|
|
Condition Monitoring
Bespaar tot vijftig procent op uw onderhoudskosten
version française
Onderzoek door Rockwell Automation heeft aangetoond dat vijftien tot
veertig procent van de indirecte kosten van een productiefaciliteit aan
onderhoud worden besteed. Geschat wordt dat ongeveer vijftig procent
hiervan onnodig is – bijna de helft van alle onderhoudsactiviteiten zijn
correctief van aard. Dit is tien keer duurder dan voorspelbare
onderhoudsactiviteiten. Het vastleggen, analyseren en effectief gebruik
maken van de informatie over de staat van de machine levert een
strategisch- en concurrentievoordeel op.
“Het trendmatig bewaken van uw kritische
installaties stelt u in staat een beter rendement te halen uit uw
machinepark. Dit gebeurt middels het periodiek meten van een aantal
variabelen, waarbij onder andere trillingsmetingen een belangrijke methode
is. Dit wordt ook wel conditiebewaking genoemd. Op basis van het gedrag
van een installatie in de tijd kan een uitspraak worden gedaan over de
toestand van de installatie en, met name, over de inzetbaarheid en de
onderhoudsbehoefte. Het voordeel is dat het onderhoud van deze
installaties te beheersen valt, en bovendien dat de onderhoudsintervallen
in veruit de meeste gevallen kunnen worden verlengd. Bij normaal gepland
onderhoud wordt een minimum termijn aangehouden. Overschrijden van deze
termijn houdt zuiver statistisch gezien een risico in. Dit risico kan men,
zeker met voor het proces cruciale installaties, beter niet nemen.
Conditiemetingen geven inzicht in de conditie van de installatie, zonder
dat de installatie hiervoor gestopt of geopend hoeft te worden. Middels
metingen wordt de conditie en de eventuele onderhoudsbehoefte nauwkeurig
vastgesteld. De gemiddelde onderhoudstermijn kan worden verlengd, zonder
dat men een extra risico loopt”. Aan het woord is Dimitri Crombez, Account
Manager Integrated Architecture bij Rockwel Automation.
Twee hoofdgroepen
Condition monitoring of conditiebewaking houdt in dat een aantal
machineparameters periodiek gemeten worden: temperatuur, toestand van de
olie, snelheid, lagerfrequentie, as-uitlijning, geluid, trillingen en nog
meer. Het meten van machinetrillingen vormt meestal de belangrijkste
component. Conditiebewaking kan variëren van een off line basiskit voor
enkele kritische installaties over een on line (draadloos)
bewakingssysteem van een compleet machinepark tot een systeem dat een
complete installatie op afstand bewaakt. Het is een aanpak die binnen het
onderhoud steeds vaker wordt toegepast. In feite wordt hiermee de stap
gemaakt van gepland preventief onderhoud naar voorspelbaar onderhoud. Het
toepassen van condition monitoring kan op verschillende manieren, niveaus
en met verschillende elementen. Systemen voor conditiebewaking kunnen
worden opgedeeld in twee grote klassen: diagnosesystemen en
prognosesystemen. Diagnosesystemen richten zich enkel op het ontdekken van
de schade aan een (kritisch) onderdeel van een machine, terwijl
prognosesystemen hierbij ook een inschatting geven van de nog resterende
levensduur van machineonderdelen (zoals lagers, tandwielkasten enz.)
