توسعه سخت افزاری و نرم افزاری، تعمیرات پیشگیرانه را آسان تر و کم هزینه تر می کند، نیاز به انبار کردن قطعات یدکی را کاهش می دهد، و از بروز خطاهای پیش بینی نشده در تجهیزات جلوگیری می کند.
همگام با رشد فزآینده اتوماسیون در دنیای پیرامون ما، سامانه های کنترل نوین، مهندسان را قادر ساخته اند تا وظایف حیاتی تری را از یک مکان واحد انجام دهند. سامانه کنترلی که به درستی طراحی و پیاده سازی شده است می تواند تأثیر بسزایی بر بهره وری و نگهداری و تعمیرات داشته و در نهایت سودآوری کلی صنایع را بهبود بخشد. به همین دلیل Automation.com تصمیم گرفته با همکاری چندین فرد پیشرو و صاحب نظر صنعتی مجموعه مقالاتی را پیرامون آخرین پیشرفت ها و دستاوردهای دنیای کنترل و ابزار دقیق تدوین نماید و بدین طریق اطلاعات علاقمندان و متخصصان این حوزه را به روز نماید.
چه شما با این سامانه ها در یک کارگاه صنعتی کار می کنید و چه کارخانه ای پر از سامانه های کنترل خودکار را مدیریت می نمایید، این مقالات منبعی مملو از اطلاعات را درباره آخرین دستاوردها و راهبردهای بهینه سازی در فناوری سامانه کنترل برای شما فراهم می آورد تا شما را به بالاترین ظرفیت بهره وری برساند.
مقاله ای که در ادامه تقدیم خوانندگان صنعت هوشمند شده است ترجمه مقاله ای از مجموعه مقالات پیش اشاره است که به قلم جان دیتز ، از مدیران شرکت اندرس هازر به رشته تحریر درآمده است.
ابزار دقیق نوین و راهبردهای نگهداری و تعمیرات مربوط به آن، نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه را برای پلنت های فرآیندی بسیار آسان تر می سازد. توقف های فرآیندی ناشی از خطای ابزار دقیق را حذف می کند و در زمان و پول شما با اجتناب از فعالیت های نگهداری و تعمیرات غیر ضروری صرفه جویی به عمل می آورد.
برخی سازندگان و تأمین کنندگان ابزار دقیق اکنون با ارایه قابلیت ها و خدماتی به کاربران نهایی کمک می کنند از طریق عیب یابی بر خط، مدیریت ادوات، برنامه زمان بندی شده برای وظایف نگهداری و تعمیرات، و هشدارهای خودکار به هنگام وقوع مشکل، عملیات نگهداری و تعمیرات خود را مدیریت نمایند.
شکل 1. ابزار دقیق نوین عیب یابی و اطلاعات وضعیت را فراهم می کند و نرم افزار ویژه و اختصاصی کمک می کند تا بخش نگهداری و تعمیرات آن را برای تعمیرات پیشگیرانه به کار گیرد
این مقاله توضیح می دهد که چگونه کاربران نهایی می توانند از این فناوری ها در راستای تسهیل نگهداری و تعمیرات بهره برداری کنند، هزینه ها را پایین بیاورند، انبار قطعات را کاهش دهند، و از خطاهای پیش بینی نشده تجهیزات جلوگیری به عمل آورند.
ابزاردقیق خودعیب یاب
انواع هوشمند ابزار دقیق فرآیندی سال هاست که در دسترس هستند تا اطلاعات حیاتی برای نگهداری و تعمیرات فراهم کنند. برای مثال، ادوات mA HART 4-20 از سال 1980 در صنعت حضور داشته اند. پروتکل HART 35 تا 40 پارامتر دیجیتال را روی سیگنال mA 4-20 سوار می کند، که می تواند وضعیت ادوات، هشدارهای عیب یابی، پارامترهای پیکربندی، و غیره را در برگیرد. ابزار دقیق از نوع فیلدباس (شبکه ای صنعتی از تجهیزات ابزار دقیق گسترده در فیلد) بسیاری از همان اطلاعات را از طریق پروتکل های ارتباطی نظیر EtherNet/IP و Profibus PA فراهم می آورد.
