ISO 13374: การตรวจสอบสภาพและการวินิจฉัยเครื่องจักร – การประมวลผลข้อมูล การสื่อสารและการนำเสนอ

สรุป

ISO 13374 เป็นมาตรฐานที่มีอิทธิพลอย่างมากในโลกของ IoT และซอฟต์แวร์ตรวจสอบสภาพอุตสาหกรรม มาตรฐานนี้ช่วยแก้ไขปัญหาการทำงานร่วมกันระหว่างระบบตรวจสอบ เซ็นเซอร์ และแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์ที่แตกต่างกัน แทนที่จะกำหนดเทคนิคการวัด มาตรฐานนี้กลับกำหนดสถาปัตยกรรมแบบเปิดที่เป็นมาตรฐานสำหรับวิธีการประมวลผล จัดเก็บ และแลกเปลี่ยนข้อมูลการตรวจสอบสภาพ มักเรียกกันว่าสถาปัตยกรรม Machinery Information Management Open Systems Alliance (MIMOSA) ซึ่งเป็นพื้นฐานของมาตรฐานนี้ เป้าหมายคือการสร้างสภาพแวดล้อมแบบ "plug-and-play" สำหรับเทคโนโลยีการตรวจสอบสภาพ

สารบัญ (โครงสร้างแนวคิด)

มาตรฐานนี้แบ่งออกเป็นหลายส่วนและกำหนดสถาปัตยกรรมข้อมูลแบบเลเยอร์ แกนหลักของมาตรฐานคือไดอะแกรมบล็อกฟังก์ชันที่มีเลเยอร์หลัก 6 เลเยอร์ ซึ่งแสดงการไหลของข้อมูลในระบบตรวจสอบเงื่อนไขใดๆ:

1. 1. DA: บล็อกการรับข้อมูล:

   นี่คือชั้นพื้นฐานที่ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างเครื่องจักรจริงและระบบตรวจสอบดิจิทัล หน้าที่หลักของบล็อก DA คือการเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์โดยตรง เช่น accelerometers, หัววัดระยะใกล้เซ็นเซอร์อุณหภูมิ หรือตัวแปลงสัญญาณความดัน และเพื่อรับสัญญาณอนาล็อกหรือดิจิทัลดิบที่ยังไม่ได้ประมวลผลที่พวกมันสร้างขึ้น บล็อกนี้รับผิดชอบการโต้ตอบฮาร์ดแวร์ระดับต่ำทั้งหมด รวมถึงการจ่ายพลังงานให้กับเซ็นเซอร์ (เช่น พลังงาน IEPE สำหรับเครื่องวัดความเร่ง) การปรับสภาพสัญญาณ เช่น การขยายสัญญาณและการกรองเพื่อกำจัดสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการ และการดำเนินการแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) เอาต์พุตของบล็อก DA คือสตรีมข้อมูลดิบที่แปลงเป็นดิจิทัล ซึ่งโดยทั่วไปคือ รูปคลื่นเวลาซึ่งจะถูกส่งต่อไปยังเลเยอร์ถัดไปในสถาปัตยกรรมเพื่อประมวลผล

2. 2. DP: บล็อกการประมวลผลข้อมูล:

   บล็อกนี้เป็นกลไกการคำนวณของระบบตรวจสอบ โดยจะรับกระแสข้อมูลดิบที่แปลงเป็นดิจิทัล (เช่น รูปคลื่นเวลา) จากบล็อก Data Acquisition (DA) และแปลงข้อมูลดังกล่าวให้เป็นประเภทข้อมูลที่มีความหมายมากขึ้นซึ่งเหมาะสำหรับการวิเคราะห์ หน้าที่หลักของบล็อก DP คือการคำนวณการประมวลผลสัญญาณที่ได้มาตรฐาน ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยการดำเนินการ การแปลงฟูเรียร์อย่างรวดเร็ว (FFT) เพื่อแปลงสัญญาณโดเมนเวลาเป็นโดเมนความถี่ สเปกตรัมงานประมวลผลหลักอื่น ๆ ที่กำหนดไว้ภายในบล็อกนี้ ได้แก่ การคำนวณเมตริกบรอดแบนด์ เช่น โดยรวม อาร์เอ็มเอส ค่าต่างๆ การดำเนินการบูรณาการแบบดิจิทัลเพื่อแปลงสัญญาณความเร่งเป็นความเร็วหรือการกระจัด และดำเนินการตามกระบวนการเฉพาะทางขั้นสูง เช่น การดีมอดูเลชั่น หรือ การวิเคราะห์ซองจดหมาย เพื่อตรวจจับสัญญาณการกระแทกความถี่สูงที่บ่งบอกถึงความผิดปกติของตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้ง

