System för automatisk kontroll av maskinhälsa
Ändrade driftförhållanden har lett till en begynnande förslitning i ett lager. Sensorer känner av detta, sensordatan analyseras blixtsnabbt i ett överordnat system som direkt skickar en signal till det automatiserade smörjsystemet som i sin tur trycker i lite extra fett och därmed förlänger lagrets livstid avsevärt. Utopiskt? Nej, det skulle kunna bli verklighet inom bara några år.
Vilken är bakgrunden till den här idén?
- Man kan säga att automatisering och digitalisering av produktionsapparaten på senare år har utvecklats ganska mycket. Underhåll däremot handlar fortfarande mycket om ”smuts under naglarna” i så måtto att det väldigt mycket handlar om manuellt arbete, också när det gäller sådant som diagnostik och metoder för prognoser, prediktering och så vidare, säger Al-Najjar och fortsätter:
- Inte minst inom det vi kallar Industri 4.0 ökar kraven på digitalisering och automatisering av produktionssystem, bland annat för att få bättre produktionsflöden, lägre kostnader och ökad konkurrenskraft. Ett av verktygen, ett mycket viktigt sådant, för att åstadkomma detta och säkerställa produktionen är underhåll. Det blir då helt enkelt lite onaturligt att allt i produktionen går fullautomatiserat, samtidigt som underhållet fortfarande handlar om att springa hit och dit i anläggningen för att bekämpa olika stopp och problem. Jag tror helt enkelt inte att det är möjligt att nå de mål som satts upp inom ramen för Industri 4.0 om man inte har underhåll med som ett medel för att vidmakthålla maskinernas tekniska specifikationer. Det är bakgrunden ur en teknisk synvinkel.
Sedan finns ju också den ekonomiska aspekten.
- Vi vet ju att miljarder kronor förloras i tillverkande företag som en följd av haverier, oplanerade/onödiga stopp samt andra störningar som påverkar produktion och planering. Oförmåga att uppfylla leveranstider och/eller kvalitetskrav kan innebära både förlorade marknadsandelar och högre produktionskostnader. Längre stopptid är lika med kortare produktionstid vilket ger mindre produktion, lägre produktivitet och lägre intäkter, konstaterar Basim Al-Najjar sakligt.
Den minnesgode läsare känner säkert igen systemet Smart e-MDSS, ett system för prediktering av skadeutveckling som mycket snabbt kan analysera och diagnosticera stora mängder sensordata. Basim Al-Najjar ligger bakom det systemet och dess algoritmer och sedan några år är systemet kommersialiserat i företaget E-Maintenance.
- För att kunna driva de här idéerna vidare tänker jag mig att använda Smart e-MDSS som utgångspunkt samt komplettera detta med en del saker. Idén kan liknas vid hur vi hanterar människors hälsa. Det är ju inte så att vi åker till sjukhus och så kollar läkaren igenom alla organ för att därefter konstaterat att exempelvis höger njure slutat fungera och därför bör bytas ut. Istället reagerar vi ju på symtom, det kan vara smärtor eller feber till exempel, och det är dessa läkaren letar efter och kollar upp. Kroppen har väldigt många sensorer som överför information till hjärnan via nervsystemet. Med hjälp av medicinsk kunskap och erfarenhet kan läkarna diagnosticera, prediktera och sedan medicinera, säger Al-Najjar och fortsätter:
- Tanken är att skapa ett liknande system för roterande maskiner, som ska kunna ”klistras” på dessa oavsett vilken typ av roterande utrustning det rör sig om, oavsett vilken bransch det rör sig om och oavsett vilken geografisk del av världen utrustningen finns i, så länge som det kan vara digitaliserat och kopplat via molnlösningar.
Nu är det kanske inte genomförbart att ta fram ett koncept som löser alla sådana här problem på en gång.
- Inledningsvis har jag försökt fokusera på de åtgärder som underhåll kan genomföra beroende på typ av stopp. Det finns exempelvis gott om svåråtkomliga områden i industrianläggningar, där det kan sitta en smörjpunkt som det då och då behöver läggas lite mer fett i. Man måste då veta hur mycket fett som behövs och det hela går lite på känsla. Man pumpar i fett och tänker sedan att det ska räcka si eller så lång tid. Men, fettet kan förbrukas mycket snabbare än tänkt på grund av variationer i belastning, hastighet, temperatur eller något annat. Det kan också handla om rena riskområden, till exempel radioaktiv miljö, eller utrustning på långt avstånd som vindkraftverk. För att kunna vidmakthålla hög kvalitet på samtliga dessa, så måste man samla all tänkbar information. Inte genom att bara mäta ibland, utan genom att mäta konstant och snabbt kunna analysera, diagnosticera, prognosticera, beskriva vad som behöver göras och sedan skicka feedback direkt, säger Basim Al-Najjar.
Projektets syfte var att utveckla en modell eller teknik för att digitalisera och automatisera hela begreppet ”tillståndsbaserat underhåll”.
- Det är min erfarenhet att TBU är den bästa metodiken att använda för att kunna reagera utifrån verkliga behov. Det var bland annat därför som Vibrationsteknik och Assalub var med i projektet, med sina väl beprövade lösningar och långa erfarenhet, säger Al-Najjar och fortsätter:
- Vi kom fram till en konceptuell modell för ett sådant här system som jag menar skulle kunna gå att förverkliga på ungefär två år. På den tiden skulle en första prototyp kunna tas fram och vara klar för tester och uppkopplingar i moln av flera olika maskiner på olika platser i världen.
Allt är alltså tillståndsbaserat och man bestämmer på förhand vilken typ av data som ska användas.
- Denna samlas in via sensorer (exempelvis vibration, stötpuls, temperatur, tryck, hastighet med flera) och skickas till en server. Datan analyseras, diagnosticeras, utvecklingen av tillståndet predikteras och sedan skickas automatiskt en arbetsorder till ”hjärnans förlängda arm” för att genomföra vissa åtgärder. Någon form av aktuator behövs, till exempel för att trycka i fett i en smörjpunkt. Åtgärden genomförs automatiskt och detta rapporteras sedan tillbaka till systemet. Ett annat exempel kan gälla ett centralsmort, oljesmort lager i exempelvis en turbin vars temperatur ökar. Med ett sådant här system kan smörjoljeflödet justeras så att temperaturen går ner utan att man behöver vänta på att detta ska avspeglas i kontrollrummet och att en operatör ska skicka en ny signal om att något behöver åtgärdas. Förslitning kan ske mycket snabbare om temperaturen ökar, så det här systemet skulle kunna betyda mycket för livslängden, säger Basim Al-Najjar.
Samtidigt finns det förstås många underhållsåtgärder som inte går att automatisera.
- Det är riktigt, men ett sådant här system kan ändå lokalisera i vilka maskiner och enheter skador föreligger, samt föreslå åtgärder och när dessa senast bör utföras. Med den informationen planeras åtgärderna sedan in och utförss på konventionellt sätt. Sammantaget blir det lättare att optimera underhållet tillsammans med produktion och produktionslogistik och inte minst på ekonomisk basis. Därmed minskar sannolikheten att ett haveri eller onödigt stopp inträffar, konstaterar Basim Al-Najjar.
Som framgått krävs inte speciellt mycket utveckling av ny teknik för att göra verklighet av ett sådant här system.
- Det handlar mer om att applicera teknik som redan är känd och finns. Men en del forskning, uppdateringar och utveckling kommer att krävas förstås. Det kommer då att handla mer om produktutveckling och en relativt liten andel forskning kan man säga. Bland annat därför tror jag att det inte skulle krävas mer än ca två års tid för att få fram en lösning som fungerar, säger Basim Al-Najjar.
När kan vi då få se en sådan presenteras?
- Det beror förstås på om och hur den vidare finansieringen av utvecklingen kommer på plats. Vi har haft diskussioner med Vinnova och Teknikföretagen och vi tror att det kommer att lanseras en ny utlysning som kompletterar den tidigare. Där kommer det dock att krävas lite större konstellationer och jag har haft en del inledande diskussioner med Chalmers som haft andra projekt i samma program. Där fanns även intressanta projekt från Högskolan Väst och jag tror att tre till fyra sådana projekt vars fortsättning sammanförs kan bilda en lämplig konstellation för att kunna få finansiering till nästa steg, att utveckla ett system som sträcker sig mer mot verkliga sammanhang, avslutar Basim Al-Najjar.
Peter Olofsson