Dimitri Crombez: “Inderdaad. Grosso modo kan men condition monitoring
opsplitsen in twee hoofdgroepen. Ten eerste kan het worden uitgevoerd vlak
voor een geplande stop, waarbij in één keer alle machines van een fabriek
of installatie worden gemeten. Middels bijvoorbeeld trillingsmetingen kan
zo een overzicht worden verkregen van de status van alle machines, waarbij
de resultaten worden getoetst aan normen en richtlijnen, of mogelijke
foutbronnen, welke kunnen veroorzaakt worden door defecten in lagers,
tandwielen, pompen, enz. Dit is een momentopname, met een gemiddelde
nauwkeurigheid. Voor niet al te kritische installaties, en voor machines
die niet al te storingsgevoelig zijn voldoet deze om een eerste
onderhoudsbehoefte uit te filteren. Ten tweede, zijn er de periodieke
trillingsmetingen, met een meetinterval die is afgestemd op de
installatie. Middels trendverloop, waarbij het gedrag van de installatie
op belangrijke parameters en bekende foutbronnen wordt bewaakt, kan de
slijtage van een machine worden gevolgd. Onderhoud wordt dan pas
uitgevoerd op het moment dat de metingen aangeven dat dit nodig is.
Hierdoor daalt de gemiddelde onderhoudstijd per machine. Bovendien, en dat
is nog veel belangrijker, zal het aantal storingen dalen, doordat deze in
een vroeg stadium worden onderkend”.
Drempelvrees
Uit een door het Duitse Fraunhofer Institut uitgevoerde studie blijkt
onder meer dat, door gebruik te maken van predictief onderhoud, het aantal
ogenblikken van productie-uitval en de totale stilstandtijd beide met
ongeveer dertig procent dalen. De totale onderhoudskost zou zelfs dalen
met iets meer dan vijftig procent. En toch heerst erin bepaalde
industrietakken nog een bepaalde drempelvrees om deze onderhoudsmethodiek
toe te passen. Dimitri Crombez: “Als we naar de huidige markt van de
condition monitoring kijken stellen we vast dat 40 à 45 procent daarvan in
de petrochemie zit, +/- 25 procent in de energiemarkt en de rest verdeeld
is over verschillende industrieën zoals drank en voeding, farma,
suikernijverheid, enz. In de praktijk blijkt dat het niet altijd zo
eenvoudig is om condition monitoring in te voeren in een bedrijf. Het
succes van condition monitoring hangt namelijk ook af van de motivatie van
de gebruiker en de tijd die hij beschikbaar heeft/maakt om condition
monitoring in te voeren en te gebruiken. Daarnaast zal de bedrijfscultuur
moeten meewerken. Bedrijven die het onderhoud van een machine of
machinepark minder belangrijk vinden, zullen deze benadering meestal te
duur vinden, terwijl het de bedoeling is dat condition monitoring
uiteindelijk geld oplevert. Precies op het juiste moment onderhoud plegen.
Dat is het doel van condition monitoring”. Echter, voordat een bedrijf
besluit om aan condition monitoring te gaan doen, is het belangrijk om te
kijken of deze vorm van onderhoud wel zin heeft. Dimitri Crombez:” De
belangrijkste vraag die de onderhoudsdienst zich moet stellen in dit kader
is: wat is het effect van een defecte machine op de productie, de machine
zelf (bijvoorbeeld hoge herstelkosten) en mens en milieu (veiligheid,
milieuclaims, ...)? Wanneer blijkt dat deze effecten bijzonder klein zijn,
heeft het weinig zin om zo dicht mogelijk op de machine te zitten met als
doel defecten in een zeer vroeg stadium te ontdekken. Wanneer deze
effecten wel groot zijn, dan heeft het ongetwijfeld zin om condition
monitoring in te voeren”.
