IDSPS - Integriran diagnostični sistem za pogonske sklope

Trajanje projekta

2009 - 2012

Kategorija projekta

SLO

Kontakt

prof. dr. Jože Vižintin

Partnerji

  • Institut Jožef Stefan (Slovenija)
  • VTT Manufacturing Technology (Finska)
  • University of Cranfield (Velika Britanija)
  • UTIA Institute of Information Theory and Automation, Department of Adaptive Systems (Češka)

Problem, s katerim se srečujemo v slovenski industriji, je ta, da pretežni del opreme (po nekaterih ocenah čez 95%) sodi v starejšo generacijo, ki nima vgrajene diagnostike. To pomeni, da je večji del te opreme slabo nadzorovan ali pa obratuje brez nadzora. Glede na to, da bo oprema še nekaj časa v rednem obratovanju, bi namestitev cenovno ugodnih naprav za sprotno spremljanje stanja pomenilo občutno izboljšanje nadzora, zmanjšanje stroškov vzdrževanja, zmanjšanje števila izpadov in povečanje razpoložljivosti opreme. Pravočasna lokalizacija vzroka poškodbe bi omogočila učinkovitejše proaktivno vzdrževanje ter cenejše vzdrževalne posege.

Ozadje projekta

Zaradi obrabe, napetosti v materialih in vplivov okolja so mehanski pogoni podložni poškodbam, bolj kot kakšne druge procesne komponente. Če je odpoved nepričakovana, to lahko povzroči delno ali popolno zaustavitev proizvodnega procesa, poškodbe na opremi ali celo katastrofalne posledice. To kaže, kako pomembno je ustrezno vzdrževanje tovrstne opreme. Žal je le-to povezano z enormnimi stroški. V evropski industriji znašajo neposredni stroški med 4-8% celokupnega prihodka podjetij, v energetiki celo do 11% [Mechefske]. K temu je treba prišteti še indirektne stroške, zaradi zmanjšanja kakovosti izdelkov, manjšanje učinkovitosti proizvodnje, izgube trga, ipd. Velikost le-teh je primerljiva z velikostjo neposrednih stroškov.

Namen projekta

Omenjene stroške je možno zmanjšati z opustitvijo obstoječih načinov vzdrževanja (reaktivno in preventivno vzdrževanje) in uvajanjem bolj učinkovitega prediktivnega vzdrževanja. Svetovni trendi gredo v to smer. Tako na primer proizvajalci zahtevnejše procesne opreme že opremljajo svoje izdelke z vgrajenimi sistemi za avtomatski sprotni nadzor stanja opreme.

V svetu poteka zelo veliko raziskav in razvoja na področju sprotne diagnostike in prognostike. Komercialne rešitve so v glavnem specializirane za konkretne sklope in so omejene zgolj na diagnostiko stanja (brez prognostike). Dodatna slabost je (a) visoka cena, (b) uporaba omejenega nabora diagnostičnih tehnik (največ analize vibracij ali pa analize obrabnih delcev), ter (c) v nekaterih primerih ne zmorejo natančne lokalizacije poškodbe in ocene njenega obsega.

Cilj projekta je razvoj funkcionalno celovitega in cenovno učinkovitega prototipa tako imenovanega Diagnostičnega in Prognostičenga Procesorja (DPP), t.j. naprave za sprotni nadzor mehanskih pogonov. Glavne inovativne komponente sistema vključujejo:

a. sposobnost sprotnega zaznavanja, lokalizacije in estimacije poškodb,
b. sposobnost napovedovanja preostale življenjske dobe pogona,
c. robustnost na motnje iz okolja in variabilne obratovalne režime,
d. enostavna implementacija zahvaljujoč zmožnosti samonastavljanja,
e. enostavna integracija s procesnim informacijskim sistemom in
f. nobena potreba po ožičenju zahvaljujoč brezžični komunikaciji.

Zaradi nizke cene bo sistem dosegljiv širokemu naboru uporabnikov v industriji, transportu in energetiki, ki predstavljajo stebre slovenskega gospodarstva. Sistem bo omogočal fuzijo značilk iz različnih virov, npr. vibracijskih senzorjev, sprotnega analizatorja olja, senzorjev hrupa, električnih veličin, ipd.. Generiranje značilk bo temeljilo na naprednih postopkih obdelave signalov. Razumevanje relacije med signalnim procesiranjem in podrobnimi analizami triboloških pojavov bo prispevalo k dodani vrednosti projekta. Lokalizacija napake in napovedovanja preostale življenjske dobe bosta temeljila na verjetnostnih modelih, ki jih bomo uglaševali na podlagi eksperimentalnih podatkov. Fizična izvedba prototipa temelji na uporabi digitalnega signalnega procesorja, ki omogoča visoko zmogljive industrijske rešitve ob nizki ceni. Vrednotenje prototipa bo potekalo na eksperimentalni laboratorijski napravi.

Literatura

Mechefske, CK, (2005) Machine Condition Monitoring and Fault Diagnosis, Vibration and Shock Handbook, Edited by Clarence W. de Silva, CRC Press, Taylor and Francis Group, Boca Raton, Florida, USA, Chapter 25, p25-1 to 25-35