Úspěšná diagnostika poruchy čerpadla pomocí zvuku a umělé inteligence

Neuron Soundware je někdy přirovnáván k běžné vibrodiagnostice. Naše zkušenosti s olejovým čerpadlem na smažení tradičních českých bramborových lupínků ukázaly, že naše diagnostická technologie pomocí zvuku a umělé inteligence je citlivější a dokáže upozornit personál na potenciální problémy ve strojním zařízení dříve než běžné metody.

Na stránkách společnost Bramburky.cz má několikrát ročně problémy se zkroucením rámu čerpadla. Rám čerpadla má šroubovací nožičky pro plné nastavení výšky, ale čas od času se uvolní a rám se zkroutí. Tím se čerpadlo špatně nastaví, což ho nakonec zničí a způsobí zpoždění výroby.

Vedoucí výroby se chce těmto výpadkům vyhnout, protože každá výměna čerpadla zdrží výrobu až o den a způsobí finanční ztráty v řádu tisíců eur. Nastavili jsme obě technologie, konvenční vibrodiagnostiku i diagnostiku Neuron Soundware pomocí zvuku a umělé inteligence, abychom našli doporučení, kterou diagnostickou metodu by měl majitel firmy vyrábějící bramborové lupínky pro tento typ stroje použít.

Jak dopadlo srovnání konvenční vibrodiagnostiky a inovativní diagnostiky zvuku s podporou umělé inteligence?

  • 14. dubna 2021 - instalovali jsme měřicí body a provedli první měření zařízení v běžném provozu (NSW + vibro).
  • 27. dubna 2021 ve 20:45 - před testováním uvolněného šroubu na patce stroje jsme provedli nové měření vibrací a zvuku.
  • 27. dubna 2021 ve 21:00 - šroub jsme povolili nejprve o 90°, pak o 180° a nakonec o 420°.
  • V každém kroku jsme prováděli vibrodiagnostická měření a průběžně shromažďovali data prostřednictvím online monitoringu zvuku s podporou umělé inteligence Neuron Soundware.
AI diagnosis of a faulty pump
Na obrázcích výše je jasně vidět, že zvukový software Neuron reagoval při prvním otočení šroubu o 90° a ohlásil anomálii. Běžná vibrodiagnostika by v souladu s obvyklou normou ISO 10816-3 čekala s odesláním upozornění podstatně déle.

Vibrodiagnostický systém sotva dosáhl varovné úrovně ve druhé fázi testu, kdy byl rám již značně zkroucený a těsnění čerpadla již začínalo prosakovat.

Ve třetí, extrémní fázi testování vibrodiagnostika rovněž vykazovala hodnotu jen mírně vyšší než alarmový práh, přestože těsnění čerpadla prakticky všude prosakovalo a elastomerový spojovací člen již začal výrazně degradovat.

Není třeba dlouze vysvětlovat, že hlavní výhodou je zejména rychlost přenosu těchto informací. Zatímco analýzu vibrací provádí odborník se stanovenou pracovní dobou, Neuron Soundware pracuje online prostřednictvím HW, SW a AI nepřetržitě a na dálku.

Pump anomaly detection
Záznam zvuku při úrovni anomálie 0,5 v porovnání s nominálním stavem, kdy zvukový software Neuron začne vysílat upozornění (notifikaci) na blížící se poruchu.
vibrodiagnostic graph
Rozdíly v diagnostických metodách: při rychlosti 4,5 mm/s informoval zákazníka a při rychlosti 7,1 mm/s generoval alarmový stav. Zvuková a AI diagnostika Neuron soundware rozpoznala anomálii okamžitě po uvolnění šroubu o 90° a prokázala svou citlivost na anomální chování stroje.

Jak funguje systém Neuron Soundware a proč dokáže tak rychle rozpoznat změny stroje

Technologie funguje na osvědčených principech technické diagnostiky s podporou moderních metod umělé inteligence a strojového učení. Po umístění senzorů na stroj systém zaznamená počáteční údaje o provozu stroje a uloží je jako normální (nominální).

Přednastavená data z "knihovny strojů" jsou pak přidána k nominálním datům pro účely trénování. Systém pak tato data porovnává s daty naměřenými během provozu stroje. Pokud se zvuk stroje výrazně odchyluje od nominálního stavu nebo se zvuk shoduje s některým z anomálních zvuků z knihovny strojů, systém Neuron Soundware ohlásí anomálii. Jinými slovy, odešle oznámení, že se se strojem děje něco neobvyklého a že by technik měl jít zkontrolovat nebo opravit postiženou část stroje.

Jaký je nejúčinnější způsob prevence poruch průmyslových strojů?

Klíčem k úspěchu je instalace IoT zařízení a snímačů na kritickém stroji, dokud je v pořádku. Tím je zajištěno, že shromážděné údaje budou skutečně odrážet obvyklé hodnoty pro provoz daného stroje. Tomuto tréninku říkáme trénink modelu umělé inteligence a obvykle trvá několik dní. Model je pak okamžitě nasazen na vybraný stroj, čímž se k průběžnému monitorování přidají technické znalosti konkrétního stroje. Upozornění umožňují pracovníkům rychle reagovat a rozhodnout o vhodné reakci, aby se minimalizovaly ztráty. Většina výstrah umožňuje pracovníkům údržby naplánovat své operace tak, aby nedošlo k neplánovanému omezení výroby.

Okamžitě po nasazení monitorovacího řešení na stroj získá zákazník službu vzdáleného monitorování zařízení. Ví, zda je stroj v provozu, nebo zda došlo k poruše, a má přístup k datům pro vlastní analýzy, kontroly a hodnocení provozu stroje. Po nasazení vyškoleného modelu zákazník obdrží informace o anomáliích stroje včetně doporučených kroků k ověření dopadu na provoz stroje nebo k odstranění problému. Postupem času budou tato doporučení podrobnější a přesnější a to i bez ověření odborným lidským diagnostikem.

Hodnota služby pro zákazníka časem roste. Čím více závad registruje, tím lépe dokáže umělá inteligence závady rozlišovat a poskytuje pracovníkům přesnější informace o závadě a více času na plánování kontrol nebo oprav.

Výrobní ředitelé, kteří tuto investici uskuteční, mají oproti ostatním jasnou výhodu, protože mohou lépe využívat své odborné pracovníky, rychleji reagovat na problémy stroje v počáteční fázi a vytvářet datové a znalostní základny pro budoucí pokročilé modely AI.

Vzhledem k tomu, že na trhu je k dispozici méně odborníků a tlak na inovace a digitalizaci roste, je čas investovat do monitorování s pomocí umělé inteligence.