ISO 13374: Mašīnu stāvokļa uzraudzība un diagnostika. Datu apstrāde, komunikācija un prezentēšana

Kopsavilkums

ISO 13374 ir ļoti ietekmīgs standarts rūpnieciskā lietu interneta (IoT) un stāvokļa uzraudzības programmatūras pasaulē. Tas risina dažādu uzraudzības sistēmu, sensoru un programmatūras platformu sadarbspējas problēmu. Tā vietā, lai definētu mērīšanas metodes, tas nosaka standartizētu, atvērtu arhitektūru stāvokļa uzraudzības datu apstrādei, glabāšanai un apmaiņai. To bieži dēvē par Mašīnu informācijas pārvaldības atvērto sistēmu alianses (MIMOSA) arhitektūru, uz kuras tas ir balstīts. Mērķis ir izveidot “plug-and-play” vidi stāvokļa uzraudzības tehnoloģijām.

Satura rādītājs (konceptuālā struktūra)

Standarts ir sadalīts vairākās daļās un definē slāņveida informācijas arhitektūru. Standarta pamatā ir funkcionāla blokshēma ar sešiem galvenajiem slāņiem, kas attēlo datu plūsmu jebkurā stāvokļa uzraudzības sistēmā:

1. 1. DA: Datu ieguves bloks:

   Šis ir pamata slānis, kas darbojas kā tilts starp fizisko mašīnu un digitālo uzraudzības sistēmu. DA bloka galvenā funkcija ir tieši mijiedarboties ar sensoriem, piemēram, akselerometri, tuvuma zondes, temperatūras sensorus vai spiediena pārveidotājus — un iegūt neapstrādātus, neapstrādātus analogos vai digitālos signālus, ko tie rada. Šis bloks ir atbildīgs par visām zema līmeņa aparatūras mijiedarbībām, tostarp sensoru barošanas nodrošināšanu (piemēram, IEPE barošanu akselerometriem), signāla apstrādi, piemēram, pastiprināšanu un filtrēšanu, lai noņemtu nevēlamu troksni, un analogciparu pārveidošanu (ADC). DA bloka izeja ir digitalizēta neapstrādātu datu plūsma, parasti laika viļņa forma, kas pēc tam tiek nodots nākamajam arhitektūras slānim apstrādei.

2. 2. DP: Datu apstrādes bloks:

   Šis bloks ir uzraudzības sistēmas skaitļošanas dzinējs. Tas saņem neapstrādātu, digitalizētu datu plūsmu (piemēram, laika viļņu formu) no datu ieguves (DA) bloka un pārveido to jēgpilnākos datu tipos, kas ir piemēroti analīzei. DP bloka galvenā funkcija ir veikt standartizētus signālu apstrādes aprēķinus. Tas jo īpaši ietver Ātrā Furjē transformācija (FFT) lai laika domēna signālu pārveidotu frekvences domēnā spektrsCiti šajā blokā definētie galvenie apstrādes uzdevumi ietver platjoslas rādītāju, piemēram, kopējās RMS vērtības, veicot digitālo integrāciju, lai paātrinājuma signālus pārvērstu ātrumā vai pārvietojumā, un veicot sarežģītākus, specializētākus procesus, piemēram, demodulācija vai aploksnes analīze lai noteiktu ar ritošā elementa gultņu defektiem saistītos augstfrekvences trieciena signālus.

3. 3. DM: Datu manipulācijas bloks (stāvokļa noteikšana):

   Šis bloks iezīmē kritisko pāreju no datu apstrādes uz automatizētu analīzi. Tas ņem apstrādātos datus no DP bloka (piemēram, RMS vērtības, noteiktas frekvenču amplitūdas vai spektrālās joslas) un piemēro loģiskos noteikumus, lai noteiktu iekārtas darbības stāvokli. Šeit notiek sākotnējā problēmas “noteikšana”. DM bloka galvenā funkcija ir veikt sliekšņa pārbaudi. Tas salīdzina izmērītās vērtības ar iepriekš definētiem trauksmes iestatījumiem, piemēram, zonas robežām, kas definētas ISO 10816 vai lietotāja definētas procentuālās izmaiņas no bāzes līnijas. Pamatojoties uz šiem salīdzinājumiem, DM bloks piešķir datiem atsevišķu “stāvokli”, piemēram, “Normāls”, “Pieņemams”, “Brīdinājums” vai “Bīstami”. Šī izvade vairs nav tikai dati; tā ir rīcībai vērta informācija, ko var nodot nākamajam slānim diagnostikai vai izmantot, lai nekavējoties aktivizētu paziņojumus.

