‘Condition Monitoring’ per a una major disponibilitat de la màquina

Des dels mòduls d'oscil·loscopi fins als servoaccionamientos equipats amb sensors, passant pel xip de monitoratge dins de cada Automation PC i pels mòduls d'anàlisis de vibracions amb intel·ligència integrada, B&R ofereix totes les possibilitats per poder prendre el pols de la màquina, sense necessitat de dispositius externs.

‘Condition Monitoring’ és ja una part integral de tots els sistemes de B&R i, en conseqüència, de totes les màquines automatitzades amb tecnologia B&R. El manteniment predictiu basat en un constant monitoratge de condicions ajuda a evitar temps d'inactivitat no planificats i redueix el cost d'emmagatzematge de peces de recanvi. Utilitzant els mesuraments sobre l'estat de la màquina com a entrada per a llaços de control oberts i tancats, és possible augmentar significativament la seva vida útil i contribuir a una reducció substancial de costos.

Els esforços de desenvolupament dels enginyers mecànics estan donant bons resultats a mesura que augmenta la densitat funcional i de potència de les màquines de producció. Això significa que es requereix un menor nombre de màquines per produir la mateixa quantitat i complexitat de productes, la qual cosa redueix els costos de producció i aporta competitivitat a fabricants de maquinària.

No obstant això, aquest augment de l'eficiència també fa que els productors depenguin més de les pròpies màquines. La capacitat de produir més unitats per hora significa que cada hora d'inactivitat és més costosa. I qualsevol que hagi utilitzat una màquina sap que el temps d'inactivitat mai pot evitar-se per complet.

Les estratègies de manteniment tradicionals tenen una cosa en comú: per guanyar un petit percentatge de disponibilitat de la màquina, es paga un preu molt alt. Això succeeix en relació amb un manteniment reactiu, orientat a danys, on els components del sistema es porten al límit i només es reemplacen quan fallen. L'única forma de garantir la disponibilitat de la màquina en aquest escenari és mantenint un estoc de peces de recanvi i disposant immediatament de personal qualificat i dels equips necessaris. L'estratègia tradicional més difosa, no obstant això, és la del manteniment preventiu a intervals fixos basats en l'experiència. Encara que aquest enfocament té el clar avantatge de poder planejar millor el temps d'inactivitat, sens dubte no és la millor solució i comporta un risc financer considerable. D'una banda, és necessari adquirir i substituir les peces encara que les originals estan lluny del final de la seva vida útil. Per l'altre, no es disposa d'una protecció fiable contra temps d'inactivitat no planificats, per exemple, quan la tensió asimètrica fa que certes parts fallin abans de l'interval de manteniment.

Minimitzar el temps d'inactivitat tant com sigui possible i elaborar un pla estratègic de manteniment d'obligat compliment: aquests són els objectius de qualsevol responsable, que no només es base en el preu d'adquisició en avaluar noves màquines, sinó també en els costos globals durant tota la seva vida útil. L'única forma de repercutir significativament en el cost total de propietat és maximitzant el temps de funcionament de la màquina i, al mateix temps, reduint al mínim els costos de manteniment. Aquesta és raó més que suficient per replantejar les estratègies de manteniment en general.

La millor forma d'optimitzar la relació entre disponibilitat de la màquina i costos de manteniment és reemplaçant els intervals de manteniment fixos per un manteniment predictiu dependent de les condicions. Això implica programar el manteniment quan els canvis en els paràmetres supervisats indiquen fallada imminent. L'avantatge, en aquest cas, és que els components poden seguir funcionant fins a molt més prop del final real de la seva vida útil, que sol ser molt més tarda del benvolgut en els intervals de manteniment tradicionals. A més, no repercuteix a la planificació ja que el manteniment requerit es pot realitzar durant els descansos de producció programats regularment. El risc de mantenir un estoc innecessari de peces de recanvi també es minimitza, ja que només han de substituir-se els components afectats. També representa una forma fiable d'evitar fallades que puguin resultar d'un descuit de manteniment.

