NI狀態監控方案 發揮智慧系統維護功效 智慧應用 影音
DForum1120
ADI

NI狀態監控方案 發揮智慧系統維護功效

  • DIGITIMES企劃

國家儀器技術行銷工程師 吳維翰
國家儀器技術行銷工程師 吳維翰

邁向工業4.0時代,企業一旦有效運用虛實整合系統(CPS)、工業物聯網乃至大數據分析等相關技術,即可望實現諸多效益,而綜觀如今已被業界廣泛的潛在效益項目,「預防維護」無疑是極具誘因的一環,因為只要做好此項工作,便可防範於未然,有效避免生產線停線狀況,進而提升產能穩定度,背後牽動的商業利益著實巨大。

國家儀器(NI)技術行銷工程師吳維翰認為,在此前提下,舉凡設備狀態監控及預防維護等相關解決方案,肯定是偌大工廠智慧化拼圖當中的亮點所在,因此也為NI鋪陳莫大發揮空間。主要是因為,NI多年來一直是相當活躍的機器狀態監控供應商,始終將振動分析列為主要發展方向,迄今已累積15年以上歷練。

總結來說,NI所能提供的設備狀態監控及預防維護方案,大抵分為三大區塊,一是前端儀器設備,用以採集聲音、振動等訊號,二是中間層的分析法則與函式庫,三是後端呈現工具。吳維翰形容,NI在此部份的產品供應,期初多是組件式的工具型態,方便用戶透過DIY滿足己身需求,既能撙節成本又可掌握技術自主性,惟近年市場對於Turnkey Solution的需求已見提升,所以NI也從善如流,已開始朝著此面向發展。

回顧NI投入狀態監控應用的歷程,係始於2000年,當年第一套產品為階層分析工具包,相隔4年後才陸續推出聲音與振動測量套件,一直到2014年,該公司推出NI InsightCM Enterprise軟體解決方案,標榜適用於線上狀態監控情境,除了有能力擷取與分析感測器資訊外,也可產生告警,並協助維運人員顯示及管理相關數據,還可簡化大量監控系統的部署作業負擔。

設備狀態監控  適用範圍堪稱廣闊

吳維翰進一步解釋,論及設備狀態監控的應用領域,其實相當廣闊,只要內含轉動的機械,無論是發電機、風力渦輪機、鍋爐、壓縮機、鼓風機、泵、馬達、齒輪、變壓器、HVAC、離心機、冷卻塔…等等項目,就算已儘可能運用耐磨材質,終究難以全然避免耗損、壽命告終等問題;早在過去,由於設備狀態監控應用尚不發達,企業別無他法,只能藉由定期保養,來發揮防杜漸之效,然而才剛保養完卻在短時間內失效的悲慘案例屢見不鮮,足見定期保養並非理想方式,唯有透過必要儀器及管理軟體套件,使維運人員能在設備開始出現異狀之際,即能適時加以掌握,繼而展開對應措施,及早排除障礙根源,如此才稱得上是積極有效的做法。

除了定期保養外,製造企業倚重的設備管理措施,即是人工巡檢,看似比起定期保養更為主動積極,然而這般模式仍有其缺點,包括了效率偏低、容易出錯、高風險工作環境有危及人身安全之虞,再加上勞動力日益萎縮,可供調派的巡檢人力捉襟見肘。

吳維翰說,為了解決傳統管理模式的缺失,多數製造企業紛紛亟思推動維護系統的智慧化,過往基於「預先安排的維護」、「突發性維護」的故障排除機制,已轉變為兼具「偵測退化」、「性能預測」、「故障預防」等特質的智慧式機制。

全面性解決方案  實現預測性故障診斷

在此同時,原本為製造企業仰賴的維護技術元素,包括手動操作、獨立式系統,以及有限的資料,分別演變為線上連續監控、整合式系統,以及先進感應。著眼於智慧維護系統蔚為主流,NI遂推出InsightCM Enterprise產品,其為一套高整合度的軟硬體解決方案,可用於線上狀態監控,有助於讓企業在操作與維護設備時,能夠增加對於機械健康狀態的洞察力;細究其蘊含的功能項目,則含括擷取動態和靜態資料、管理資料、分析波形資料、配置和監控節點、視覺化原始資料與結果、使用者認證和安全措施、產生並管理警示,以及與現有IT設備整合。

至於InsightCM Enterprise系統架構,前端有基於NI CompactRIO的狀態監控系統,後端則可銜接企業基礎設施,並擁有資料庫歷史記錄,而在中間的核心層,則包括了兩項關鍵機制,一是InsightCM Server,主要肩負資料分析、系統管理、設備與使用者身份驗證,及資料管理等任務,另一則是InsightCM Data Explorer,負責遠端分析與呈現擷取的資料、即時監控,以及提供標準振動圖等工作。

其中CompactRIO系統本質為週期與事件記錄器,主要是基於NI cRIO-9068,可支援市面上多達75%~80%的設備類型,稱得上是高性價比的多通道部署方案,常用配置情境為馬達泵浦的配電箱,與配電箱之外的加速規、速度計、溫度計、油壓計聯袂運作。譬如中鋼,便利用CompactRIO建構線上監診系統。

InsightCM伺服器內含Enterprise Gateway(用於將資料匯出到外部軟體)、Systems Manager(Web-based的用戶設定工具)兩道機制,為一套運行在Windows Server OS的企業軟體。此外,InsightCM Data Explorer則利用原始數據進行分析,其分析功能包含了方均根(RMS)、峰對峰值、實際峰值、絕對峰值、DC Offset、Crest Factor、積分?微分等不同項目,也兼可支援英制單位與公制單位。