ISO 13374: Mašīnu stāvokļa uzraudzība un diagnostika — datu apstrāde, pārraide un attēlošana
ISO 13374 ir viens no ietekmīgākajiem standartiem rūpnieciskajā IoT un stāvokļa uzraudzība programmatūra. Tā nevis nosaka, kā veikt mērījumus, bet risina pavisam citu problēmu: sadarbspēja — kā dati no dažādiem sensoriem, datu ieguves iekārtām un analīzes platformām var tikt apvienoti bez patentētu risinājumu radītiem šķēršļiem. Tas nosaka standartizētu, atvērtu arhitektūru, kā jāapstrādā, jāuzglabā un jāapmainās ar stāvokļa uzraudzības datiem, un tas ir cieši saistīts ar MIMOSA (Machinery Information Management Open Systems Alliance) arhitektūru, uz kuras pamata tas ir izstrādāts. Mērķis ir izveidot “plug-and-play” vidi stāvokļa uzraudzības tehnoloģijai, un standarta pamatā ir sešu bloku funkcionālais modelis, kas izseko ceļu no neapstrādāta sensora signāla līdz skaidram apkopes ieteikumam.
1. Kopsavilkums: ISO 13374 mērķis
Ja uz mērījumiem orientēti standarti nosaka, ka kas ko un līdz kādam līmenim mērīt, to nosaka standarts ISO 13374 kā informācija tiek pārvietota un strukturēta tad, kad tas ir reģistrēts. Tas papildina mērījumu un procedūru standartus, nevis ar tiem konkurē: piemēram, vibrācijas intensitātes standarts, tāds kā ISO 20816-1 (mūsdienu ISO 10816 pēctecis) nosaka trauksmes sliekšņus, vispārējo uzraudzības standartu ISO 13373-1 apraksta vibrāciju uzraudzības procedūru un vispārējos ISO 17359 nosaka vispārējo stāvokļa uzraudzības stratēģiju, savukārt standarts ISO 13374 definē atvērtu datu arhitektūru, kas nodrošina rezultātu pārraidi starp sistēmām. Standarts ir publicēts vairākās daļās un apraksta slāņveida informācijas arhitektūru; tā pamatā ir funkcionālā blokshēma ar sešiem galvenajiem slāņiem, kas attēlo datu plūsmu jebkurā stāvokļa uzraudzības sistēmā.
2. Seši funkcionālie bloki
Šo modeli vislabāk uztvert kā secīgu procesu. Katrs bloks izmanto iepriekšējā bloka rezultātus un rada kaut ko precīzāku — sākot no neapstrādātiem datiem apakšā līdz praktiski izmantojamam ieteikumam augšā.
-
1. DA — datu ieguves bloks:
Šis ir pamatslānis, kas veido saikni starp fizisko iekārtu un digitālo uzraudzības sistēmu. DA bloks ir tieši savienots ar sensoriem, piemēram, akselerometri, tuvuma zondes, temperatūras sensori, vai spiediena devēji — un uztver to ģenerētos neapstrādātos analogos vai digitālos signālus. Tas atbild par visām zemā līmeņa mijiedarbībām ar aparatūru: sensoru barošanu (piemēram, IEPE barošanu akselerometriem), signāla apstrādi, piemēram, pastiprināšanu un filtrēšanu, lai novērstu nevēlamus traucējumus, kā arī analogā-digitālā pārveidošanu (ADC). Tā izejas signāls ir digitalizēta neapstrādātu datu plūsma — parasti laika viļņa forma — tiek nodots nākamajam slānim.
-
2. DM - datu manipulācijas bloks:
Tas ir uzraudzības sistēmas aprēķinu modulis. Tas no DA bloka saņem neapstrādātu, digitalizētu datu plūsmu (piemēram, laika signāla formu) un pārveido to par analīzei piemērotākiem, saprotamākiem datu tipiem. Tā galvenā funkcija ir standartizēta signālu apstrāde — galvenokārt Ātrā Furjē transformācija (FFT), kas pārveido laika domēna signālu frekvenču domēnā spektrs. Citi šajā blokā noteiktie uzdevumi ietver tādu platjoslas rādītāju aprēķināšanu kā kopējais RMS vērtības, veicot ciparu integrāciju, lai pārvērstu paātrinājumu ātrums vai pārvietojums, kā arī izpildot sarežģītākus procesus, piemēram, demodulācija vai aploksnes analīze lai noteiktu rullīšu gultņu defektu raksturīgos augstfrekvences triecienus.