در ضمن، بیش از 60% تجهیزات ابزار دقیق تنها برای اندازه گیری متغیرهای اولیه فرآیندی به کار می روند. داده های وضعیت و عیب یابی نوعاً کلی توسط سامانه کنترل نادیده انگاشته می شوند. تکنسین های نگهداری و تعمیرات اغلب باید به این داده ها توسط ادوات دستی قابل حمل دسترسی پیدا کنند که به ابزار دقیق متصل می گردد. نبود درک، آموزش و نرم افزار مفید برای پردازش داده ها ممکن است بخش نگهداری و تعمیرات را از بهره مندی کافی از این قابلیت ها به عنوان یک امتیاز محروم کند.
برخی سازندگان بزرگ ابزار دقیق این مشکل را شناسایی کرده و در جهت رفع آن راه زیادی را پیش رفته اند تا فلومترها و سایر ادوات را به عیب یابی سرخود ، اطلاعات وضعیت و سایر پارامترهای ثانویه مورد نیاز کارکنان نگهداری و تعمیرات مجهز کنند و نرم افزارهای لازم را فراهم کرده اند تا همه این داده ها را به آسانی در دسترس و مفید سازند.
برای مثال، فلومترهایی از E&H نوعاً به فناوری تپش قلب مجهز هستند که دارایی عظیمی از اطلاعات وضعیت و عیب یابی فراهم می آورد، و کنش هایی حیاتی نظیر پایش وضعیت و راستی آزمایی برخط ایجاد می کند.
پایش وضعیت، تشخیص می دهد که آیا عملکرد اندازه گیری یا صحت فلومتر از بین رفته است یا نه. مقادیر پایش به یک سامانه پایش وضعیت خارجی، نظیر نرم افزار مبتنی بر رایانه FieldCare فرستاده می شود. FieldCare می تواند برای شناسایی و ترسیم روندها و نمودارهای مقادیر اندازه گیری شده ثانویه به کار رود، و روابط میان پارامترهای مجزا را ارزیابی نماید.
ملزومات و نیازمندی های قانونی ممکن است ایجاب نماید که فلومترها یا سایر تجهیزات ابزار دقیق به تناوب کالیبره شوند. این امر به طور معمول با جدا کردن فلومتر از فرآیند و انتقال آن به یک آزمایشگاه فلو یا تأسیسات کالیبراسیون ، و مقایسه کمی آن نسبت به یک استاندارد قابل پیگیرد انجام می پذیرد.
با ابزار دقیق نوین، فرستنده الکترونیکی فلومتر دائماً یک ارزیابی کیفی انجام می دهد تا عناصر مربوطه ای که روی کارکرد تجهیز و صحت عملکرد آن تأثیر دارند، مورد وارسی قرار گیرند. این تأیید می کند و می تواند با راستی آزمایی ای مکتوب گردد که هیچ یک از عناصر فلومتر از محدوده قابل تحمل کالیبراسیون اصلی خارج نشده باشد. اگر بشود تناوب کالیبراسیون فلومتر را طولانی کرد، این امر صرفه جویی عظیمی در کار کارگری و توقف فرآیند را به ارمغان خواهد آورد.
مدیریت نگهداری و تعمیرات
پردازش تمامی داده های وضعیت و عیب یابی اغلب یک مسأله محسوب می گردد. برای مثال، یک مجتمع شیمیایی در Gendorf آلمان، بیش از 4000 ابزار دقیق دارد که پارامترهای سطح، جریان، دما، فشار و سایر پارامترها را اندازه می گیرند. با در نظر گرفتن سامانه های کنترل که تمامی اطلاعات عیب یابی را از 4000 تجهیز می خوانند، تحلیل می کنند، و دستوراتی را به بخش تعمیرات صادر می کنند، ممکن است یک مسأله دلهره آور برای برنامه نویسان سامانه کنترل یکپارچه به شمار آید. این امر همچنین ممکن است سامانه کنترل را با داده های بی ربط به وظیفه اولیه آن که همان کنترل بی درنگ فرآیند است، متحمل فشار مضاعف نماید.
در عوض، شرکتی نظیر E&H، بسته های نرم افزاری ویژه ای توسعه داده است که تمامی این کارها را انجام می دهد. بسته ها به دو دسته اساسی تقسیم می شوند: برنامه های مدیریت ابزار دقیق، که اطلاعات ابزار دقیق را به صورت بی درنگ تحلیل و پردازش می نمایند؛ و نرم افزار مدیریت دارایی که هر تجهیز ابزار دقیق را در پلنت رهگیری می کند و داده های حیاتی، نظیر کتابچه های راهنما و فهرست های قطعات را ذخیره می سازد.
