Die Zustandsüberwachung kommt zu kurz

May 21, 2023

Fortschritte im industriellen Internet der Dinge (IIoT) waren lange Zeit eine Domäne großer Unternehmen. Diese Unternehmen verfügen über die nötigen Investitionen, um die Strategie, Sensoren, Edge-Geräte und Datenanalysefunktionen zu finanzieren, die für die Bereitstellung von IIoT-Diensten wie der Zustandsüberwachung erforderlich sind. Sie verfügen auch über Teams, die diese strategischen Initiativen unterstützen können.

Durch die breitere Verfügbarkeit von Sensoren, sich weiterentwickelnden Funktionen sowie neuen digitalen Plattformen und Tools sind IIoT-Funktionen jetzt leichter verfügbar und einfacher mit kleinen Teams zu verwalten. Dadurch können kleine und mittlere Unternehmen (KMU) nun die gleichen digitalen Fähigkeiten nutzen, von denen ihre größeren Konkurrenten bereits profitieren.

Bei der Zustandsüberwachung werden Geräte beobachtet, um Veränderungen zu erkennen, die auf einen drohenden Fehler hinweisen könnten. Teams können die Zustandsüberwachungstechnologie nutzen, um Geräte aus der Ferne auf Anzeichen atypischer Vibrationen, Druckänderungen, Positionsänderungen wichtiger Komponenten, Geschwindigkeit der Geräte, Flüssigkeitseigenschaften, Temperaturänderungen und Luftfeuchtigkeit zu überwachen und sich ein Gesamtbild der Betriebsbedingungen zu verschaffen. Auf diese Weise können Teams sofort korrigierende Maßnahmen ergreifen, wenn Sensordaten auf eine Maschinenbelastung hinweisen, und vorbeugende Wartungsarbeiten planen, um den Betrieb der Geräte in einwandfreiem Zustand zu halten.

„Ob es sich um eine große Raffinerie, eine abgelegene kommunale Liftstation oder eine kommerzielle Handwerksbrauerei handelt, alle diese Anlagen verfügen über Systeme und Geräte, die innerhalb eines bestimmten Parameterbereichs funktionieren müssen“, sagte Erin Byrne, Chief Technology Officer des Sensorgeschäfts von TE Connectivity Einheit.

„Wenn diese Ausrüstung nicht ordnungsgemäß funktioniert, werden Produktivität und Nachhaltigkeit beeinträchtigt, und es besteht die Gefahr eines Ausfalls, der von einer bloßen Belästigung bis hin zu einer potenziellen Umweltkatastrophe reichen kann, wenn es zu einem Öl- oder Gasaustritt kommt.“ übermäßige Emissionen", sagte Byrne. „Man kann nicht verwalten, was man nicht messen kann, und hier kommt die industrielle und kommerzielle Zustandsüberwachung ins Spiel.“

Unternehmen, die IIoT-Zustandsüberwachungstechnologie einsetzen, erzielen mehrere Geschäftsvorteile. In einem Deloitte-Artikel wurde festgestellt, dass die Vorhersage von Ausfällen mithilfe fortschrittlicher Analysen und das Ergreifen von Maßnahmen die Produktivität um 25 Prozent steigern, Ausfälle um 70 Prozent reduzieren und die Wartungskosten um 25 Prozent senken können.

IIoT-Sensortrends wie geringer Stromverbrauch, drahtlose Fähigkeiten, Digitalisierung, Miniaturisierung, Robustheit und Sensorfusion bedeuten, dass diese Sensoren für mehr Anwendungsfälle genutzt werden können, auf engstem Raum platziert werden und unter rauen Umgebungsbedingungen eine außergewöhnliche Leistung bieten können. Niedrigspannungsanforderungen machen eine neue Energieverwaltungstechnologie überflüssig, während drahtlose Konfigurationen die Installation von IIoT-Systemen einfach, schnell und kostengünstig machen.

Teams können digitale Technologie auch nutzen, um Geräte aus der Ferne zu überwachen und Produktionsanpassungen über eine App auf ihren Smartphones vorzunehmen.

„Vor kurzem haben wir bei TE mit Preddio Technologies zusammengearbeitet, um die Zustandsüberwachung zu verbessern und sie für kleinere Anwendungen allgemein verfügbar zu machen. Unsere gemeinsame Lösung kann jetzt selbst an den entlegensten Standorten installiert werden. Durch die Kombination von Preddios drahtloser Technologie und Cloud- Basierend auf Analysen und unseren stromsparenden Sensoren ist jetzt eine Fernüberwachung für Betriebe jeder Größe möglich“, sagte Byrne.

Wir nutzen unsere eigene patentierte Langstrecken-Bluetooth 5.0-Werbetechnologie, um Mobilgeräten und Gateways Daten mit hoher Bandbreite in einer Entfernung von bis zu 1000 Fuß und manchmal sogar noch mehr, je nach Umgebung, bereitzustellen. Für größere Entfernungen oder Umgebungen mit erheblichem Lärm nutzen wir LoRaWAN als Rückkanal.

