ISO 13374: Gépek állapotfelügyelete és diagnosztikája – Adatfeldolgozás, kommunikáció és megjelenítés

Összefoglalás

Az ISO 13374 szabvány az ipari IoT és az állapotfelügyeleti szoftverek világában rendkívül befolyásos szabvány. A különböző felügyeleti rendszerek, érzékelők és szoftverplatformok közötti interoperabilitás kihívásaival foglalkozik. A mérési technikák meghatározása helyett egy szabványosított, nyílt architektúrát határoz meg az állapotfelügyeleti adatok feldolgozására, tárolására és cseréjére vonatkozóan. Gyakran nevezik Machinery Information Management Open Systems Alliance (MIMOSA) architektúrának, amelyen alapul. A cél egy „plug-and-play” környezet létrehozása az állapotfelügyeleti technológiák számára.

Tartalomjegyzék (fogalmi szerkezet)

A szabvány több részre bontható, és egy réteges információarchitektúrát határoz meg. A szabvány magja egy funkcionális blokkdiagram, amely hat fő réteggel rendelkezik, amelyek az állapotfelügyeleti rendszerek adatfolyamát reprezentálják:

1. 1. DA: Adatgyűjtő blokk:

   Ez az alapvető réteg, amely hídként működik a fizikai gép és a digitális felügyeleti rendszer között. A DA blokk elsődleges funkciója a közvetlen csatlakozás az érzékelőkhöz – például gyorsulásmérők, közelségérzékelők, hőmérséklet-érzékelők vagy nyomástávadók – és az általuk előállított nyers, feldolgozatlan analóg vagy digitális jelek kinyerése. Ez a blokk felelős az összes alacsony szintű hardveres interakcióért, beleértve az érzékelők tápellátását (pl. IEPE tápellátás gyorsulásmérőkhöz), a jelkondicionálást, például az erősítést és a szűrést a nem kívánt zaj eltávolítása érdekében, valamint az analóg-digitális átalakítás (ADC) végrehajtását. A DA blokk kimenete egy digitalizált nyers adatfolyam, jellemzően egy időhullám, amelyet ezután átadunk az architektúra következő rétegének feldolgozásra.

2. 2. DP: Adatfeldolgozó blokk:

   Ez a blokk a monitorozó rendszer számítási motorja. Fogadja a nyers, digitalizált adatfolyamot (pl. az időhullámformát) az adatgyűjtő (DA) blokktól, és átalakítja azt értelmesebb, elemzésre alkalmas adattípusokká. A DP blokk fő funkciója a szabványosított jelfeldolgozási számítások végrehajtása. Ez leginkább a következők végrehajtását foglalja magában: Gyors Fourier-transzformáció (FFT) időtartománybeli jel frekvenciatartománybelivé alakítása spektrumAz ebben a blokkban meghatározott egyéb kulcsfontosságú feldolgozási feladatok közé tartozik a szélessávú metrikák kiszámítása, mint például az összesített RMS értékek, digitális integráció végrehajtása a gyorsulásjelek sebességgé vagy elmozdulássá alakításához, és fejlettebb, speciálisabb folyamatok végrehajtása, mint például demoduláció vagy burkológörbe-elemzés a gördülőcsapágy-hibákkal kapcsolatos árulkodó, nagyfrekvenciás ütésjelek érzékelésére.

3. 3. DM: Adatmanipulációs blokk (állapotérzékelés):

   Ez a blokk jelzi a kritikus átmenetet az adatfeldolgozás és az automatizált elemzés között. A DP blokkból veszi a feldolgozott adatokat (például RMS értékeket, specifikus frekvenciaamplitúdókat vagy spektrális sávokat), és logikai szabályokat alkalmaz a gép működési állapotának meghatározására. Itt történik a probléma kezdeti „észlelése”. A DM blokk elsődleges funkciója a küszöbérték-ellenőrzés elvégzése. Összehasonlítja a mért értékeket az előre meghatározott riasztási alapértékekkel, például a ... részben meghatározott zónahatárokkal. ISO 10816 vagy felhasználó által meghatározott százalékos változások egy alapértékhez képest. Ezen összehasonlítások alapján a DM blokk egy különálló „állapotot” rendel az adatokhoz, például „Normál”, „Elfogadható”, „Figyelmeztetés” vagy „Veszély”. Ez a kimenet már nem pusztán adat; hanem cselekvésre ösztönző információ, amely átadható a következő rétegnek diagnózis céljából, vagy azonnali értesítések kiváltására használható.

