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A pilha técnica da plataforma de manutenção preditiva avançada (PDM) para a Indústria 4.0

Internet das Coisas Industrial (IIoT) é um termo específico usado para integrar os Sistemas Ciber-Físico (CPS). É aplicado no espaço de monitoramento e manutenção de diversas indústrias que incluem manufatura, transporte e serviços públicos. Ao introduzir a IoT na configuração industrial levou ao desenvolvimento de Sistemas de Automação e Controlo Industriais (IACS) eficientes e fiáveis, referidos como Tecnologia Operacional (OT).

Um CPS é um sistema convencional (software, hardware, interface de comunicação, sensores IoT, borda e computação em nuvem) que é principalmente centralizado se não distribuído. O CPS desempenha um papel central na Indústria 4.0, como um ativo físico integrado entre as máquinas e os recursos de computação. Uma unidade extra de software inteligente (Inteligência Artificial – IA) potencialmente agregará valor em sistemas de monitoramento e manutenção baseados em IoT.

O custo de manutenção de um ativo industrial é significativo nos custos operacionais totais na linha de produção. Está bem documentado que os custos de manutenção variam de 15 a 60% do custo dos bens produzidos. A má manutenção também pode levar a tempo de inatividade nas horas de produção de pico. A IIoT está evoluindo em uma grande fase que inclui a maior conectividade com os sistemas industriais.

Na indústria, a infraestrutura de rede IoT é a principal fonte de coleta de dados críticos de vários sensores, como sensores de pressão, termopares, Detectores de Temperatura de Resistência (RTDs), etc. Com base em sua ação, alguns sensores funcionam passivamente que não envolvem qualquer perturbação na manutenção de ativos industriais. Enquanto outros conjuntos de sensores (por exemplo, RTD) utilizam o método de injecção de sinais no equipamento para medir a sua resposta para fins de manutenção.

Geralmente, existem quatro tipos de técnicas de manutenção utilizadas e foi listada pela ABB (é uma multinacional suíça-sueca). Eles são,

  • Manutenção corretiva: Este método de manutenção de máquinas industriais entra em ação após o estado defeituoso dos ativos ter ocorrido. É uma abordagem econômica que não pode suportar ou manter a falha súbita dos componentes.
  • Manutenção preventiva: essa abordagem é baseada no tempo e uso gatilhos para aumentar a vida útil do ativo industrial. É uma estratégia de manutenção baseada em rotina planejada entre os intervalos de tempo predeterminados.
  • Manutenção baseada em riscos (RBM): Este método está focado no ambiente industrial onde os recursos de máquinas são limitados. Isso segue o princípio de equilibrar a Probabilidade de Falha (PoF) e as conseqüências de falha (CoF) de um ativo industrial para reduzir o alto risco e o tempo de inatividade. Com base nos dados do sensor extraídos dessas máquinas, o ativo que mostra o comportamento anormal será recondicionado ou substituído. Este método garante o alto nível de confiabilidade, segurança e eficiência de um ativo industrial.
  • Manutenção baseada em condições (CBM): CBM em outros termos chamado de “monitoramento on-line” ou “manutenção preditiva”. A manutenção depende da condição atual dos ativos que foi determinada por inspeção visual, testes e dados de desempenho em tempo real coletados a partir de sensores incorporados. É uma das abordagens poderosas e amplamente utilizadas, hoje em dia esta técnica é automatizada usando as tecnologias avançadas de processamento de sinais de alto nível alimentadas por algoritmos de Inteligência Artificial (AI). Esta técnica com algoritmos de big data e aprendizado de máquina poderia detectar a ocorrência de falhas graves em tempo real e em um futuro próximo.

De acordo com a IBM Analytics, estima-se que o tamanho do mercado de manutenção preditiva esteja crescendo de US$3,0 bilhões em 2019 para US$10,7 bilhões em 2024.

Para gerenciar e manter o complexo processo industrial e ativo, é necessária uma plataforma PDM automatizada e eficiente baseada em nuvem. Este serviço dedicado de manutenção e plataforma de gerenciamento para a indústria 4.0 foi fornecido pela Faststream Technologies. Esta solução da Faststream Technology baseada no monitoramento de condições usa a IIoT como um elemento-chave em sua pilha técnica.

A Manutenção Preditiva (PdM) que dependem da estratégia baseada em condições (CBPDm) é mais eficiente e produtiva do que um PDM convencional. O PDM com limites de decisão dinâmicos e algoritmos otimizados de Processamento Digital de Sinais (DSP) surgiram como uma ferramenta promissora para minimizar o tempo de inatividade dos ativos e o custo de gerenciamento associado. O Sistema de Monitoramento de Condições (CMS) é a base para o PDM que, em colaboração com vários pipelines de Machine Learning (ML) em paralelo, poderia prever antecipadamente os potenciais perigos e falhas futuras.