Die Sensorabtastraten richten sich nach der Anwendung und den Arten der gemessenen Signale. Für sich dynamisch ändernde Signale können Millisekundenraten erreicht werden. Gleichzeitig werden Alarme und Schwellenwertinformationen auf dem Gerät gespeichert, um die Datenmengen und die Verarbeitungskomplexität in der Cloud zu begrenzen.

Wir bieten unsere eigene mobile App, ein auf digitale Zwillinge ausgerichtetes Cloud-Dashboard und eine Standard-API zum Exportieren von Daten für weitere Analysen.

Unsere Lösung konzentriert sich darauf, Endbenutzer auf sich schnell ändernde Trends oder bekannte Fehlerarten aufmerksam zu machen, die normalerweise erst manuell entdeckt werden, nachdem sie eingetreten sind. Wir nutzen mehrere Sensoreingänge an Industrieanlagen (Kessel, Kältemaschinen, Pumpen, Wärmetauscher, Ventile, Tanks usw.).

Gibt es einen besseren Ort, um die Leistungsfähigkeit von IIoT für kleinere Unternehmen zu testen als in der Craft-Beer-Branche? Erfolgreiches Brauen erfordert präzise Drücke und Temperaturen, und wenn sie nicht richtig eingehalten werden, könnten Tausende Gallonen (und Dollar) Bier verschwendet werden – ein großer Verlust für jeden Betrieb. Darüber hinaus können eine Vielzahl von Problemen die Leistung und Betriebszeit des Kessels beeinträchtigen, von Wasser- und Dampflecks bis hin zu ungleichmäßiger und ineffizienter Erwärmung aufgrund von Kalziumkarbonatablagerungen.

Craft-Brauereien machten im Jahr 2021 13,1 Prozent des gesamten Biermarktanteils in den USA aus, erzielten jedoch einen Umsatz von 26,8 Milliarden US-Dollar auf dem gesamten 100-Milliarden-Dollar-Markt, sowohl dank des Verkaufs abgepackter Biere als auch dank der Verkäufe in Bars und Restaurants. Daher kann der Einsatz von IIoT zur Sicherung der Produktionschargen und der Bierqualität den Umsatz von Brauereien im ganzen Land steigern.

Die Lord Hobo Brewing Company mit drei Standorten in Massachusetts gehört zu den ersten Anwendern der Zustandsüberwachung. Wie viele Brauereien ist Lord Hobo's ein hochmoderner Betrieb mit hochentwickelter Ausrüstung, darunter Kessel, Fässer, Boiler, Förderbänder, Kühlsysteme, Lagertanks, Gärtanks, Rohrleitungen und Kühlgeräte im Wert von mehreren Millionen Dollar , Reinigungsgeräte, Abfallbehandlungssysteme und mehr.

Und Lord Hobo hat den zusätzlichen Vorteil, dass es mithilfe der Zustandsüberwachung Ausfälle von Dampfkesseln verhindern kann, die zu Anlagenstillständen, Unterbrechungen und Umsatzeinbußen führen können. Diese Kessel erfordern äußerst präzise Temperaturen und Drücke. Außerdem wird die Laufzeit des Kessels basierend auf Druck, Leistungsaktivität und Motorvibration gemessen.

Unter-/Überdrucksituationen werden erkannt. Die Eingangs-/Ausgangsglykoltemperaturen des Kühlers werden überwacht, ebenso wie der Kesseldruck und die Dampftemperatur, die Behältertanktemperaturen, die Durchflussraten des ein- und ausgehenden Wassers, der kontinuierliche Füllstand in kritischen Tanks, der Fermentationsstatus (spezifisches Gewicht/Temperatur) und Kontrollpunkte für gelösten Sauerstoff in der Verpackung Linie und mehr.

Wir überwachen immer mehr Ad-hoc-kritische Schwachstellen in ihren Betrieben, ohne dass eine übergreifende Kontroll- und Überwachungslösung erforderlich wäre, die Hunderttausende von Dollar kosten würde.

Eine benutzerfreundliche mobile App und ein cloudbasiertes Dashboard ermöglichen es den Mitarbeitern von Lord Hobo, den Kesselstatus aus der Ferne zu überwachen. Sie erhalten rund um die Uhr SMS- oder E-Mail-Benachrichtigungen, wenn ein Problem auftritt. Das Personal kann beispielsweise feststellen, ob ein Temperaturanstieg oder eine Produktionsänderung eine ganze Charge Bier verderben könnte, wenn nicht dagegen vorgegangen wird, was zu Produkt- und Zeitverlusten in Höhe von Tausenden von Dollar führen könnte. Wenn ja, können sie schnell Maßnahmen ergreifen, um das Problem zu beheben.