برنامه های مدیریت ابزار دقیق چند عمل را انجام می دهد تا به بخش تعمیرات کمک کند، که عبارتند از:
- پیکربندی: به کارکنان تعمیرات ها کمک می کند تا ابزار دقیق های جدید را حین نصب اولیه یا هنگام تعویض یک تجهیز موجود پیکربندی نمایند.
- پایش وضعیت: همانطور که در بالا مطرح شد، برای تحلیل داده های بی درنگ دریافتی از ابزار دقیق به کار می رود، در پی مشکلات می گردد، و بخش تعمیرات را هنگامی که ادواتی نیاز به توجه پیش از وقوع خطا داشته باشد، مطلع می سازد.
- مدیریت چرخه عمر: کل چرخه عمر یک وسیله را از پیکربندی اولیه تا تنظیمات و تعمیرات ردگیری می کند، و اطلاعاتی را برای ممیزی و مقررات ایمنی فراهم می آورد.
در حالی که یک سازنده مشخص ابزار دقیق می تواند اطلاعاتی برای ابزار دقیق خود تدارک ببیند، در مورد کلیه ابزار دقیق دیگر در یک پلنت از سازندگان مختلف چطور؟ خوشبختانه، استانداردسازی در صنف ابزار دقیق این اطلاعات را قابل دسترس می سازد.
توصیف وسیله، زبان شرح ارتقاء یافته وسیله، مدیر نوع تجهیز و HART و فایل های پیکربندی فیلدباس از تمامی سازندگان در دسترس هستند، می توانند به آسانی از تارنماهای گوناگون قابل دستیابی باشند، و سپس به برنامه مدیریت ابزار دقیق بارگذاری گردند.
بنابراین، یک برنامه شبیه نرم افزار FieldCare نه تنها درباره ابزار دقیق خود اطلاعاتی دارد، بلکه بیش از هزاران ابزار دقیق و آنالایزرهای فرآیندی را از سایر سازندگان پوشش می دهد.
رهگیری
هنگامی که یک مجتمع هزاران ابزار دقیق داشته باشد، رهگیری کتابچه ها، فهرست های قطعات، گزارشات ممیزی، برنامه زمان بندی تعمیرات و سایر اطلاعات می تواند تبدیل به یک کابوس گردد. یک برنامه مدیریت دارایی همه این اطلاعات را گردآوری می نماید، دیجیتال می کند، و برای کارکنان تعمیرات از طریق وسیله های دستی (شکل 2) قابل دسترس می سازد.
شکل 2. برنامه مدیریت دارایی کتابچه های راهنما، فهرست های قطعات و سایر اطلاعات را روی دستگاه قابل حمل نظیر Field Xpert SMT70 فراهم می آورد.
یک برنامه مدیریت دارایی به طور کلی موارد زیر را ایجاد می کند:
- کتابچه های راهنمای ابزار دقیق: کتابچه های نوین به شکل دیجیتال در دسترس هستند و به سادگی روی پایگاه داده بارگذاری می گردند؛ کتابچه های قدیمی کاغذی را می شود اسکن کرد.
- فهرست های قطعات: درست شبیه کتابچه ها، فهرست های قطعات را نیز می شود بارگذاری یا اسکن نمود.
- تطابق: نرم افزار کلیه فعالیت های ابزاردقیق را ردگیری می کند که شامل تنظیمات، صحت سنجی ها و تعمیرات انجام شده جهت برآورده کردن آیین نامه های گوناگون صنعتی و دولتی می باشد.
- مدرک سازی و گزارشات: نرم افزار می تواند گزارشات ممیزی و مقرراتی را تولید نماید که استانداردهای دولت و صنعت را پوشش می دهد.
- مدیریت تعمیرات: هنگامی که ابزار دقیق نیاز به رسیدگی، تنظیم شدن یا صحت سنجی دارد، تخمین می زند و به کارکنان تعمیرات اطلاع رسانی می کند.
- ارتباطات: نرم افزار می تواند داده ها را با سایر برنامه ها، تاریخچه ها، صفحات گسترده (فایل های اکسل و مشابه آن) مربوط به مدیریت تعمیرات به اشتراک بگذارد.
تمامی این اطلاعات را می شود روی تارنما یا در ابر مجازی (خدمات ابر) قرار داد، جایی که از یک ایستگاه کاری رایانه ای (شکل 3) یا روی یک دستگاه قابل حمل در دسترس باشد.