On line protectie
Condition monitoring kan op verschillende manieren worden toegepast,
afhankelijk van de gevolgen van een defecte machine en de
pre-waarschuwingstijd. Wanneer de gevolgen van een defect ernstig zijn en
de pre-waarschuwingstijd kort, is continu meten een goede optie. Dit
gebeurt on line waarbij per tijdseenheid (bijvoorbeeld ieder uur of per
dag, ...) automatisch een meting wordt verricht. Deze meting wordt
doorgestuurd naar een pc, waar het vervolgens eenvoudig is om bepaalde
trends af te lezen en conclusies te trekken over het uit te voeren
onderhoud. Dimitri Crombez: “Eenvoudig wat betreft de gebruikersinterface,
want in het meetsysteem en de software worden heel wat rekenalgoritmes
doorlopen alvorens de uitslag op het scherm verschijnt. Onderhoud en
conditiebewaking maken gebruik van vele hardware- en softwarecomponenten
en –systemen die de informatie verder verwerken en doorsturen. Rockwell
Automation heeft een eigen procedure ontwikkeld die volledig integreerbaar
is in de door de klant gebruikte onderhoudssoftware. Het is een
transparant systeem met een open architectuur, dat ook stand alone kan
werken. Een multilog condition monitoring unit verzamelt de data van
permanent geïnstalleerde sensoren. Wanneer een machineprobleem zich
voordoet, helpt het systeem om dit probleem op te sporen, te analyseren en
te lokaliseren zodat onderhoudskosten tot een minimum beperkt worden. Een
on line bewakingssysteem kan ook worden gecombineerd met
human-machine-interfacesoftware. Dankzij deze software kunnen medewerkers
efficiënt, effectief en tijdig ingrijpen in de toestand van de machine
vooraleer de productie of de kwaliteit van het product hierdoor in het
gedrang komt. Zo zal conditiebewaking zich steeds verder integreren met de
bedrijfssystemen en de toeleveringsketen. Een beter inzicht en een
geïntegreerde aanpak benutten zo verder de kennis en gegevens verzameld
door conditiebewaking en leggen de basis voor verdere innovatie”.
Cruciale vereiste
Een cruciale vereiste voor een on line bewakingssysteem is de
betrouwbaarheid. Een juiste interpretatie van de signalen van de
verschillende sensoren en kennis van de invloed van verstoringen in de
machine op het proces en de kwaliteit van het product zijn hiervoor zeer
belangrijk. Een recent rapport stelde vast dat een systeem dat enkel
gebaseerd is op het meten van trillingen, gemiddeld iedere honderd uur een
vals alarm geeft. En onze gesprekspartner besluit: “Systemen voor
conditiebewaking bestaan doorgaans uit een kit instrumenten waarmee een
onderhoudsverantwoordelijke meerdere parameters kan opmeten. Op basis van
de verzamelde parameters en hun onderlinge correlatie wordt een oordeel
over de toestand van de machine gemaakt. Maar op welke manier condition
monitoring ook wordt ingevuld, bedrijven moeten zich steeds goed bewust
zijn van zowel de technische, economische als organisatorische gevolgen
hiervan”. <<
Hubert Lahaut
Condition Monitoring
Jusqu’à 50 % d’économie sur vos frais de maintenance
Une enquête de Rockwell Automation a montré qu’une
installation de production consacre de 15 à 40 % de ses coûts indirects à
la maintenance. Or, on estime qu’environ 50 % de ces frais sont inutiles :
en effet, près de la moitié des interventions de maintenance sont
correctives et coûtent par nature dix fois plus cher que les activités
prévisibles. Le recueil, l’analyse et l’exploitation efficace des
informations sur l’état des machines constituent donc un atout stratégique
et concurrentiel incontestable.