Durch den Einsatz der Zustandsüberwachungslösung Preddio und der Sensoren von TE konnte die Brauerei die Effizienz und Zuverlässigkeit ihrer Kessel verbessern. Darüber hinaus ermöglicht die Visualisierung von Produktionsanlagen und wesentlichen Prozessparametern ihren Teams, vorbeugende Wartungsarbeiten zu planen, Ausfallzeiten der Anlagen zu reduzieren und die Einhaltung staatlicher Lebensmittelqualitätsvorschriften sicherzustellen.

„Das Spannendste an dieser Art von Lösung ist ihre Einfachheit, Skalierbarkeit und die Fähigkeit, sofortige Ergebnisse zu liefern. Lösungen, die firmeneigene Daten freisetzen, können in wenigen Minuten implementiert werden, nicht nur für milliardenschwere Raffinerien, sondern auch für kommerzielle Craft-Brauereien, ganz ohne.“ „Änderung bestehender Infrastruktur oder Anforderung des Zugriffs auf IT-Systeme. Unabhängig von der Branche oder der Größe des Betriebs wird die Anlage dadurch effizienter, produktiver, profitabler und sogar nachhaltiger“, sagte Aaron Ganick, Mitbegründer und CEO von Preddio.

Die Preddio-Lösung nutzt die Drucksensoren MC3200 I2C und M5600 BLE von TE, die eine hervorragende Leistung bei geringem Stromverbrauch und digitale Funktionalität bieten. Die Sensoren sind über einen weiten Temperaturbereich kalibriert, mit Druckbereichen bis zu 10.000 PSI mit einem niedrigen Gesamtfehlerband von einem Prozent des Volldrucks. Die Drucksensoren liefern auch digitale Prozesstemperaturmesswerte.

Während herkömmliche Manometer analoge Geräte sind, die eine feste Verkabelung erfordern, können die Sensoren von TE in die batteriebetriebenen Produkte von Preddio integriert werden, um einen drahtlosen Ansatz mit geringer Eintrittsbarriere zu schaffen. Da sich die Budgets der meisten Craft-Brauereien auf Produktentwicklung und Marketing konzentrieren, ist die geringere Komplexität der Preddio-TE-Lösung eine willkommene Neuigkeit für Eigentümer, die ihre Prozesse auf kostengünstige Weise verbessern möchten.

Die TE-Sensoren sind vielseitig einsetzbar und messen sowohl den Druck als auch die Temperatur jeder Prozessflüssigkeit über einen einzigen mechanischen Anschluss. Diese Funktion verdoppelt den Wert des Systems mehr als und rationalisiert gleichzeitig den Installationsprozess. Die robusten und langlebigen TE-Sensoren halten dem Schnee und Eis der Winter in Massachusetts sowie der sommerlichen Hitze und Feuchtigkeit stand, denen sie in den Einrichtungen von Lord Hobo ausgesetzt sind.

Mit geringeren Kosten und mehr Möglichkeiten können KMU aus verschiedenen Branchen jetzt die Zustandsüberwachung mit IIoT-Lösungen wie denen von Preddio und TE nutzen. Zu den Branchen, die davon profitieren könnten, gehören Öl und Gas, Bergbau, Energieerzeugung, Milchproduktion, Lebensmittel- und Getränkeherstellung, Stahlwerke und Papierfabriken.

Die Zustandsüberwachungstechnologie bietet weitere Vorteile, die über den Produktschutz, die Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit und die Reduzierung der Wartungskosten hinausgehen. Unternehmen können kleinere Remote-Mitarbeiter für die Verwaltung von Standortnetzwerken einsetzen und gleichzeitig Pannenvorfälle und kostspielige LKW-Reparaturen reduzieren. Der Einsatz von Geräten über einen längeren Zeitraum trägt dazu bei, den ROI von CapEx-Investitionen zu steigern und gleichzeitig den mechanischen Abfall zu reduzieren. Darüber hinaus kann die Zustandsüberwachung dazu beitragen, Umweltkatastrophen zu verhindern, indem sie das Personal auf Probleme wie Öl- und Gaslecks oder übermäßige Emissionen aufmerksam macht.

Wenn KMU versuchen, sich in einem äußerst wettbewerbsintensiven Markt einen Vorteil zu verschaffen, können sie die Zustandsüberwachung nutzen, um die Produktivität der Mitarbeiter und die Betriebsleistung zu steigern, Investitionsinvestitionen und Betriebskosten für die Wartung zu reduzieren, den Produktionsdurchsatz zu steigern und die Umweltverträglichkeit zu verbessern. Das sind Gewinne, von denen jedes Fertigungs- oder Industrieunternehmen profitieren kann.

Dieser Artikel wurde von John Tuley, Director of Business Development, Sensors, TE Connectivity, verfasst. Für weitere Informationen kontaktieren Sie Herrn Tuley hier.

Dieser Artikel erschien erstmals in der Mai-Ausgabe 2023 des Sensor Technology Magazine.

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