Perquè tot això sigui possible, és necessari supervisar de forma contínua els paràmetres d'estat de tot l'equip, i aquestes dades han d'avaluar-se correctament per determinar què peces requereixen manteniment. “Això pot basar-se en simples senyals i valors de mesurament tals com la temperatura o la pressió que es recopilen usant els mòduls d'I/S X20 o X67", explica Bernhard Eder, director comercial de B&R. "A més, B&R també ofereix mòduls específics, com a mòduls de control de vàlvules amb detecció de temps de commutació integrat o funcions d'oscil·loscopi”.

En definitiva, els sistemes d'automatització de B&R integren de forma nativa una infinitat d'opcions per supervisar els senyals d'estat. Això inclou els servoaccionamientos Acopos amb funció de monitoratge del motor integrada, així com els Automation PC de B&R, equipats amb un circuit integrat per a diagnòstic automàtic. L'última incorporació a aquesta selecció és un nou mòdul en la sèrie X20 per a anàlisi de vibracions.

“La tecnologia de sensor utilitzada per obtenir els senyals, sens dubte, és important, però els sensors sols no són suficients”, explica Werner Paulin. Paulin disposa d'una llarga experiència en aplicació internacional des que es va unir a la companyia en 1997 i actualment és el director de Vendes Internacionals de B&R per a Xina. “La clau per programar els intervals de manteniment per substituir els components a temps, i no massa d'hora, és interpretar correctament els senyals registrats. Aquesta és l'única forma de predir amb precisió els problemes de desenvolupament”.

Encara que Condition Monitoring ha existit des de fa dècades, ha trigat molt a consolidar-se dins de la fabricació de maquinària tradicional. Les complexes matemàtiques involucrades han requerit sempre grans i costosos sistemes informàtics específics, que al seu torn havien de programar experts dels camps de la ciència dels materials i de la mecànica d'oscil·lació. Per això, Condition Monitoring es limitava als sistemes la fallada dels quals podia provocar enormes costos.

L'escala cada vegada menor dels components microelectrónicos ha eliminat, des de llavors, la necessitat d'un costós cablejat extern. El mòdul d'entrades analògiques X20AI2636 de B&R, per exemple, ve de sèrie amb funcions essencials com un comparador amb histèresi. El mòdul Condition Monitoring X20CM4810 de B&R, que s'està aplicant actualment a clients pilot seleccionats, converteix els senyals de lectura dels sensors d'acceleració a més de 70 valors específics. Això permet supervisar fins i tot els patrons d'oscil·lació més complexos en un únic canal.

Els desenvolupadors poden configurar fàcilment quins factors han de supervisar-se en Automation Studio de B&R, sense requerir grans coneixements de les funcions matemàtiques, la qual cosa resol molts dels problemes en matèria de programari i interfícies. Durant el funcionament, els valors significatius s'envien a la CPU del sistema a través de Powerlink i després es poden utilitzar directament al programari d'aplicació. “Per primera vegada, els fabricants de maquinària són capaces d'oferir Condition Monitoring no com una opció d'alt nivell, sinó com una característica estàndard completament integrada”, afirma Paulin. “Com a resultat, poden donar als seus clients garanties de disponibilitat amb un risc atribuït considerablement menor”.

Els operaris de la màquina també poden beneficiar-se de la integració de Condition Monitoring amb els sistemes de logística interna de l'empresa. Quan la màquina identifica la necessitat de manteniment, per exemple, es pot enviar automàticament un recordatori al departament de manteniment o compres amb les peces requerides. Això evita que es desatenguin comandes o que s'assignin de forma incorrecta i garanteix la disponibilitat de la peça correcta al moment necessari, sense haver de mantenir un gran estoc in situ.

Però el manteniment no és l'única àrea on s'obren noves possibilitats pel fet de disposar de dades de condició processats prèviament en temps real. Les dades de condició registrats també es poden enviar al programari d'automatització per obtenir una funcionalitat addicional. “Això permet ajustar la velocitat amb l'objectiu de perllongar el temps abans del manteniment, per exemple, o per compensar la folgança o els retards de commutació, i poder mantenir unes condicions de funcionament òptimes”, explica Eder. “Aquest tipus de funcionament adaptatiu pot contribuir encara més a una major disponibilitat i a una vida útil més llarga, la qual cosa, en definitiva, representa una utilització més eficient dels recursos i uns costos unitaris inferiors”.