A IoT industrial quando combinada com o Sistema de Gestão de Manutenção Computadorizada (CMMS) abre novas possibilidades em operações de manutenção de ativos. CMMS é uma ferramenta de software de computador desenvolvida para otimizar digitalmente a tarefa de manutenção. A IoT atua como uma vasta fonte de conexão de dados em tempo real. Este big data em tempo real é adquirido usando o Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA). Os dados coletados são então conectados ao sistema CMMS para monitorar e acompanhar a integridade do ativo em tempo real. A IoT aqui desempenha como um mediador que conecta, compartilha, analisa, monitora e toma decisões continuamente para dados de ativos industriais e sistemas.

O software CMMS fornecido pela Faststream Technologies usa vários gatilhos de manutenção, como gatilho de interrupção, gatilho de tempo, gatilho de uso, gatilho de evento, gatilho de condição e gatilho de medidor para notificar o alerta de manutenção necessário para um ativo ao técnico.

Para encontrar e evitar a falha potencial na fabricação de equipamentos ou ativos antes do tempo, a plataforma Faststream Technologies precisa de alguma pilha técnica da seguinte forma:

  • Sensores IoT inteligentes — Os sensores em IIoT desempenham um papel vital na ligação entre os sistemas físicos. A Faststream Technologies suporta a coleta de várias formas de dados (imagem térmica, análise de vibração, sinais acústicos, observação de equipamentos, etc). Todos esses dados em tempo real são então conectados à rede/gateway IIoT usando os protocolos de comunicação de baixo nível, como Serial Peripheral Interface (SPI), Inter-Integrated Circuit (I2C), RS-232, etc Esses protocolos são construídos usando o circuito físico, como Universal Assíncrono Receptor ou Transmissor ( UART) e Barramento de Interface de Uso Geral (GPIB).
  • Gateway IoT — os gateways IIoT são desenvolvidos para fornecer o serviço vertical entre os sensores IoT e o back-end do servidor em nuvem. Em um ambiente industrial mais complexo, há mesmo a necessidade de gateway IoT inteligente (gateway de campo) para computação de borda.
  • Serviços de nuvem — Uma vez que os serviços de nuvem (Microsoft Azure, Amazon, Thinkspace, etc) estão evoluindo em uma grande fase de hospedagem de plataforma CMMS baseada em nuvem tem várias vantagens. Vários serviços de nuvem, como armazém centralizado de big data, computação sem servidor, relatório de análise, etc.
  • Interface de aplicativo — Web ou API móvel atua como uma interface ou unidade de controle para exibir o relatório personalizável sobre a condição de integridade e monitoramento do ativo.

Pilha técnica para a plataforma de manutenção preditiva de ponta a ponta

A plataformaFaststream Tech PDM com o modelo universal é usada para desenvolver uma solução avançada de manutenção preditiva para diversas indústrias, como empresas líderes de produção de petróleo e gás, indústria de energia elétrica, ferrovias, empresas petroquímicas, empresas de engenharia mecânica, logística, etc. Hoje, no mundo industrial competitivo plataforma PdM pela Faststream Technologies tem um papel obrigatório devido a vários fatores benéficos, tais como,

  • Tempo de manutenção reduzido — o PDM ajuda a eliminar 20% a 50% da rotina de manutenção baseada no tempo e reduz o custo de manutenção em 5% a 10%. A tecnologia Faststream fornece serviços PDM on-line e off-line remotos que reduzem o tempo total gasto em tarefas de manutenção.
  • Maior eficiência e produtividade — Com monitoramento contínuo em tempo real, oferece a possibilidade de maior eficiência do produto otimizando o custo de manutenção. Juntamente com a tecnologia de IA, ele permite uma análise de causa raiz para prever a falha com antecedência. Com o aumento da produtividade, traz satisfação ao cliente.
  • Fluxos de receita — Fabricantes de Equipamentos Originais (OEM) podem gerar receita fornecendo nossos serviços (análise preditiva, painel ou serviço de despacho de técnicos antes que a falha ocorra) aos clientes.
  • Vantagem competitiva — a solução PdM da Faststream Technologies tem a capacidade de integrar novas regras de decisão e adaptar-se a diversos tipos de máquinas industriais traz um grande e forte desafio para os concorrentes no mercado.
  • Maior segurança — Com as ferramentas certas, a estratégia certa e dados enormes, o desafio oculto da segurança dos trabalhadores é resolvido. Com os poderosos algoritmos de Machine Learning e Ai, a detecção precoce de uma falha no equipamento é altamente possível. Este recurso de segurança das tecnologias Faststream permite que ele forneça um ambiente seguro para os trabalhadores.

Contacte-nos para mais detalhes!

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