-
3. SD - stāvokļa noteikšanas bloks:
Šis bloks iezīmē kritisko pāreju no datu manipulācijas uz automātisku stāvokļa noteikšanu. Tajā tiek ņemti apstrādātie dati no DM bloka (vidējās ģeometriskās vērtības, konkrētas frekvenču amplitūdas, spektrālās joslas) un piemēroti loģiskie noteikumi, lai noteiktu mašīnas darbības stāvokli - šeit pirmo reizi tiek “atklāta” problēma. Tās galvenā funkcija ir robežvērtību pārbaude: tā salīdzina izmērītās vērtības ar iepriekš definētām trauksmes robežvērtībām, piemēram, ISO 20816 (agrāk ISO 10816) definētajām zonu robežām vai lietotāja noteiktām procentuālām izmaiņām no robežvērtības. bāzes līnija. Pamatojoties uz to, sistēma datiem piešķir konkrētu statusu — „Normāls“, „Pieņemams“, „Brīdinājums“ vai „Briesmas“ — pārvēršot neapstrādātos skaitļus rīcībai piemērotā informācijā, ko var nosūtīt tālāk diagnostikai vai izmantot, lai nekavējoties iedarbinātu trauksme.
-
4. HA — Veselības novērtējuma bloks:
Šis bloks darbojas kā diagnostikas sistēmas “smadzenes”, atbildot uz jautājumu “Kāda ir problēma?”. Tas saņem stāvokļa informāciju (piemēram, “Alert” statusu) no SD bloka kopā ar apstrādātajiem datiem no DM bloka un izmanto analītisko intelektu, lai atrastu konkrēto anomālijas pamatcēloni. Šeit darbojas diagnostikas loģika — no vienkāršām noteikumu sistēmām līdz sarežģītiem mākslīgā intelekta algoritmiem. Piemēram, ja SD bloks atzīmē augstu vibrāciju pie frekvences, kas ir tieši divreiz lielāka par vārpstas darba ātrumu (2X), noteikumu balstīta loģika korelētu šo paraugu un izdotu diagnozi “iespējams vārpstas vārpstu nesakritība.” Ja brīdinājums attiecas uz nesinhronu, augstfrekvences maksimumu ar raksturīgu sānu joslas, tas diagnosticētu konkrētu gultņa defekts. Rezultāts ir konkrēts mašīnas detaļas stāvokļa novērtējums.
-
5. PA — prognostiskā novērtējuma bloks:
Šis bloks ir prognozējošā apkope, cenšoties atbildēt uz būtisko jautājumu: „Cik ilgi tas vēl var droši darboties?“ Tas izmanto konkrēto kļūdas diagnozi no HA bloka un apvieno to ar vēsturiskajiem tendence dati, lai prognozētu bojājuma attīstību. Tas ir viskomplicētākais slānis, kurā bieži tiek izmantoti mašīnmācīšanās modeļi vai bojājumu fizikas modeļi, lai ekstrapolētu pašreizējo nolietošanās ātrumu un aprēķinātu Atlikušais lietderīgās lietošanas laiks (RUL) komponenta. Ja HA bloks konstatē gultņa defektu, PA bloks analizē, cik strauji defektu biežums ir pieaudzis pēdējo mēnešu laikā, lai prognozētu, kad tas sasniegs kritisko līmeni. Rezultāts ir ne tikai diagnoze, bet arī rīcības termiņš — joma, kurā prognoze.
-
6. AG - Konsultatīvās ģenerēšanas bloks:
Šis ir pēdējais un, no lietotāja viedokļa raugoties, vissvarīgākais slānis, jo tas pārvērš visus pamatdatus un analīzes rezultātus praktiski izmantojamā informācijā. AP bloks nodod zemāko slāņu secinājumus operatoriem, uzticamības inženieriem un apkopes plānotājiem — nodrošinot, ka pareizā informācija nonāk pie pareizās personas pareizā formātā. Tas var nozīmēt intuitīvas vadības paneļus ar krāsu kodētiem darbības rādītājiem, automātiski ģenerētus e-pasta vai SMS brīdinājumus vai detalizētus diagnostikas atskaites ar spektrālo un viļņu formas diagrammām, un, galvenais, skaidriem apkopes ieteikumiem. Efektīvs AP ziņojums ne tikai norāda, ka gultnim ir defekts, bet sniedz pilnīgu ieteikumu, piemēram: „Motora ārējā gultņa iekšējā gredzena defekts. Aplēstais atlikušais kalpošanas laiks — 45 dienas. Ieteikums: plānot gultņa nomaiņu nākamajā plānotajā apstādināšanā.“
3. Galvenie jēdzieni
- Sadarbspēja: ISO 13374 galvenais mērķis. Nosakot vienotu sistēmu un datu modeli, tas ļauj uzņēmumam izmantot sensoru no piegādātāja A, datu ieguves sistēmu no piegādātāja B un analīzes programmatūru no piegādātāja C, nodrošinot to savstarpēju sadarbību.