Dimitri Crombez, Account Manager architecture
intégrée chez Rockwel Automation explique : « La surveillance régulière de
vos installations critiques vous permet d’optimaliser le rendement de
votre parc de machines. Il s’agit de mesurer régulièrement un certain
nombre de variables, notamment par la méthode efficace de mesure des
vibrations. Cette activité est également appelée condition monitoring. Sur
la base du comportement d’une installation dans le temps, on peut poser un
diagnostic sur son état et surtout sur sa disponibilité et ses besoins de
maintenance. Cela offre l’avantage de pouvoir maîtriser la maintenance de
ces installations et en outre d’allonger les intervalles de maintenance
dans la grande majorité des cas. Pour la planification normale de la
maintenance, on fixe un délai minimum, dont le dépassement entraîne, du
point de vue purement statistique, un risque qu’il vaut mieux ne pas
prendre, surtout en ce qui concerne les installations cruciales pour le
processus. Les mesures donnent des informations précises sur l’état et les
éventuels besoins de maintenance des installations sans pour cela obliger
à les arrêter ou à les ouvrir. Les intervalles moyens de maintenance
peuvent ainsi être allongés sans risque supplémentaire. »
Deux grands groupes
La surveillance de l’état des installations, ou condition monitoring,
consiste à mesurer régulièrement plusieurs paramètres sur la machine :
température, niveau de l’huile, vitesse, fréquence des roulements,
alignement des axes, bruit, vibrations et bien d’autres. La mesure des
vibrations de la machine est en général le critère le plus important. Le
condition monitoring peut aller d’un kit de base hors connexion pour
quelques installations critiques à un système de surveillance en ligne
(sans fil) de l’ensemble du parc de machines, voire à un système de
surveillance à distance d’une installation complète. Cette approche, de
plus en plus utilisée pour la maintenance, marque en fait le passage de la
maintenance préventive planifiée à la maintenance prévisible. Le condition
monitoring peut s’effectuer de différentes manières, à différents niveaux
et avec des éléments différents. On peut classer les différents systèmes
en deux grandes catégories: les systèmes de diagnostic et les systèmes de
pronostic. Les premiers se bornent à repérer les dommages subis par le
composant (critique) d’une machine, tandis que les seconds donnent en plus
une estimation de la durée de vie restante des composants de la machine
tels que roulements, boîtes d’engrenages, etc. Dimitri Crombez confirme :
« On peut en effet diviser grosso modo le condition monitoring en deux
grands groupes. Premièrement, on peut y avoir recours juste avant un arrêt
planifié, en mesurant en une seule fois toutes les machines d’une usine ou
d’une installation. Des mesures de vibrations, par exemple, permettent
d’obtenir des informations sur l’état des machines (les résultats étant
confrontés aux normes et directives) ou sur des sources de panne
possibles, qui peuvent être causées par des défauts de roulements,
d’engrenages, de pompes, etc. Il s’agit donc là d’un diagnostic ponctuel
de précision moyenne. Pour les installations peu critiques et les machines
qui tombent peu en panne, cette méthode suffit pour repérer les premiers
besoins de maintenance. Deuxièmement, on peut effectuer des mesures de
vibrations périodiques, à des intervalles adaptés à l’in-stallation. La
surveillance de l’évolution, qui contrôle le comportement de
l’installation par rapport à des paramètres importants et à des sources de
pannes connues, permet de suivre l’usure d’une machine. On ne réalise
d’interventions de maintenance que si les mesures indiquent que c’est
nécessaire. Le temps moyen de maintenance par machine diminue donc. De
plus, et c’est encore plus important, il y aura moins de perturbations,
puisqu’elles sont repérées à un stade plus précoce. »
Hésitations
Une étude menée par l’institut allemand Fraunhofer a notamment montré que
le recours à la maintenance prédictive diminue d’environ 30 % tant le
nombre d’instants où la production est interrompue que le temps d’arrêt
total. Les frais totaux de maintenance baisseraient même d’un peu plus de
50 %. Pourtant, certains secteurs industriels hésitent encore à adopter
cette méthode de maintenance. Dimitri Crombez : « On constate que les
entreprises qui ont recours au condition monitoring à l’heure actuelle
sont pour 40 à 45 % actives dans le domaine pétrochimique, pour environ 25
% dans celui de l’énergie, le reste se répartissant sur différentes
branches comme l’alimentaire et les boissons, l’industrie pharmaceutique,
le sucre, etc. Dans la pratique, il s’avère qu’il n’est pas toujours
simple d’appliquer le condition monitoring dans une entreprise. Le succès
de cette activité dépend en effet de la motivation de l’utilisateur et du
temps dont il dispose, ou qu’il libère, pour la mettre en place et
l’utiliser. La culture d’entreprise joue aussi un rôle. Les entreprises
qui jugent la maintenance d’une machine ou d’un parc de machines moins
importante trouvent souvent cette approche trop onéreuse, alors que l’idée
est justement de leur faire économiser de l’argent en procédant aux
interventions de maintenance au moment précis où elles sont nécessaires.
