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基于IIOT的预测性维护的最佳实践

现代化的FDT技术推动控制系统和设备供应商之间的合作,提供基于云的监控,以提高资产可靠性。

由格伦苏尔茨 2021年9月27日
提供:FDT集团

对于当今的工业组织来说,有效的工厂和工厂维护计划对于确保关键设备的可靠性和可用性至关重要,同时将成本和运营中断降至最低。

作为资产管理战略的一部分,FDT集团长期致力于推动通用网络和设备集成,创新自动化架构连接和通信的方式。该组织的最新技术发展将其集成标准转变为信息交换平台。

这为以流程为中心的设备提供了基于云的资产监控,并为实施基于工业物联网(IIoT)的预测性维护提供了灵活的解决方案,可降低支持成本,提高资产可靠性,并为现场维护人员提供有用的信息。

平衡

工业设施的所有者/经营者努力在降低成本和提高资产可用性之间保持平衡。有效的资产管理在确保保持这种平衡方面起着关键作用-使公司能够遵守法规,避免与不必要的维护相关的成本,并避免无计划的停机时间

工业物联网和工业4.0计划是工业自动化领域最重要的趋势之一,使制造商能够扩展其状态监控和资产完整性管理的能力。预测性维护在很大程度上依赖于工业物联网(IIoT),它将物理指标数字化,使人对人、人对机和机器之间的连接能够进行智能数据分析。

图1:FDT服务器架构提供了全面集成和安全数据交换和访问的自由。提供:FDT集团

图1:FDT服务器架构提供了全面集成和安全数据交换和访问的自由。提供:FDT集团

智能传感器可以用于监控设备的未决故障,并在需要服务活动时提供通知,而不是执行例行的、基于日历的检查和部件更换。预测性维护工具检查异常情况,当安全操作极限被突破时触发工作指令。

德勤的一项研究发现,基于工物联网的预测性维护解决方案有望将工厂设备维护成本降低40%。预测性维护还可以通过14%降低安全,健康,环境和质量风险和20%延长老化资产的使用寿命,根据普华永道

当预测性维护策略有效工作时,只在需要时对机器进行维护,从而降低与更换相关的部件和劳动力成本。它允许维护和操作人员专注于核心职责,最大限度地减少计划外停机,提高维护效率。

移动解决方案的重要性

为使预见性维护计划取得成功,必须使负责维护工业设备健康和防止资产故障的工厂和工厂工人能够灵活机动,通过计划和执行适当的维护例行程序。

处理老化劳动力和类似老化设备的维护组织需要找到并采取各种机会在吸引和保留最高人才的同时优化性能。

基于物联网的移动解决方案可从智能手机或平板电脑等移动设备访问,可立即了解性能和运行状况问题。它们允许双向数据交换,包括信息显示、数据输入、自动数据收集和文档访问,而技术人员则位于资产所在地。

随着移动软件功能的不断增强和使用的日益方便,移动应用程序的功能也在不断增强,现在提供了增值实用程序,可在工作流程中为工作人员提供帮助。移动设备使工作人员能够在执行所需工作时输入信息和处理工单。这确保了自动化错误检查,提高数据完整性和法规遵从性。

通过移动解决方案,维护技术人员可以更具授权,可以获得资产历史,备件库存,修理指示等。移动性扩展资产管理流程和预测维护策略到行动点,创造了优化工厂和工厂性能的巨大机会。

图2:基于浏览器的植物仪表板允许监视具有NE 107状态符号的所有资产运行状况参数。提供:FDT集团

图2:基于浏览器的植物仪表板允许监视具有NE 107状态符号的所有资产运行状况参数。提供:FDT集团

FDT标准的作用

FDT于1998年首次由FDT集团推出,FDT集团是一个独立的、国际性的、非盈利的行业协会,由领先的工艺和工厂自动化公司组成。FDT是网络和设备工业自动化集成的开放标准,利用IIoT和工业4.0实现企业范围的连接。

最近发布的FDT 3.0标准将通过支持基于FDT的解决方案生态系统来满足IIoT和工业4.0应用程序的需求,从而加速向第四次工业革命的演进过程。该技术的IIoT生态系统支持可扩展、滑到云的解决方案和创新的商业模式具有移动性和远程访问的设备集成优化了流程、混合和离散制造行业的自动化流程和连接性(见图1)。

FDT 3.0为智能工业企业提供了OPC统一架构(OPC UA)的本地集成,以及用于移动应用程序的控制和web服务接口。该技术还采用了强大的安全性,以保护关键的自动化信息和运行数据。FDT 3.0通过多层安全性和利用经过审查的行业标准,如传输层安全(TLS)、web sockets安全(WSS)和超文本传输协议安全(HTTPS),提供了增强的保护。