4. 4. HA: Veselības novērtēšanas bloks:

   Šis bloks darbojas kā diagnostikas sistēmas “smadzenes”, atbildot uz jautājumu “Kāda ir problēma?”. Tas saņem stāvokļa informāciju (piemēram, statusu “Brīdinājums”) no datu manipulācijas (DM) bloka un piemēro analītiskā intelekta slāni, lai noteiktu konkrēto anomālijas cēloni. Šeit tiek izpildīta diagnostikas loģika, kas var būt gan vienkāršas, uz noteikumiem balstītas sistēmas, gan sarežģīti mākslīgā intelekta algoritmi. Piemēram, ja DM bloks piešķir brīdinājumu par augstu vibrāciju frekvencē, kas ir tieši divreiz lielāka par vārpstas darbības ātrumu (2X), uz noteikumiem balstītā loģika HA blokā korelē šo modeli ar konkrētu kļūmi un izvada diagnozi “Iespējams, vārpstas bojājums”. NeatbilstībaLīdzīgi, ja brīdinājums ir par nesinhronu, augstas frekvences maksimumu ar raksturīgām sānu joslām, HA bloks diagnosticētu konkrētu “Gultņa defekts.” Šī bloka izvade ir konkrēts mašīnas komponenta veselības novērtējums.

5. 5. PA: Prognostiskās novērtēšanas bloks:

   Šis bloks atspoguļo paredzamās apkopes virsotni, kuras mērķis ir atbildēt uz būtisko jautājumu: "Cik ilgi vēl tas var droši darboties?" Tas ņem konkrēto kļūmes diagnozi no veselības novērtējuma (HA) bloka un apvieno to ar vēsturiskajiem tendenču datiem, lai prognozētu kļūmes turpmāko progresu. Šis ir vissarežģītākais slānis, kurā bieži tiek izmantoti sarežģīti algoritmi, mašīnmācīšanās modeļi vai kļūmju fizikas modeļi. Mērķis ir ekstrapolēt pašreizējo degradācijas ātrumu nākotnē, lai novērtētu komponenta atlikušo kalpošanas laiku (RUL). Piemēram, ja HA bloks identificē gultņa defektu, PA bloks analizēs ātrumu, ar kādu defektu biežums ir palielinājies pēdējo mēnešu laikā, lai prognozētu, kad tas sasniegs kritisku kļūmes līmeni. Rezultāts nav tikai diagnoze, bet gan konkrēts rīcības laika grafiks.

6. 6. AP: Konsultatīvās prezentācijas bloks:

   Šis ir pēdējais un no lietotāja viedokļa vissvarīgākais slānis, jo tas pārvērš visus pamatā esošos datus un analīzi praktiski izmantojamā informācijā. AP bloks ir atbildīgs par zemāko slāņu atklājumu paziņošanu cilvēkiem, operatoriem, uzticamības inženieriem un apkopes plānotājiem. Tā galvenā funkcija ir sniegt pareizo informāciju pareizajai personai pareizajā formātā. Tas var notikt dažādos veidos, tostarp intuitīvi informācijas paneļi ar krāsu kodētiem veselības indikatoriem, automātiski ģenerēti e-pasta vai īsziņu brīdinājumi, detalizēti diagnostikas ziņojumi ar spektra un viļņu formas diagrammām un, pats galvenais, konkrēti un skaidri apkopes ieteikumi. Efektīvs AP bloks ne tikai norāda, ka gultnim ir kļūme; tas sniedz visaptverošu konsultāciju, piemēram: “Motora ārējā gultnī konstatēts iekšējās gredzena defekts. Atlikušais kalpošanas laiks ir aptuveni 45 dienas. Ieteikums: ieplānot gultņa nomaiņu nākamās plānotās izslēgšanas laikā.”

Galvenie jēdzieni

• Sadarbspēja: Šis ir ISO 13374 galvenais mērķis. Definējot kopīgu sistēmu un datu modeli, tas ļauj uzņēmumam izmantot A pārdevēja sensorus, B pārdevēja datu ieguves sistēmu un C pārdevēja analīzes programmatūru, un likt tiem visiem darboties kopā.
• Atvērtā arhitektūra: Standarts veicina atvērtu, nepatentētu protokolu un datu formātu izmantošanu, novēršot pieķeršanos pie viena piegādātāja un veicinot 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 bloku modelis nodrošina loģisku ceļu no neapstrādātiem sensoru mērījumiem (datu iegūšana) līdz praktiski izmantojamiem apkopes ieteikumiem (konsultatīva prezentācija), veidojot mūsdienīgas paredzamās apkopes programmas digitālo mugurkaulu.

← Atpakaļ uz galveno indeksu