.).

В данном случае целью диагностики является максимальное продление службы и выработка максимального ресурса узлов оборудования, за счет качественного планирования и проведения ППР по техническому состоянию оборудования, так как оно является важнейшим инструментом управления техническим обслуживанием и ремонтом оборудования. Весь вопрос заключается в обеспечении необходимого уровня точности планирования. Для решения этой задачи необходимо комбинировать различные подходы к планированию в зависимости от типов оборудования и видов работ и состояния узлов оборудования.

На нижерасположенном рисунке представлена блок-схема планирования работ по ТОиР оборудования на основе полученных данных от АСУ «Мониторинг».

На нижерасположенном рисунке представлена блок-схема регламентного и нерегламентного планирования работ по ТОиР оборудования на основе получаемых данных с АСУ «Мониторинг».

На нижерасположенном рисунке представлен алгоритм автоматического выбора стратегии ТОиР в АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ» на основе получаемых данных с АСУ «Мониторинг».

Работу АСУ «Мониторинг» поддерживают следующие инструменты:

• технологические карты ТОиР оборудования,
• технологические процессы ТОиР оборудования,
• мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния оборудования,
• модели узлов оборудования,
• модели поведения формообразующих узлов станков во время обработки деталей оборудования,
• модели поведения формообразующих узлов станков во время холостых ходов,
• модели стоимости простоя оборудования по техническим неисправностям,
• модели планирования и ранжирования работ по ТОиР оборудования,
• модели общей эффективности работы оборудования, подразделений и сотрудников Технического центра,
• модели предиктивной и прескриптивной аналитики по прогнозам технического состояния оборудования.

На нижерасположенном рисунке показана модель планирования периодических и непериодических работ по ТОиР оборудования в АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ» с использованием данных, полученных из АСУ «Мониторинг».

Основы построения современных интеллектуальных АСУ «Мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов станков с ЧПУ». Общие принципы построения. Описание функциональности системы ТОиР.

Автоматическая система управления – это разновидность систем управления, включающих в себя технические средства для автоматического сбора и обработки информации, в том числе принятие решения и реализацию принятого решения. Затраты труда специалиста необходимы только для контроля функционирования и обслуживания системы. Автоматическая система управления состоит из управляемого узла и автоматического управляющего устройства, взаимодействующих между собой.

Узлов оборудования и управляющих устройств в АСУ «Мониторинг» может быть несколько. Применение самых совершенных технических средств не определяет полностью степени совершенства АСУ «Мониторинг» . Она в значительной степени будет зависеть от идей, заложенных в организационной части системы (например, будет ли система адаптивной, обучающейся).

На нижерасположенном рисунке показаны функции АСУ «Мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования с ЧПУ».

При проектировании и внедрении АСУ «Мониторинг» необходимо провести работы по электронной паспортизации оборудования. Электронный паспорт является ядром модуля «База данных» АСУ «Мониторинг», как первоисточника всей информации, содержащего:

• структурированное иерархическое и сетевое представление узлов оборудования;
• сведения обо всех работах ТОиР, выполненных на данном оборудовании за весь период жизненного цикла;
• сведения обо всех отказах или нарушениях в работе оборудования, выявленных за весь период жизненного цикла оборудования;
• сведения о результатах всех диагностических обследований и заключения о пригодности к эксплуатации;
• сведения о результатах учета наработки или объеме выполненной работы, необходимых для назначения;
• мероприятий ТОиР, зависящих от этих данных;
• сведения о перечнях запасных частей, необходимых для проведения мероприятий ТОиР (спецификации);
• сведения обо всех планах предупредительного обслуживания и ремонта, назначенных для каждой единицы оборудования;
• перечень всех скан-образов технической документации (чертежи, схемы, фото-видео материалы оборудования и иные графические, текстовые документы), прикреплённые к каждой основной записи в базе данных оборудования.

Основные принципы построения АСУ «Мониторинг с глубокой диагностикой технического состояния узлов оборудования с ЧПУ

Ключевая идея построения базового уровня АСУ «Мониторинг» - это сведение всех источников данных о техническом состоянии узлов оборудования, выполненных восстановительных работах, моделей долгосрочных и оперативных календарных планов, моделей ресурсного плана и моделей МТО в
единый информационный модуль
.
Такой подход дает возможность сконцентрировать внимание и интеллект специалистов ТОиР на непрерывном совершенствовании как самой системы управления, так и ее технологий. В конечном итоге именно это и обеспечивает достижение экономических эффектов от современной АСУ «Мониторинг», интегрированной в АСУ «ТОиР оборудования с ЧПУ».

Таким образом, АСУ «Мониторинг» включает в себя как модуль «База данных», так и модуль «Техническая поддержка. Данные модули могут быть представлены как отдельной системой, так и встроенной подсистемой/модулем. Исходя из этого, может быть предложено три варианта архитектуры для разработки проектируемой АСУ «Мониторинг», отличающиеся концептуально друг от друга сущностью модулей.

Инструменты для эффективной работы с оборудованием

С помощью разработанных моделей цифровых двойников узлов оборудования мы в Техническом центре имеем возможность:

• контролировать техническое состояние узлов оборудования,
• контролировать функциональность работы узлов оборудования и полезность их использования,
• получать полную информацию о ходе работ по ТОиР оборудования,
• отслеживать историю ТОиР, количество заявок на ремонт, периодичность отказов, наработку оборудования.

Использование цифровых двойников (или моделей машинного обучения) позволяет повысить время бесперебойной работы оборудования и сократить его простои за счет предиктивного обслуживания; повысить качество выпускаемой продукции и уменьшить отклонения за счет прогнозирования хода технологического процесса и автоматического создания рекомендаций по его улучшению; повысить энергоэффективность и снизить эксплуатационные затраты за счет построения динамических систем потребления ресурсов на предприятии.

На этом я заканчиваю часть данной статьи. Ожидайте продолжение.

В данной статье использованы материалы моих ранее опубликованных статей, докладов и презентаций, а также материалов, полученных из интернета.