شکل 3. داده های ابزار دقیق از نرم افزار مدیریت دارایی نظیر پورتال W@M می تواند از ایستگاه های کاری رایانه ای یا تجهیزات دستی حمل شدنی قابل دستیابی باشد.
آغاز به کار
بسیاری از پلنت ها با توجه به زیربنای نصب شده ابزار دقیق و آنالایزرهای فرآیندی اطلاعات کافی ندارند، و به مرور زمان که پلنت ها دستخوش تغییرات و اصلاحات می شوند و ابزار دقیق تغییر می کند، شرایط بدتر می شود.
یکی از بهترین راه ها برای پرداختن به این معضل این است که یک برنامه ی مدیریت تعمیرات پیاده سازی گردد. برای مثال، E&H قادر است یک تحلیل از وسیله های نصب شده انجام دهد که شامل موارد زیر است:
- موجودی ابزاردقیق: که کلیه وسیله های موجود در سایت را پیدا می کند و در فهرست می آورد تا شفافیت بیشتری را بدون توجه به سازنده، ایجاد نماید.
- ارزیابی حساسیت و تعمیرپذیری تجهیز: که نقاط اندازه گیری بحرانی و قابلیت تعمیر شدن آن را تعریف و طبقه بندی می نماید تا تضمین نماید که وظایف را می شود به راحتی و به شکلی اثربخش انجام داد.
- توصیه راهبرد مناسب تعمیرات: که فعالیت های فعلی تعمیرات را ارزیابی می نماید و بهبودهایی را توصیه می کند تا بتوان به یک برنامه ی تعدیل یافته تعمیراتی دست یافت.
- شناسایی تجهیزات از رده خارج: که شامل یک طرح انتقال جهت به روزرسانی پلنت می باشد.
- کاهش پیچیدگی: که توصیه هایی را دربرمی گیرد تا تجهیزات ابزاردقیق استاندارد شوند و لوازم یدکی به کمترین میزان کاهش یابند.
در تکمیل ارزیابی، به توصیه هایی همراه با اطلاعات کلیدی ارایه خواهد شد تا تصمیم گیری مربوطه را با توجه به بهبودهای تعمیرات و کیفیت، مدیریت از رده خارج شده ها و لوازم یدکی مرتبط با ادوات نصب شده مورد بحث هموار سازد. اگر پلنت موافق باشد، پروژه با پیاده سازی برنامه جدید تعمیرات در قالب یک توافق نامه خدماتی آغاز می گردد. داده های تشریح کننده هر وسیله در پایگاه داده وارد می شود و به مرور زمان نگهداری می گردد تا کاربر را قادر سازد تا دائماً به اطلاعات به روز در هر زمانی و از هر مکانی دسترسی داشته باشد.
همانگونه که در بالا عنوان شد، نرم افزار ممکن است از قبل دارای بیشتر داده های مورد نیاز از جمله پرونده های DD و DTM، کتابچه ها و غیره باشد. در برخی موارد، کتابچه ها و فهرست های قطعات قدیمی ممکن است لازم باشد که پیدا شده و با دستگاه دستی قابل حمل اسکن شوند. سرانجام، پایگاه داده گردآوری و انباشته خواهد شد.
به محض این که داده ثبت شد، یک ارتباط با سامانه کنترل برقرار می گردد. برنامه تصویری امکان می دهد تا پلنت به سرعت یک وسیله اندازه گیری را که نیازمند سرکشی و وارسی است، شناسایی کند. سپس اطلاعات ضروری را می شود به سرعت به دست آورد، که شامل کتابچه های عملیاتی درست، مشخصات سفارش خرید، گزارشات تعمیرات، راه اندازهای نرم افزاری و لوازم یدکی می باشد.
در گذشته، مدارک و مستندات و مکتوبات از جمله گزارشات تنظیمات باید اسکن شده و دستی پر می شد. امروزه، این اطلاعات هر جا و هر زمان که لازم باشد، در اختیار است. اکنون پلنت ها قادرند تا هر یک از ادوات شان را شناسایی نمایند و فوراً در صورت وقوع کارکرد غلط واکنش نشان دهند.
پی ریزی اولیه یک سامانه مدیریت ابزاردقیق می تواند یک تکلیف دلهره آور باشد، اما سازندگان و تأمین کنندگان قادر خواهند بود تا کمک لازم را تدارک ببینند و در اختیار مشتریان خود قرار دهند.
منبع:
Advancing Automation;
Automation.com; October 2018