Industrial Internet of Things: övervakning - bästa sättet att börja med digitalisering

Appstyrd uppvärmning, smarta klockor med integrerade pulsmätare och nätverksanslutna bilar är bara några exempel på de nu vanliga Internet of Things-apparna (IoT) i konsumentsegmentet. Nya appar på detta område introduceras ständigt för allmänheten, men det förekommer även andra digitala revolutioner i tusentals fabriker, industriella anläggningar och produktionscentra runt om i världen – de är visserligen tysta, men deras inverkan är lika betydelsefull.

Även om självlärande produktionsprocesser, smarta logistiksystem och självstyrande anläggningar kan låta som science fiction är de redan verklighet och används i många tillämpningar. Intelligenta system styr redan hela produktionslinjer i så kallade ”smarta fabriker”. Principerna avseende smarta fabriker används dock inte uteslutande på områden som biltillverkning. De tillämpas dessutom på många andra industriella produktionsområden, inom logistik, i kemisk industri och inom prototyputveckling. Till och med inom jordbruket används digitalisering alltmer med den trendiga beteckningen ”smart jordbruk”.

Målsättningarna för smart produktion är tydliga: förbättrad driftseffektivitet, minskade kostnader, större flexibilitet och möjligheten att reagera snabbt och individuellt på förändrade kundkrav, fluktuationer i efterfrågan och externa ramverksförhållanden. När den används korrekt ökar denna typ av produktion ett företags tillväxt, konkurrenskraft och framtida livskraft.

Varför många företag fortfarande tvekar att byta

Varför har inte fler system redan blivit ”smarta” i Tyskland, med tanke på de onekliga fördelarna? En studie utförd av Mechanical Engineering Industry Association1 (VDMA) förklarar:

”Även om många stora företag redan försöker använda digitaliseringens potential för sina verksamhetsmodeller, och har initierat innovationsprocesser, är medelstora företag fortfarande motvilliga. Orsakerna till detta är komplexa och beror delvis på osäkerheter avseende implementeringsstrategier. Det förekommer dessutom oro över investeringens kostnader och risker och vilka potentiella förmåner som kan förväntas.”

Detta innebär med andra ord att de frågor som många medelstora företag ställs inför och orsakar tveksamheter är lätta att förstå:

• Hur kan mitt företag dra fördel av digitalisering och vilka kostnader är inblandade?
• Vad är ett enkelt sätt att komma igång med digitalisering framgångsrikt och vilka åtgärder behöver vi implementera?

Detta till trots är det faktiskt de medelstora företagen som har den största potentialen med avseende på digitalisering. Över 90 % av alla företag i Tyskland är medelstora företag. De står för mer än hälften av det värde som skapas och erbjuder nästan 60 % av alla jobb.2 Och det är inte bara den privata sektorn som behöver göra förändringar – kommuner kan också dra fördel av det.

Många av dessa medelstora företag hoppas att digitalisering kan ge dem förenklade arbetsprocesser, tillväxt i försäljningsintäkter och innovationer inom både produkter och tjänster. Men mycket mer omfattande digitalisering är möjlig. När medelstora företag i Tyskland tillfrågades om deras digitaliseringsnivå, på en skala från ett (mycket låg) till fem (mycket hög), svarade de i genomsnitt med omkring tre.3

Måste en pumpanläggning vara ”smart”? På vilka områden är digitalisering en god idé?

Problemfri hantering av vätskor är ett bra exempel på ett underområde inom industrin där de inledande hindren för digitalisering är mycket låga, men de potentiella fördelarna är så mycket mer lovande.

Pumpar används i olika utföranden och tillämpningar och utgör ofta ryggraden i många industriella processer. Oavsett om de är integrerade direkt i primära processer (t.ex. produktion av drycker eller mejeriprodukter i livsmedelsbranschen, i läkemedelsbranschen osv.) eller i sekundära tillämpningar (t.ex. vätskepumpar för värmeöverföring, vatten- eller kemiska pumpar, i kylkretsar osv.) är pumpar ofta systemkritiska komponenter och funktionsfel i dem kan leda till allvarliga följder.

Det är dock inte bara i klassiska produktionsprocesser som pumpar spelar en avgörande roll. Korrekt fungerande pumpar är också absolut nödvändiga i tillämpningar som VVS (vattenförsörjning, dränering, värme/luftkonditionering/ventilation), energi (kraftverk) och kommunalt vatten och avloppsvatten. Även på dessa områden kan funktionsfel störa den smidiga driften av processer och orsaka allvarliga problem.

I många tillämpningar bidrar digitalisering på ett viktigt sätt till:

• ökning av systemtillgänglighet
• minskning av underhållskostnader via intelligent analys av drift- och statusdata
• ökning av effektiviteten.

Men exakt hur fungerar detta?

