ISO 13374: ניטור מצב ואבחון של מכונות - עיבוד נתונים, תקשורת והצגה

תַקצִיר

ISO 13374 הוא תקן בעל השפעה רבה בעולם תוכנות ניטור מצב ואינטרנט תעשייתי. הוא מתייחס לאתגר של יכולת פעולה הדדית בין מערכות ניטור, חיישנים ופלטפורמות תוכנה שונות. במקום להגדיר טכניקות מדידה, הוא מציין ארכיטקטורה פתוחה וסטנדרטית לאופן שבו יש לעבד, לאחסן ולהחליף נתוני ניטור מצב. לעתים קרובות הוא מכונה ארכיטקטורת MIMOSA (Machnery Information Management Open Systems Alliance), עליה הוא מבוסס. המטרה היא ליצור סביבת "הכנס-הפעל" לטכנולוגיות ניטור מצב.

תוכן עניינים (מבנה רעיוני)

התקן מחולק למספר חלקים ומגדיר ארכיטקטורת מידע שכבתית. ליבת התקן היא דיאגרמת בלוקים פונקציונלית עם שש שכבות מפתח המייצגות את זרימת הנתונים בכל מערכת ניטור מצב:

1. 1. DA: בלוק רכישת נתונים:

   זוהי השכבה הבסיסית, הפועלת כגשר בין המכונה הפיזית למערכת הניטור הדיגיטלית. התפקיד העיקרי של בלוק ה-DA הוא להתממשק ישירות עם חיישנים - כגון מדי תאוצה, גלאי קרבה, חיישני טמפרטורה או מתמרי לחץ - ולקלוט את האותות האנלוגיים או הדיגיטליים הגולמיים והלא מעובדים שהם מייצרים. בלוק זה אחראי על כל האינטראקציות של חומרה ברמה נמוכה, כולל אספקת חשמל לחיישנים (למשל, חשמל IEPE עבור מדי תאוצה), ביצוע התניה של אותות כמו הגברה וסינון להסרת רעש לא רצוי, וביצוע המרה אנלוגית-לדיגיטלית (ADC). הפלט של בלוק DA הוא זרם דיגיטציה של נתונים גולמיים, בדרך כלל צורת גל זמן, אשר מועבר לאחר מכן לשכבה הבאה בארכיטקטורה לצורך עיבוד.

2. 2. DP: בלוק עיבוד נתונים:

   בלוק זה הוא מנוע החישוב של מערכת הניטור. הוא מקבל את זרם הנתונים הגולמי והדיגיטלי (למשל, צורת הגל בזמן) מבלוק רכישת הנתונים (DA) והופך אותו לסוגי נתונים משמעותיים יותר המתאימים לניתוח. תפקידו העיקרי של בלוק DP הוא לבצע חישובי עיבוד אותות סטנדרטיים. זה כולל בעיקר ביצוע ה... התמרת פורייה מהירה (FFT) להמיר את אות תחום הזמן לאות תחום התדר ספֵּקטרוּםמשימות עיבוד מרכזיות אחרות המוגדרות בבלוק זה כוללות חישוב מדדי פס רחב כמו כולל RMS ערכים, ביצוע אינטגרציה דיגיטלית כדי להמיר אותות תאוצה למהירות או תזוזה, וביצוע תהליכים מתקדמים ומיוחדים יותר כמו דמודולציה אוֹ ניתוח מעטפה לגילוי אותות פגיעה בתדר גבוה הקשורים לתקלות במיסבי אלמנטים מתגלגלים.

3. 3. DM: בלוק מניפולציה של נתונים (זיהוי מצב):

   בלוק זה מסמן את המעבר הקריטי מעיבוד נתונים לניתוח אוטומטי. הוא לוקח את הנתונים המעובדים מבלוק ה-DP (כגון ערכי RMS, אמפליטודות תדר ספציפיות או פסים ספקטרליים) ומיישם כללים לוגיים כדי לקבוע את מצב הפעולה של המכונה. כאן מתרחש ה"גילוי" הראשוני של בעיה. התפקיד העיקרי של בלוק ה-DM הוא לבצע בדיקת סף. הוא משווה את הערכים הנמדדים מול נקודות אזעקה מוגדרות מראש, כגון גבולות האזור המוגדרים ב- תקן ISO 10816 או שינויים באחוזים המוגדרים על ידי המשתמש מערך בסיס. בהתבסס על השוואות אלו, בלוק ה-DM מקצה "מצב" נפרד לנתונים, כגון "רגיל", "מקובל", "התראה" או "סכנה". פלט זה אינו עוד רק נתונים; זהו מידע בר-פעולה שניתן להעביר לשכבה הבאה לצורך אבחון או להשתמש בו כדי להפעיל התראות מיידיות.