3. 3. DM: Data Manipulation Block (การตรวจจับสถานะ):

   บล็อกนี้ถือเป็นจุดเปลี่ยนผ่านที่สำคัญจากการประมวลผลข้อมูลไปสู่การวิเคราะห์อัตโนมัติ โดยจะนำข้อมูลที่ประมวลผลแล้วจากบล็อก DP (เช่น ค่า RMS แอมพลิจูดความถี่จำเพาะ หรือย่านความถี่) มาใช้ และนำกฎเกณฑ์เชิงตรรกะมาใช้เพื่อกำหนดสถานะการทำงานของเครื่องจักร ซึ่งเป็นจุดที่ “การตรวจจับ” ปัญหาเริ่มต้นเกิดขึ้น หน้าที่หลักของบล็อก DM คือการตรวจสอบขีดจำกัด โดยเปรียบเทียบค่าที่วัดได้กับค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า เช่น ขอบเขตโซนที่กำหนดไว้ใน ISO 10816 หรือการเปลี่ยนแปลงเปอร์เซ็นต์ที่ผู้ใช้กำหนดจากค่าพื้นฐาน จากการเปรียบเทียบเหล่านี้ บล็อก DM จะกำหนด “สถานะ” เฉพาะให้กับข้อมูล เช่น “ปกติ” “ยอมรับได้” “แจ้งเตือน” หรือ “อันตราย” ผลลัพธ์นี้ไม่ได้เป็นเพียงข้อมูลอีกต่อไป แต่เป็นข้อมูลที่นำไปปฏิบัติได้ ซึ่งสามารถส่งต่อไปยังชั้นถัดไปเพื่อวินิจฉัย หรือใช้เพื่อส่งการแจ้งเตือนทันที

4. 4. HA: บล็อกการประเมินสุขภาพ:

   บล็อกนี้ทำหน้าที่เป็น “สมอง” ของระบบวินิจฉัย โดยตอบคำถามที่ว่า “ปัญหาคืออะไร” โดยจะรับข้อมูลสถานะ (เช่น สถานะ “แจ้งเตือน”) จากบล็อกการจัดการข้อมูล (DM) และใช้ชั้นของข้อมูลวิเคราะห์เชิงลึกเพื่อระบุสาเหตุที่แท้จริงของความผิดปกติ ณ จุดนี้เองที่ตรรกะการวินิจฉัย ซึ่งสามารถดำเนินการได้ตั้งแต่ระบบที่อิงตามกฎอย่างง่ายไปจนถึงอัลกอริทึมปัญญาประดิษฐ์ที่ซับซ้อน ตัวอย่างเช่น หากบล็อก DM แจ้งเตือนการสั่นสะเทือนสูงที่ความถี่เป็นสองเท่าของความเร็วในการทำงานของเพลาพอดี (2X) ตรรกะที่อิงตามกฎในบล็อก HA จะเชื่อมโยงรูปแบบนี้กับข้อผิดพลาดเฉพาะ และแสดงผลการวินิจฉัย “เพลาที่น่าจะเป็น” การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องในทำนองเดียวกัน หากการแจ้งเตือนอยู่บนจุดสูงสุดความถี่สูงที่ไม่ซิงโครนัสพร้อมแถบข้างที่เป็นลักษณะเฉพาะ บล็อก HA จะวินิจฉัยเฉพาะข้อบกพร่องของตลับลูกปืนผลลัพธ์ของบล็อกนี้เป็นการประเมินสุขภาพเฉพาะสำหรับส่วนประกอบของเครื่องจักร

5. 5. PA: บล็อคการประเมินการพยากรณ์:

   บล็อกนี้ถือเป็นจุดสูงสุดของการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ โดยมุ่งหวังที่จะตอบคำถามสำคัญที่ว่า "จะสามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยอีกนานแค่ไหน" โดยจะนำการวินิจฉัยข้อบกพร่องเฉพาะจากบล็อกการประเมินสุขภาพ (Health Assessment: HA) มารวมกับข้อมูลแนวโน้มในอดีตเพื่อคาดการณ์ความก้าวหน้าของข้อบกพร่องในอนาคต ชั้นนี้เป็นชั้นที่ซับซ้อนที่สุด ซึ่งมักใช้อัลกอริทึมที่ซับซ้อน แบบจำลองการเรียนรู้ของเครื่อง หรือแบบจำลองทางฟิสิกส์ของความล้มเหลว เป้าหมายคือการประมาณอัตราการเสื่อมสภาพในปัจจุบันในอนาคตเพื่อประเมินอายุการใช้งานที่เหลืออยู่ (RUL) ของส่วนประกอบ ตัวอย่างเช่น หากบล็อก HA ตรวจพบข้อบกพร่องของตลับลูกปืน บล็อก PA จะวิเคราะห์อัตราความถี่ของข้อบกพร่องที่เพิ่มขึ้นในช่วงหลายเดือนที่ผ่านมา เพื่อคาดการณ์ว่าจะถึงระดับความล้มเหลวขั้นวิกฤตเมื่อใด ผลลัพธ์ที่ได้ไม่ใช่แค่การวินิจฉัย แต่เป็นกรอบเวลาที่ชัดเจนสำหรับการดำเนินการ

6. 6. AP: Advisory Presentation Block:

   นี่คือเลเยอร์สุดท้ายและสำคัญที่สุดจากมุมมองของผู้ใช้ เนื่องจากจะแปลงข้อมูลและการวิเคราะห์พื้นฐานทั้งหมดให้เป็นข้อมูลเชิงลึกที่นำไปปฏิบัติได้จริง บล็อก AP มีหน้าที่สื่อสารผลการวิเคราะห์จากเลเยอร์ล่างไปยังผู้ปฏิบัติงาน วิศวกรด้านความน่าเชื่อถือ และผู้วางแผนการบำรุงรักษา หน้าที่หลักของบล็อกนี้คือการนำเสนอข้อมูลที่ถูกต้องให้กับบุคคลที่เหมาะสมในรูปแบบที่ถูกต้อง ซึ่งสามารถดำเนินการได้หลายรูปแบบ เช่น แดชบอร์ดที่ใช้งานง่ายพร้อมตัวบ่งชี้สุขภาพที่เข้ารหัสสี การแจ้งเตือนทางอีเมลหรือข้อความที่สร้างขึ้นโดยอัตโนมัติ รายงานการวินิจฉัยโดยละเอียดพร้อมกราฟสเปกตรัมและกราฟรูปคลื่น และที่สำคัญที่สุดคือคำแนะนำการบำรุงรักษาที่เฉพาะเจาะจงและชัดเจน บล็อก AP ที่มีประสิทธิภาพไม่เพียงแต่ระบุว่าตลับลูกปืนมีข้อบกพร่อง แต่ยังให้คำแนะนำที่ครอบคลุม เช่น "ตรวจพบข้อบกพร่องที่ Inner Race บนตลับลูกปืนด้านนอกของมอเตอร์ อายุการใช้งานคงเหลือประมาณ 45 วัน คำแนะนำ: กำหนดการเปลี่ยนตลับลูกปืนในการปิดระบบตามแผนครั้งต่อไป"

แนวคิดหลัก

• การทำงานร่วมกัน: นี่คือเป้าหมายหลักของ ISO 13374 โดยการกำหนดกรอบงานและรูปแบบข้อมูลทั่วไป ทำให้บริษัทสามารถใช้เซ็นเซอร์จากผู้จำหน่าย A ระบบรวบรวมข้อมูลจากผู้จำหน่าย B และซอฟต์แวร์วิเคราะห์จากผู้จำหน่าย C และให้ทั้งหมดทำงานร่วมกันได้
• สถาปัตยกรรมแบบเปิด: มาตรฐานนี้ส่งเสริมการใช้โปรโตคอลและรูปแบบข้อมูลแบบเปิดที่ไม่เป็นกรรมสิทธิ์ ป้องกันการล็อกอินของผู้จำหน่าย และส่งเสริมนวัตกรรมในอุตสาหกรรมการตรวจสอบสภาพ
• มิโมซ่า: มาตรฐานนี้อ้างอิงผลงานขององค์กร MIMOSA เป็นหลัก การทำความเข้าใจ C-COM (Common Conceptual Object Model) ของ MIMOSA ถือเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจการนำ ISO 13374 ไปปฏิบัติจริง
• จากข้อมูลสู่การตัดสินใจ: โมเดลหกบล็อกนี้ให้เส้นทางเชิงตรรกะจากการวัดเซนเซอร์แบบดิบ (การรวบรวมข้อมูล) ไปจนถึงคำแนะนำการบำรุงรักษาที่ปฏิบัติได้ (การนำเสนอคำแนะนำ) ซึ่งเป็นโครงสร้างดิจิทัลหลักของโปรแกรมการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ที่ทันสมัย

← กลับสู่ดัชนีหลัก