Det smarta sättet att komma igång med digitalisering: sensorer utgör grunden

En nästan helt automatisk smart fabrik som tänker och styr på egen hand och levererar maximala prestanda är det ultimata målet för Industry 4.0. Men grunden för sådana avancerade produktionsmiljöer är förvånansvärt enkel och densamma för alla tillämpningar – sensorer! De levererar kontinuerligt alla nödvändiga data via ett stort urval av status- och prestandavärden. Det är endast baserat på sådana digitala sensordata som intelligenta styrsystem kan fatta beslut.

Även för bara några år sedan var dessa typer av sensorer ofullständigt utvecklade, benägna att orsaka fel, dyra och endast tillgängliga för ett litet antal tillämpningar. Nu har situationen dock förändrats fundamentalt. Idag är alla nödvändiga komponenter, dvs. själva sensorerna såväl som anslutna datorsystem, molntjänster och bredbandsanslutningar via mobila nätverk, allmänt tillgängliga för snabba datautbyten. De kan dessutom förvärvas mycket billigt jämfört med tanke på de tillgängliga förmånerna.

En perfekt heltäckande nivå av sensorinstallationer skapar en form av ”digital transparens” som i sin tur erbjuder många olika fördelar:

• Kontinuerlig dataregistrering
• Centraliserad övervakning av alla anslutna komponenter (sparar tid och arbetskraft)
• Integrering av data i befintliga system via gränssnitt
• Analys av data som registreras direkt på utrustning kan utnyttjas för exempelvis förutsägande underhåll.

Förutsägande underhåll: proaktivt agerande ökar effektiviteten

Det är inte nödvändigt att sträcka sig så långt som till en helt automatiserad smart fabrik. Montering av sensorer på några viktiga systemkomponenter (t.ex. pumpar) för kontinuerlig övervakning skapar direkt en hög potential för ökad effektivitet. På området med vätskehantering går vi in i en tid där underhållsstrategierna förändras fundamentalt.

Konceptet med förutsägande underhåll är numera ett utmärkt exempel på hur nätverksanslutna sensorer kan utnyttjas effektivt inom ramen för Industrial Internet of Things. För endast underhållsområdet beräknade en VDMA-studie1 potentiella besparingar på 20–30 % av kostnaderna.

Den grundläggande principen för förutsägande underhåll kan delas upp i tre steg:

1. Kontinuerlig registrering av relevanta pumpstatus- och prestandadata i digital form
2. Överföring och lagring av data i molnet
3. Behandling av insamlade data, t.ex. i form av sannolikhetsberäkningar för specifika händelser och överföring till tjänste- och underhållskoncept

Den avgörande fördelen med förutsägande underhåll: insamlade data gör det möjligt att identifiera pumpens drifttrender, t.ex. ökande vibrationer. Detta möjliggör identifiering av slitage eller överhängande skador i ett tidigt skede och snabbt påbörjande av underhållsarbete – vilket förhindrar att pumpen eller hela systemet slutar fungera.

Denna proaktiva strategi särskiljer förutsägande underhåll tydligt från konventionella reaktiva tillvägagångssätt för underhåll, där reparationsarbete endast utförs när fel faktiskt inträffar. Eftersom konventionella metoder inte förhindrar fel proaktivt kan det i värsta fall leda till långvariga driftstopp. I synnerhet med avseende på pumpar kan detta snabbt leda till allvarliga följder, t.ex. om hela produktionslinjer måste stoppas, hela vattenförsörjningen avbryts, värme- eller kylsystem slutar fungera eller avloppsvatten inte längre kan transporteras bort.

Montering av jämförelsevis billiga sensorer, inklusive perifera system och användning av centraliserad övervakningsprogramvara är en mycket smartare lösning – och ett framtidssäkrat sätt att komma igång med förutsägande underhåll.

Det är enkelt och billigt att komma igång med digital pumpövervakning – exempelvis med KSB Guard. Den smarta övervakningslösningen består av en liten sensorenhet och en överförings- och batterienhet som ansluts enkelt till pumpen. En gateway överför data som har registrerats vid pumpen till molnet och därifrån har du sedan åtkomst till de uppmätta värdena via en app eller en dator. Detta möjliggör enkel åtkomst till alla relevanta pumpstatus- och prestandadata när som helst. Den transparens som tillhandahålls gör det möjligt att planera underhållsarbeten mer exakt, minska stilleståndstider och avsevärt öka installerade pumpars effektivitet. I vår roll som en leverantör av ett komplett sortiment säkerställer KSB att alla pumpar och reservdelar, såväl som förknippade tjänster, fungerar tillsammans på bästa sätt. Det innebär att du kan utnyttja de potentiella besparingar på 20–30 % som VDMA har beräknat för underhållsarbete.

KSB Guard i drift: exempel från olika branscher i praktiken