FDT 3.0标准的一个关键组件是围绕核心服务器构建的FDT服务器,它为广泛的客户端和服务器交互提供了一个中心点。它包括一个OPC UA服务器,提供通过认证的OPC UA客户端访问设备类型管理器(DTM)数据,以及一个web服务器,允许在远程连接、基于浏览器的客户端和其他移动设备(如智能手机、平板电脑和pc)上使用web用户界面。该解决方案还支持使用可提高员工生产力和工厂可用性的应用程序

具有FDT 3.0的Web用户界面(UI)允许在任何浏览器中打开DTM,包括现场人员携带的移动设备。制造商可以使用该技术的标准化移动平台,作为其服务功能的一部分,可以帮助工程师现场解决远程协助问题。

图3:用户友好,基于浏览器,特定于设备的仪表板。提供:FDT集团

图3:用户友好,基于浏览器,特定于设备的仪表板。提供:FDT集团

同时,FDT web services提供了一种标准化的移动访问方法,使用浏览器、应用程序、独立应用程序或任何其他能够通过web套接字进行接口的设备。

随着最新的发展,FDT技术正在动员对工业设施和流程以及特定网络和设备的监控,作为现代资产管理战略的一部分。生命周期监控和预测性维护现在可以通过FDT新的标准化移动界面或通过web浏览器以与分布式控制系统(DCS)、可编程逻辑控制器(PLC)和其他控制资产完全集成。

FDT可以与目前使用的所有工业设备网络通信,无论它们的体系结构如何,并提供了一个抽象级别,因此所有信息都以一致和标准化的方式呈现。

无论网络协议或设备供应商如何,用户都将收到用于预测性维护活动的相同信息。这反过来提供了使用最适合特定操作环境的网络和设备的自由。

使用FDT 3.0解决方案,由于定制的资产视图、更好的诊断和更方便地访问网络和设备信息,预测性维护变得更加强大,有助于减少停机时间并提高维修时间(MTTR)。

用户可以利用从传感器到云安全,无缝的数据交换和询问,实现信息技术/操作技术(IT / OT)的集成的新的水平。对于设备制造商,FDT 3.0兼容的DTM提供适合于目的的诸如由人工智能(AI)驱动深度检查诊断任务的解决方案。

基于FDT 3.0规范的所有DTM符合Namur NE-107推荐,规定操作员需要一个简单而统一的方式,包括仪器状态的过程 - 无论源设备如何 - 支持预测维护策略。DTM是用于查看现场设备健康的应用程序的重要推动因素,然后改善维护工作流程。

在过去,终端用户必须检查DTM以确定需要服务注意或维修的设备。FDT 3.0技术可以从海量数据的角度启动该功能,用户不再需要打开DTM,而是在设备健康状态变化时自动发出警报。

当工厂所在区域出现问题时,可以编写应用程序通知相关人员,允许他们根据有意义的数据执行维护活动。FDT 3.0使得通过OPC UA和移动应用程序来利用资产信息更容易,以满足关键的工厂和工厂维护需求。

通过OPC UA无缝提供相同的资产数据,以便与高级系统(包括SAP等维护管理解决方案)集成,以建立自动化的预测性维护工作流。例如,数据可以帮助根据准确的设备健康状态读数发布工单,从而实现维护depar避免潜在故障并允许在最佳时间执行维修工作的措施。

具有丰富的资产数据套装现在易于暴露,自动化利益相关者可以创建采用人工智能和机器学习的应用来检查机器功能的全部范围。它们还可以使用高级预测来识别和正确的网络和设备性能问题。如果没有FDT提供的标准化,以及其整个企业的丰富数据来源,这些预测解决方案变得更加复杂且难以实施。

图4:综合设备信息和零件列表,准备维护工作订单。提供:FDT集团

图4:综合设备信息和零件列表,准备维护工作订单。提供:FDT集团

主要供应商的前景

工业控制系统和设备的供应商希望抓住IIoT和工业4.0解决方案的新兴机遇。通过采用FDT 3.0标准,他们可以通过基于标准、独立于平台、信息驱动的商业模式,为自动化和工业资产管理的新时代增强产品供应。

据过程自动化解决方案的主要全球供应商横河公司的高级经理Suriya Selvaraj称,FDT 3.0为控制系统供应商和设备供应商提供了自由,使他们能够共同提供真正的集成解决方案。Selvaraj说:“现在有许多工具可用于资产管理和预测性维护,但在大多数情况下,它们在整个供应商社区中没有充分集成。”。“我相信FDT 3.0带来了一种平衡,通过使用OPC UA接口和其他开放平台,控制系统供应商和设备供应商可以为其客户提供紧密集成的解决方案。