- Atvērta arhitektūra: Šis standarts veicina atvērtu, nepatentētu protokolu un datu formātu izmantošanu, novēršot atkarību no viena piegādātāja un sekmējot inovācijas stāvokļa uzraudzības nozarē.
- MIMOZA: Standarts ir lielā mērā balstīts uz MIMOSA organizācijas darbu. MIMOSA C-COM (kopīgā konceptuālā objektu modeļa) izpratne ir būtiska, lai izprastu ISO 13374 detalizētu ieviešanu.
- No datiem līdz lēmumiem: sešu posmu modelis nodrošina loģisku ceļu no neapstrādātiem sensoru mērījumiem (datu ieguve) līdz praktiski izmantojamiem apkopes ieteikumiem (ieteikumu sniegšana), veidojot mūsdienīgas prognozējošās apkopes programmas digitālo pamatu un dabisku pamatu uz stāvokli balstīta apkope.
4. Standarta pielietojums praksē
Standarts ISO 13374 apzināti nekas nepasaka par instrumentiem un robežvērtībām, un tieši tas padara to tik spēcīgu: tas ļauj pārējai instrumentu ķēdei attīstīties neatkarīgi. Tipiskā uzticamības programmā tas pastāv līdzās standartiem, kas nosaka kas tiek mērīts un cik smags rezultāts ir šāds. Robežvērtības, kas tiek ievadītas DM blokā, ir atvasinātas no smaguma pakāpes standartiem un jūsu pašu pamatvērtībām; prognostiskie modeļi PA blokā izmanto datus, kurus arhitektūra ir rūpīgi saglabājusi. Praktiskie palīgrīki lieliski iekļaujas šajā sistēmā — Stāvokļa uzraudzības parametru aprēķinātājs palīdz iestatīt trauksmes un briesmu sliekšņus, kurus SD bloks piemēros, un metodes izvēlne stāvokļa uzraudzībai palīdz izvēlēties metodes, kuras tiks īstenotas DA un DP blokos, un RUL prognozēšanas kalkulators atspoguļo PA bloka darbību atlikušā kalpošanas laika aprēķināšanā. Tiešsaistes ieviešanas gadījumā pamatā ir tā pati sešu bloku plūsma tiešsaistes uzraudzība sistēmas un telemetrija kas glabā viņu datus.
5. Lauka instruments skursteņa apakšā
Katrs ISO 13374 slānis galu galā ir atkarīgs no uzticamiem izejas datiem no DA un DM blokiem — ja iegūšana vai apstrāde ir nekvalitatīva, nekāda gudra prognozēšana secinājumu neizglābs. Tieši šeit savu vietu nopelna spējīgs lauka instruments. Pārnēsājams divkanālu analizators, piemēram, Balanset-1A izpilda DA un DM funkcijas vienā rokas ierīcē: tas baro un nolasa akselerometrus, uztver laika viļņformu, aprēķina FFT spektru un kopējo RMS un uzrāda rezultātu stāvokļa noteikšanai. Kad mašīnai, kas SD vai HA līmenī ir atzīmēta, izrādās ir nelīdzsvarotība, tas pats instruments noslēdz ciklu, lauka līdzsvarošana rotors savos gultņos — atgādinājums, ka datu arhitektūra ir izveidota, lai veicinātu reālus korektīvos pasākumus ražošanas telpās, nevis tikai lai aizpildītu informācijas paneli.
6. Oficiālais standarts
Starptautiskā Standartizācijas organizācija (ISO) ir publicējusi standartu ISO 13374 vairākās daļās, kur vispārīgo vadlīniju daļā ir noteikti funkcionālie bloki, bet turpmākajās daļās aplūkota datu apstrāde un apstrādāto datu attēlošana. Oficiālais, pilnīgs teksta teksts — ieskaitot katra bloka formālās definīcijas un saistīto datu modeli — ir pieejams iegādei oficiālajā ISO veikalā, kur standarts ir norādīts ar tā ISO atsauces numuru. Iepriekš minētais kopsavilkums ir paredzēts kā patstāvīgs avots ikdienas inženierijas vajadzībām, taču publicētais standarts joprojām ir galvenais avots atbilstības nodrošināšanai un detalizētai īstenošanai.