Voilà l’objectif du condition monitoring. » Cependant, avant de décider
d’y avoir recours, une entreprise doit s’assurer que ce type de
maintenance lui est adapté. Dimitri Crombez : « La question fondamentale
que doit se poser le service maintenance dans ce contexte est la
suivante : quelles conséquences a la panne d’une machine sur la
production, sur la machine elle-même (par exemple, des coûts de réparation
élevés), sur l’homme et sur l’environnement (sécurité, plaintes
écologiques...) ? Si ces conséquences semblent particulièrement faibles,
il peut être un peu inutile de suivre d’aussi près les machines pour
repérer les problèmes à un stade le plus précoce possible. Si au contraire
ces conséquences sont importantes, l’utilité de la mise en place d’un
condition monitoring est incontestable. »
Une protection en ligne
Le condition monitoring peut s’effectuer de différentes manières selon les
conséquences des pannes et le délai de pré-alerte. Si les conséquences du
problème sont graves et que le délai de pré-alerte est court, les mesures
continues en ligne sont une option utile. Il s’agit alors de procéder
automatiquement à une mesure par unité de temps (par exemple toutes les
heures ou tous les jours). Cette mesure est transmise à un ordinateur, sur
lequel on pourra très simplement constater certaines tendances et tirer
des conclusions sur la maintenance à réaliser. Dimitri Crombez : « Cette
grande simplicité est au niveau de l’interface utilisateur, car en ce qui
concerne le système de mesure et le logiciel, tout un ensemble
d’algorithmes de calcul doivent être parcourus avant que le résultat
n’apparaisse sur l’écran. La maintenance et le condition monitoring
utilisent de nombreux composants et systèmes matériels et logiciels qui
traitent et transmettent l’information. Rockwell Automation a développé sa
propre procédure, que le client peut intégrer complètement dans le
logiciel de maintenance qu’il utilise. Ce système transparent, à
l’architecture ouverte, peut aussi fonctionner de manière autonome. Une
unité multilog de condition monitoring recueille les données transmises
par des capteurs installés en permanence. Dès qu’un problème survient sur
une machine, le système aide à le repérer, à l’analyser et à le localiser
afin de limiter au minimum les frais de maintenance. On peut aussi
associer un système de surveillance en ligne avec un logiciel d’interface
homme-machine, grâce auquel le personnel peut traiter le problème de la
machine en temps voulu et de manière efficace et concrète, avant que la
production ou la qualité du produit n’en soit perturbée. Le condition
monitoring va donc s’intégrer de plus en plus dans les systèmes des
entreprises et les chaînes de sous-traitants. Ainsi, meilleure visibilité
et approche intégrée permettent de mieux exploiter les connaissances et
les données recueillies par le condition monitoring et servent de base à
l’innovation. »
Des critères essentiels
Le critère essentiel d’un système de surveillance en ligne est sa
fiabilité. Il doit notamment pouvoir interpréter de manière correcte les
signaux émis par les différents capteurs et connaître l’influence des
perturbations des machines sur le processus et sur la qualité du produit.
Un rapport récent a établi qu’un système uniquement basé sur la mesure des
vibrations lance une fausse alerte toutes les cent heures en moyenne.
Dimitri Crombez conclut : « Les systèmes de condition monitoring sont
souvent composés d’un ensemble d’instruments permettant au responsable de
la maintenance de mesurer plusieurs paramètres. Sur la base des données
recueillies et de leur corrélation mutuelle, on peut juger de l’état de la
machine. Mais quelle que soit la manière dont est réalisé le condition
monitoring, les entreprises doivent toujours rester conscientes des
conséquences techniques, économiques et organisationnelles qu’il
entraîne. » <<
|
|