4. 4. HA: בלוק הערכת בריאות:

   בלוק זה מתפקד כ"מוח" של מערכת האבחון, ועונה על השאלה "מהי הבעיה?". הוא מקבל את מידע המצב (למשל, סטטוס "התראה") מבלוק מניפולציית הנתונים (DM) ומחיל שכבה של אינטליגנציה אנליטית כדי לקבוע את שורש הבעיה הספציפית. כאן מתבצעת היגיון אבחוני, שיכול לנוע בין מערכות פשוטות מבוססות כללים ועד לאלגוריתמים מורכבים של בינה מלאכותית. לדוגמה, אם בלוק ה-DM מסמן התראה על רעידות גבוהות בתדירות שהיא בדיוק כפולה ממהירות הפעולה של הפיר (2X), הלוגיקה מבוססת הכללים בבלוק ה-HA תתאם דפוס זה לתקלה ספציפית ותפיק אבחנה של "פיר סביר". חוסר יישורבאופן דומה, אם ההתראה היא על שיא לא סינכרוני בתדר גבוה עם פסי צד אופייניים, בלוק ה-HA יאבחן אירוע ספציפי.פגם במיסבהפלט של בלוק זה הוא הערכת תקינות ספציפית עבור רכיב המכונה.

5. 5. PA: בלוק הערכה פרוגנוסטית:

   בלוק זה מייצג את פסגת התחזוקה החזויה, ומטרתו לענות על השאלה המכרעת, "כמה זמן עוד זה יכול לפעול בבטחה?". הוא לוקח את אבחון התקלה הספציפי מבלוק הערכת הבריאות (HA) ומשלב אותו עם נתוני מגמה היסטוריים כדי לחזות את התקדמות התקלה העתידית. זוהי השכבה המורכבת ביותר, שלעתים קרובות משתמשת באלגוריתמים מתוחכמים, מודלים של למידת מכונה או מודלים של פיזיקת כשל. המטרה היא להסיק את קצב ההידרדרות הנוכחי לעתיד כדי להעריך את אורך החיים השימושי שנותר (RUL) של הרכיב. לדוגמה, אם בלוק HA מזהה פגם במיסב, בלוק PA ינתח את הקצב שבו תדירות התקלות עלתה במהלך החודשים האחרונים כדי לחזות מתי הן יגיעו לרמת כשל קריטית. הפלט אינו רק אבחון, אלא מסגרת זמן קונקרטית לפעולה.

6. 6. AP: בלוק מצגת ייעוץ:

   זוהי השכבה האחרונה והקריטית ביותר מנקודת מבטו של המשתמש, שכן היא מתרגמת את כל הנתונים והניתוחים הבסיסיים למודיעין מעשי. בלוק AP אחראי על תקשורת ממצאי השכבות התחתונות למפעילים אנושיים, מהנדסי אמינות ומתכנני תחזוקה. תפקידו העיקרי הוא להציג את המידע הנכון לאדם הנכון בפורמט הנכון. זה יכול ללבוש צורות רבות, כולל לוחות מחוונים אינטואיטיביים עם אינדיקטורים של בריאות מקודדים בצבע, התראות דוא"ל או הודעות טקסט שנוצרות אוטומטית, דוחות אבחון מפורטים עם גרפים ספקטרליים וצורות גל, וחשוב מכל, המלצות תחזוקה ספציפיות וברורות. בלוק AP יעיל לא רק מציין שיש תקלה במיסב; הוא מספק ייעוץ מקיף, כגון: "זוהה פגם במסב הפנימי במיסב החיצוני של המנוע. אורך חיים שימושי שנותר מוערך ב-45 ימים. המלצה: לתזמן את החלפת המיסב בכיבוי המתוכנן הבא."

מושגים מרכזיים

• יכולת פעולה הדדית: זוהי המטרה העיקרית של תקן ISO 13374. על ידי הגדרת מסגרת ומודל נתונים משותפים, הדבר מאפשר לחברה להשתמש בחיישנים מספק א', מערכת רכישת נתונים מספק ב' ותוכנת ניתוח מספק ג', ולגרום לכולם לעבוד יחד.
• ארכיטקטורה פתוחה: התקן מקדם את השימוש בפרוטוקולים ופורמטי נתונים פתוחים ולא קנייניים, מונע נעילת ספקים ומעודד חדשנות בתעשיית ניטור המצב.
• מימוזה: התקן מבוסס במידה רבה על עבודתו של ארגון MIMOSA. הבנת מודל האובייקטים הקונספטואלי המשותף (C-COM) של MIMOSA היא המפתח להבנת היישום המפורט של תקן ISO 13374.
• מנתונים להחלטות: מודל ששת הבלוקים מספק מסלול הגיוני ממדידות גלם של חיישן (רכישת נתונים) ועד ייעוץ תחזוקה מעשי (מצגת מייעצת), ויוצר את עמוד השדרה הדיגיטלי של תוכנית תחזוקה חזויה מודרנית.

← חזרה לאינדקס הראשי