“借助FDT 3.0强大的信息模型,工业自动化行业可以提供一个支持IT/OT融合的集成解决方案。信息模型使设备供应商能够超越特定规则,不受某些定义的接口、数学公式和设备参数的限制。通过其他技术供应商在对其设备进行更改之前必须等待规范更新。另一方面,FDT仅定义互操作性机制,而不是实现功能所需的每个单独步骤。它允许设备供应商在电子设备描述(EDD)中公开参数,从而提供了两个方面的最佳效果,同时读取或写入任何其他所需参数。他们可以通过FDT的通用DTM接口公开他们选择的参数。”

Selvaraj说:“FDT技术为控制系统和设备供应商提供了动力,以平等的基础上合作,解决终端客户的问题。这种方法保护了单个供应商的专有技术,同时从商业角度提供了最佳价值。”

工业和环境机械的领先供应商福斯全球数字技术经理Ed Silva认为FDT 3.0是工业自动化行业的游戏规则改变者(见图2和图3)。他说,“工业组织的重点正在演变。他们迫切需要增加正常运行时间并确保稳定运行。唯一的方法是确定设备的运行情况,并在故障导致计划外停机之前预测故障。然而,随着经验丰富的人员退休,工厂运营公司必须找到方法o利用技术使新一代工人在操作和维护策略方面跟上进度。”

“在当前的商业环境中,生产设施正在寻求远程监控其资产,在设备故障发生之前预测设备故障,并采取预防措施避免中断。公司希望在不进行重大基础设施更改的情况下实现IIoT和预测分析的全部好处[见图4]

“最新的行业趋势围绕着高级数据分析、数字双胞胎和云计算。FDT 3.0标准通过提供网络和设备信息来支持这些解决方案,从而实现更好的诊断和预测分析。该技术提供了一种工具,不仅可以监控和预测资产运行状况,还可以远程配置和管理资产,实现最高的可靠性。”

席尔瓦说,,“从我的角度来看,FDT IIoT解决方案有两个方面:预测和诊断方面,通过OPC UA服务器以供应商不可知的方式使用现场设备的数据;配置和校准方面,使用DTM/web服务器/浏览器允许远程执行诊断签名和配置无需技术人员在场,即可轻松安装阀门和其他设备。借助FDT服务器,云中的资产数据现在可用于趋势分析和预测分析,以避免故障。”

Silva表示,Flowserve即将推出IIoT服务套件,帮助生产设施远程监控资产,提前预测设备故障,并采取预防措施,避免业务中断。新平台支持任何流量控制设备,无论制造商如何,为企业打开了大门,无需重大基础设施更改,就可以快速实现工业物联网和预测分析的全部好处。

FDT3.0技术的好处

作为一种开放的、独立于平台的标准,FDT 3.0将使运营具有各种自动化系统和设备阵列(或品牌)的工业设施的公司受益。它支持需要跨平台统一访问现场设备的实时监控和预测性维护应用。

该技术还支持企业控制,因此单个云实例可以处理多个设施,以降低成本、最小化开销并集中管理任务。

利用最新的FDT技术开发,可以自动为传输到基于云的应用程序的现场设备数据和信息。这铺平了道路,以实现为基于云的应用状态监测功能的方式 - 独立的自动化系统。也可以使用导出功能传输收集的数据,以便在企业资产管理或基于云的条件监控系统中进行进一步处理。

FDT 3.0解决方案将使工厂和工厂实现重要的效益,例如:

  • 通过真正的开放技术降低总拥有成本。
  • 强大的设备配置、调试和诊断支持。
  • 简化工程,提高生产率。
  • 减少停机时间(没有更浪费的维护)。
  • 预测性设备维护方法有助于在问题变得严重之前识别问题。

展望未来,通过通用的FDT 3.0平台将为资产管理的机会作为一种服务,与服务提供商完全管理的云环境,并实现基于用户和资产数的可变成本模型来进行覆盖。通过集中位置提供的分析,将通过综合资产监控仪表板支持此功能。

展望未来

FDT集团的技术,如通过其FDT 3.0标准先进,把握关键,以监测关键设备和工厂操作,以减少与设施维护和安装智能设备相关的成本。该技术使网络和设备数据可在需要时提供,提供重要的性能信息,以支持预测维护和运营卓越策略。

格伦•舒尔茨他是公司的总经理FDT集团,CFE媒体内容合作伙伴。


格伦•舒尔茨
作者简介:格伦·舒尔茨,FDT集团董事总经理
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