Algemeen

Bewaking machines met virtuele sensoren

Gorenje Group test met virtuele sensoren in de mal
Specialisten installeren bij Gorenje virtuele sensoren in de mal van een persmachine (foto: Gorenje Group)

‘Industrie 4.0’ belooft machines die door ingebouwde IT intelligent zijn en meedenken. Het scenario van installaties die zichzelf onderhouden is dichterbij gekomen. Binnen het project iMAIN is een technologie ontstaan, die het mogelijk maakt om machines met de computer in Real Time met hoge nauwkeurigheid te bewaken.

Persen worden zwaar belast en dat gedurende lange tijd. Bij het persen van onderdelen voor auto’s, wasmachines of koelkasten ontstaan soms krachten van meer dan 1000 ton. 100.000 persbewegingen en vaak meer tijdens de levensduur komen vaak voor. Als de machine uitvalt, is de schade groot. Vaak zit de machine ook in een procesketen, waardoor de hele productie stilvalt als één machine uitvalt.

Afhankelijk van de schade kan het wel tot een maand duren en kost het de onderneming duizenden euro’s. Als men vroegtijdig zou weten, wanneer een installatie uitvalt of wanneer componenten breken, kan de onderneming exact plannen wanneer de machines onderhoud nodig hebben en wanneer componenten moeten worden vervangen. Zo is inplannen in de productie mogelijk.

Virtuele sensoren maken de echte bijna overbodig

Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz werken aan deze veranderingen: de machine moet in de toekomst precies weten, dat er een probleem is en waar dit voorkomt. In het EU project iMAIN (www.imain-project.eu) hebben de wetenschappers prototypes van een technologie ontwikkeld, die het mogelijk maakt om een voorspelling te doen over het moment, waarop een installatie of een component op korte termijn uitvalt of breekt. Kern van deze technologie zijn virtuele sensoren. Deze worden door computergestuurde simulatiemodellen van de machine ondersteund en gevoed door de echte sensoren met informatie over de optredende spanningen in de aparte componenten.

“Met behulp van wiskundige modellen en een paar echte geïnstalleerde sensoren is men in staat om een scenario van de complete machine in Real Time nauwkeurig te simuleren. “Hierdoor ontstaat preventief onderhoud op een manier die nog niet mogelijk was”, zegt Markus Wabner van het Fraunhofer IWU.

Tot nu toe gebeurt dit meestal bij een probleem, dat wil zeggen dat men ad hoc reageert op uitval. Veel producenten gebruiken toch al sensoren. Het heeft ook een nadeel om hier alleen op te vertrouwen: het is arbeidsintensief en duur om ze te installeren, ze moeten zelf continu worden bewaakt en ze meten alleen de belastingen die optreden op de plaatsen waar ze zijn geïnstalleerd. Belastingen op andere plaatsen blijven buiten beeld. “Vanuit ons oogpunt zijn de virtuele sensoren daarom ook de enige haalbare benadering voor complete belastingscenario’s op een economische manier”.

Algoritmes, simulaties en wiskundige modellen leveren weliswaar een zeer goed beeld van de realiteit, maar ook in de meest nauwkeurige berekeningen zouden fouten kunnen zitten. Daarom is er vergelijkende onderzoek van de data, continu en direct aan de machine met werkelijke meetwaardes. “Als de verschillen te groot zijn, passen we het model aan”, aldus Wabner.

Meer data, meer inzicht

Via de interne cloud kunnen belastinghistories worden verkregen en informatie van de verschillende installaties worden samengevoegd. Deze zijn op verschillende manieren uit te lezen, bijvoorbeeld met de smartphone, tablet of laptop. “Hoe meer data er ter beschikking staan, des te groter is de kennis over het juiste moment van ingrijpen. De machines leren op deze manier, wanneer het noodzakelijk is om componenten uit te wisselen en of ze optimaal benut worden. Wij ontwikkelen hiervoor algoritmen. De waarden worden vergeleken met een model, dat de grenswaarden levert, waarbij het desbetreffende materiaal breekt”, aldus Wabner.

In het EU project iMAIN is er sinds september 2012 een samenwerking tussen omvormtechnici, industriële gebruikers, informatici en ingenieurs, om de systemen voor onderhoud van industriële machines op een nieuw technisch niveau te brengen. De ‘virtuele sensoren’ functioneren al goed in de praktijk. Ook het beschikbaar stellen van de data in de bedrijfs-cloud zit in de testfase.

Belasting pers monitoren

Bij de Gorenje Group, projectpartner en fabrikant van huishoudapparaten uit Slovenië is een prototype van het hele systeem al in gebruik bij een universele plaatpers van de projectpartner Litostroj Ravne. Hier worden de buitenplaten van wasmachines en koelkasten vervaardigd. “Gorenje heeft sindsdien meer informatie over preventief onderhoud. Het bedrijf kan de belasting van de pers nauwkeuriger bewaken en het persproces eenvoudiger en sneller optimaliseren. Wij vergelijken de verkregen data regelmatig met de tweede testinstallatie, die bij het Fraunhofer IWU staat”.

Het doel is, om aan het einde van het project de komende zomer, ook in de praktijk het uitvallen of breken van componenten te voorspellen.

 

 

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven