ISO 13374: Моніторинг стану та діагностика машин – Обробка даних, зв’язок та представлення

Короткий зміст

ISO 13374 – це дуже впливовий стандарт у світі промислового Інтернету речей та програмного забезпечення для моніторингу стану. Він вирішує проблему сумісності між різними системами моніторингу, датчиками та програмними платформами. Замість визначення методів вимірювання, він визначає стандартизовану, відкриту архітектуру для обробки, зберігання та обміну даними моніторингу стану. Його часто називають архітектурою Альянсу відкритих систем управління інформацією про машини (MIMOSA), на якій він базується. Мета полягає у створенні середовища «підключи та працюй» для технологій моніторингу стану.

Зміст (концептуальна структура)

Стандарт поділено на кілька частин та визначає багаторівневу інформаційну архітектуру. Ядром стандарту є функціональна блок-схема з шістьма ключовими рівнями, які представляють потік даних у будь-якій системі моніторингу стану:

1. 1. DA: Блок збору даних:

   Це базовий рівень, який діє як місток між фізичною машиною та цифровою системою моніторингу. Основна функція блоку DA полягає у безпосередньому взаємодії з датчиками, такими як акселерометри, зонди наближення, датчики температури або перетворювачі тиску — і для отримання необроблених, необроблених аналогових або цифрових сигналів, які вони виробляють. Цей блок відповідає за всі низькорівневі взаємодії з обладнанням, включаючи живлення датчиків (наприклад, живлення IEPE для акселерометрів), виконання обробки сигналу, такої як посилення та фільтрація, для видалення небажаного шуму, та виконання аналого-цифрового перетворення (АЦП). Вихід блоку ЦАП — це оцифрований потік необроблених даних, зазвичай часова хвиля, який потім передається на наступний рівень архітектури для обробки.

2. 2. DP: Блок обробки даних:

   Цей блок є обчислювальним механізмом системи моніторингу. Він отримує необроблений, оцифрований потік даних (наприклад, форму хвилі часу) від блоку збору даних (DA) та перетворює його на більш змістовні типи даних, придатні для аналізу. Основною функцією блоку DP є виконання стандартизованих обчислень обробки сигналів. Це, зокрема, включає виконання Швидке перетворення Фур'є (ШПФ) перетворити сигнал часової області на сигнал частотної області спектрІнші ключові завдання обробки, визначені в цьому блоці, включають обчислення показників широкосмугового зв'язку, таких як загальний СКО значення, виконуючи цифрове інтегрування для перетворення сигналів прискорення на швидкість або переміщення, а також виконуючи більш складні, спеціалізовані процеси, такі як демодуляція або аналіз конверта для виявлення контрольних високочастотних ударних сигналів, пов'язаних з несправностями підшипників кочення.

3. 3. DM: Блок маніпулювання даними (виявлення стану):

   Цей блок знаменує критичний перехід від обробки даних до автоматизованого аналізу. Він бере оброблені дані з блоку DP (такі як значення RMS, конкретні амплітуди частот або спектральні смуги) та застосовує логічні правила для визначення робочого стану машини. Саме тут відбувається початкове «виявлення» проблеми. Основною функцією блоку DM є виконання перевірки порогів. Він порівнює виміряні значення з попередньо визначеними заданими значеннями сигналізації, такими як межі зон, визначені в ISO 10816 або визначені користувачем відсоткові зміни від базового рівня. На основі цих порівнянь блок DM призначає даним дискретний «стан», такий як «Нормальний», «Прийнятний», «Тривога» або «Небезпека». Цей вихідний сигнал – це вже не просто дані; це інформація, на якій можна діяти, яку можна передати на наступний рівень для діагностики або використовувати для негайних сповіщень.

4. 4. HA: Блок оцінки здоров'я:

   Цей блок функціонує як «мозок» діагностичної системи, відповідаючи на запитання «У чому проблема?». Він отримує інформацію про стан (наприклад, статус «Попередження») від блоку маніпулювання даними (DM) та застосовує шар аналітичного інтелекту для визначення конкретної першопричини аномалії. Саме тут виконується діагностична логіка, яка може варіюватися від простих систем на основі правил до складних алгоритмів штучного інтелекту. Наприклад, якщо блок DM позначає попередження про високу вібрацію на частоті, яка рівно вдвічі перевищує швидкість обертання вала (2X), логіка на основі правил у блоці HA співвіднесе цю закономірність з певною несправністю та видасть діагноз «Ймовірний вал». НерівністьАналогічно, якщо сповіщення стосується несинхронного високочастотного піку з характерними бічними смугами, блок HA діагностуватиме певний «Дефект підшипникаВиходом цього блоку є специфічна оцінка справності компонента машини.

5. 5. ПА: Блок прогностичної оцінки:

   Цей блок являє собою вершину прогнозного обслуговування, прагнучи відповісти на вирішальне питання: «Як довго ще він може безпечно працювати?». Він бере конкретний діагноз несправності з блоку оцінки справності (HA) та поєднує його з історичними даними тенденцій для прогнозування майбутнього розвитку несправності. Це найскладніший рівень, який часто використовує складні алгоритми, моделі машинного навчання або моделі фізики відмови. Мета полягає в екстраполяції поточної швидкості деградації на майбутнє, щоб оцінити залишковий корисний термін служби (RUL) компонента. Наприклад, якщо блок HA виявляє дефект підшипника, блок PA аналізує швидкість, з якою частота дефектів зростала протягом останніх кількох місяців, щоб передбачити, коли вони досягнуть критичного рівня відмови. Вихідним результатом є не просто діагноз, а конкретні часові рамки для дій.

6. 6. AP: Блок консультативної презентації:

   Це останній і найважливіший рівень з точки зору користувача, оскільки він перетворює всі базові дані та аналіз на практичну інформацію. Блок AP відповідає за передачу результатів нижчих рівнів операторам, інженерам з надійності та планувальникам технічного обслуговування. Його основна функція полягає в тому, щоб надавати правильну інформацію потрібній людині у правильному форматі. Це може мати різні форми, включаючи інтуїтивно зрозумілі панелі інструментів з кольоровими індикаторами справності, автоматично генеровані сповіщення електронною поштою або текстовими повідомленнями, детальні діагностичні звіти зі спектральними та сигнальними графіками, і, найголовніше, конкретні та чіткі рекомендації щодо технічного обслуговування. Ефективний блок AP не просто констатує несправність підшипника; він надає вичерпну інформацію, наприклад: «Виявлено дефект внутрішньої обойми на зовнішньому підшипнику двигуна. Залишковий термін служби оцінюється в 45 днів. Рекомендація: заплануйте заміну підшипника під час наступного планового зупинення».

Ключові поняття

• Взаємосумісність: Це основна мета стандарту ISO 13374. Визначаючи спільну структуру та модель даних, компанія може використовувати датчики від постачальника A, систему збору даних від постачальника B та програмне забезпечення для аналізу від постачальника C, і забезпечити їхню спільну роботу.
• Відкрита архітектура: Стандарт сприяє використанню відкритих, непатентованих протоколів і форматів даних, запобігаючи прив'язці до певного постачальника та сприяючи інноваціям у галузі моніторингу стану.
• МІМОЗА: Цей стандарт значною мірою базується на роботі організації MIMOSA. Розуміння C-COM (Common Conceptual Object Model) MIMOSA є ключем до розуміння детального впровадження ISO 13374.
• Від даних до рішень: Шестиблочна модель забезпечує логічний шлях від вимірювань необроблених датчиків (збір даних) до практичних рекомендацій щодо технічного обслуговування (презентація рекомендацій), формуючи цифрову основу сучасної програми прогнозного технічного обслуговування.

← Назад до головного індексу