4. 4. HA: Egészségügyi felmérési blokk:

   Ez a blokk a diagnosztikai rendszer „agyaként” működik, megválaszolva a „Mi a probléma?” kérdést. Az Adatmanipulációs (DM) blokktól kapja az állapotinformációkat (pl. „Riasztás” állapot), és analitikai intelligencia réteget alkalmaz a rendellenesség konkrét kiváltó okának meghatározására. Itt hajtódik végre a diagnosztikai logika, amely az egyszerű szabályalapú rendszerektől az összetett mesterséges intelligencia algoritmusokig terjedhet. Például, ha a DM blokk riasztást jelez a tengely forgási sebességének pontosan kétszeresével (2X) megegyező frekvencián jelentkező magas rezgésre, a HA blokk szabályalapú logikája ezt a mintát egy adott hibához korrelálja, és a „Valószínűsíthető tengelyhiba” diagnózist adja ki. Eltérés.” Hasonlóképpen, ha a riasztás egy nem szinkron, nagyfrekvenciás csúcson van, jellegzetes oldalsávokkal, a HA blokk egy adott „Csapágyhiba.” Ennek a blokknak a kimenete a gépalkatrész egy specifikus állapotfelmérése.

5. 5. PA: Prognosztikai értékelési blokk:

   Ez a blokk a prediktív karbantartás csúcsát képviseli, amelynek célja a kulcsfontosságú kérdés megválaszolása: „Meddig működhet még biztonságosan?”. A rendszer a Health Assessment (HA) blokkból származó konkrét hibadiagnózist veszi alapul, és azt kombinálja a korábbi trendadatokkal, hogy előrejelezze a hiba jövőbeli alakulását. Ez a legösszetettebb réteg, amely gyakran kifinomult algoritmusokat, gépi tanulási modelleket vagy meghibásodási fizikai modelleket alkalmaz. A cél a jelenlegi romlási ütem extrapolálása a jövőre, hogy megbecsülje az alkatrész fennmaradó hasznos élettartamát (RUL). Például, ha a HA blokk csapágyhibát azonosít, a PA blokk elemzi a hibagyakoriság növekedési ütemét az elmúlt hónapokban, hogy megjósolja, mikor érik el a kritikus meghibásodási szintet. A kimenet nem csupán egy diagnózis, hanem egy konkrét intézkedési időkeret is.

6. 6. AP: Tanácsadó prezentációs blokk:

   Ez a felhasználó szempontjából az utolsó és legfontosabb réteg, mivel az összes mögöttes adatot és elemzést cselekvésre ösztönző intelligenciává alakítja. Az AP blokk felelős az alsóbb rétegek megállapításainak közléséért az emberi operátorok, a megbízhatósági mérnökök és a karbantartási tervezők felé. Elsődleges funkciója, hogy a megfelelő információkat a megfelelő személynek a megfelelő formátumban mutassa be. Ez sokféle formát ölthet, beleértve az intuitív műszerfalakat színkódolt állapotjelzőkkel, az automatikusan generált e-mail vagy szöveges üzenet riasztásokat, a részletes diagnosztikai jelentéseket spektrális és hullámforma diagramokkal, és ami a legfontosabb, a konkrét és egyértelmű karbantartási ajánlásokat. Egy hatékony AP blokk nem csak azt állítja, hogy egy csapágy hibás, hanem átfogó tanácsadást is nyújt, például: „Belső futóműhiba észlelhető a motor külső csapágyán. A hátralévő élettartam becsült értéke 45 nap. Javaslat: Ütemezze be a csapágycserét a következő tervezett leálláskor.”

Kulcsfogalmak

• Interoperabilitás: Ez az ISO 13374 szabvány elsődleges célja. Egy közös keretrendszer és adatmodell meghatározásával lehetővé teszi a vállalatok számára, hogy az A gyártó érzékelőit, a B gyártó adatgyűjtő rendszerét és a C gyártó elemző szoftverét használják, és ezek mindegyikét együtt működtessék.
• Nyílt architektúra: A szabvány elősegíti a nyílt, nem védett protokollok és adatformátumok használatát, megakadályozva a szállítóhoz való kötődést és elősegítve az innovációt az állapotfelügyeleti iparágban.
• MIMÓZA: A szabvány nagymértékben a MIMOSA szervezet munkáján alapul. A MIMOSA C-COM (Common Conceptual Object Model) modelljének megértése kulcsfontosságú az ISO 13374 szabvány részletes megvalósításának megértéséhez.
• Az adatoktól a döntésekig: A hatblokkos modell logikus utat biztosít a nyers érzékelőmérésektől (adatgyűjtés) a gyakorlatban is hasznosítható karbantartási tanácsokig (tanácsadói prezentáció), alkotva a modern prediktív karbantartási program digitális gerincét.

← Vissza a fő tartalomjegyzékhez