Che cos'è il monitoraggio delle condizioni? (La guida 2024)

Il monitoraggio delle condizioni è uno strumento importante per la manutenzione predittiva delle macchine. Raccogliendo e analizzando determinati segnali provenienti dai motori, è possibile identificare i guasti e le inefficienze in via di sviluppo ed evitare i tempi di fermo non programmati.

Esistono diversi segnali che possono essere presi in considerazione per il monitoraggio degli asset meccanici. Le tecniche tradizionali si basavano principalmente su analisi delle vibrazioni, ma le tecniche più moderne e innovative si concentrano sull'ESA (analisi della firma elettrica).

Il monitoraggio delle condizioni può differire sia per il modo in cui viene eseguito (ad esempio, portatile o online), sia per il tipo di dati del motore che vengono monitorati.

Palmare vs online

Sebbene le differenze pratiche tra le tecniche portatili e quelle online possano sembrare ovvie, il modo in cui ciascun metodo viene utilizzato può differire in modo significativo.

In parole povere, il monitoraggio manuale delle condizioni comporta l'uso di un sensore portatile, che viene applicato a una macchina quando necessario per determinarne le condizioni e, in ultima analisi, stabilire quando è necessario programmare la manutenzione.

Il monitoraggio online delle condizioni richiede l'installazione permanente di sensori (sull'asset stesso o in prossimità di esso) e fornisce informazioni in tempo reale sullo stato di salute del motore.

Il caso d'uso del palmare

Un primo punto importante da sottolineare è che l'approccio portatile offre in genere un quadro meno completo dello stato di salute degli asset, e quindi viene spesso applicato ad asset di media criticità. Il motivo per cui offre un quadro meno completo è che, per definizione, le letture vengono effettuate a intervalli anziché in modo continuo. Un numero inferiore di letture si traduce in un quadro meno preciso della salute degli asset. Se gli asset da ispezionare sono distanti tra loro, in una zona ATEX, in un'area pericolosa o in un luogo difficile da raggiungere, il risultato può essere un numero ancora minore di letture. Il fatto che questo quadro incompleto fornisca una protezione adeguata contro i tempi di inattività non pianificati è determinato in larga misura dalla criticità di un asset (e dai costi di inattività associati a tale asset) e, pertanto, un quadro incompleto è tipicamente applicato ad asset con un livello di criticità medio.

Oltre al monitoraggio di asset di media criticità, il condition monitoring portatile è anche un metodo di monitoraggio popolare per gli asset che non funzionano regolarmente. Se un asset funziona solo per metà dell'anno (ad esempio, il motore che alimenta un impianto di risalita), è possibile che le letture debbano essere effettuate solo per metà dell'anno. Pertanto, potrebbe non avere senso dal punto di vista finanziario installare un monitoraggio permanente delle condizioni online su asset che funzionano solo periodicamente (tuttavia, questo dipende ovviamente dalla criticità dell'asset quando è in funzione).

Il caso d'uso online

Rispetto all'approccio manuale, il monitoraggio delle condizioni online fornisce un quadro molto più completo dello stato di salute degli asset. Poiché la variante online prevede l'uso di sensori installati in modo permanente, viene utilizzata per effettuare automaticamente misurazioni regolari dell'impianto senza la necessità di inviare un tecnico per ispezionarlo. Ciò significa che i guasti in fase di sviluppo possono essere individuati e risolti rapidamente, prima che si verifichino tempi di inattività non pianificati. Ne consegue che il monitoraggio online delle condizioni viene spesso utilizzato su impianti ad alta criticità, dove la prevenzione dei tempi di inattività non pianificati è una priorità.

Fonte dei dati

Il monitoraggio delle condizioni può variare anche per quanto riguarda il tipo di dati raccolti. Di seguito una breve introduzione ad alcuni dei metodi più diffusi.

Analisi delle vibrazioni

Una delle forme più antiche e affidabili di condition monitoring, l'analisi delle vibrazioni monitora le vibrazioni emesse da un macchinario e può rilevare lo sviluppo di guasti se le vibrazioni misurate differiscono da quelle di una macchina sana. Le misurazioni delle vibrazioni possono essere raccolte tramite un dispositivo portatile in prossimità dell'impianto o tramite sensori installati direttamente sull'impianto.

Analisi della firma elettrica (ESA)

I sistemi basati su ESA misurano i segnali di corrente e tensione dall'interno dell'armadio di controllo del motore. Distribuendo i sensori all'interno dell'MCC (che è un luogo asciutto e ospitale per l'installazione dei sensori), l'ESA si presta bene al monitoraggio di asset situati in ambienti pericolosi (come la tavola a rulli calda di un'acciaieria) o in luoghi difficili da raggiungere (come una pompa per acque reflue situata in profondità nel sottosuolo). Inoltre, poiché i sistemi ESA misurano i dati di corrente e tensione, sono in grado di offrire informazioni sull'utilizzo dell'energia che possono essere utilizzate per migliorare l'efficienza dell'asset stesso.

Analisi dell'olio

La composizione del lubrificante viene analizzata per determinare la presenza di un difetto in via di sviluppo. Ad esempio, un aumento dei livelli di ferro, rame o piombo nell'olio può essere un segno di usura. In passato l'olio veniva analizzato attraverso campioni prelevati periodicamente, ma i sistemi più moderni consentono un monitoraggio continuo attraverso sensori in loco.

Analisi termica

I sensori di temperatura, come le termocoppie o le telecamere a infrarossi, vengono utilizzati per analizzare il calore proveniente da una macchina, che può essere utilizzato per rilevare la presenza di un guasto in corso.

Analisi acustica

Analisi delle emissioni acustiche prevede la misurazione delle onde elastiche transitorie emesse da un impianto. Ciò consente ai team di manutenzione di rilevare la presenza e la posizione precisa di guasti come crepe, perdite e rotture di fibre in un'apparecchiatura.

La guida al confronto del monitoraggio delle condizioni

Per saperne di più sui diversi tipi di monitoraggio delle condizioni, comprese le aree in cui ciascun metodo è più forte (e più debole), scaricate la guida comparativa qui sotto.

Quali sono i vantaggi del monitoraggio delle condizioni?

In poche parole, il monitoraggio delle condizioni utilizza una serie di segnali per prevedere tre cose. Primo, se un asset si romperà. In secondo luogo, come si romperà e, in terzo luogo, il tempo a disposizione per riparare o sostituire l'asset prima che si guasti funzionalmente. Grazie a queste informazioni, è possibile programmare la manutenzione in un momento adatto alla produzione.

Evitare tempi di inattività non pianificati

La capacità di pianificare i tempi di inattività in un ambiente industriale è estremamente vantaggiosa, poiché il costo reale dei tempi di inattività non pianificati dovuti a un guasto di un impianto è spesso enormemente sottostimato. Vi sono diversi fattori di costo che vengono abitualmente ignorati, quali:

• il costo reale di un ritardo non pianificato nella produzione
• la necessità di pagare gli straordinari al personale di manutenzione per sostituire l'asset
• a seconda della gravità e del tipo di rottura della macchina, altre macchine possono essere danneggiate a causa del guasto dell'asset
• il costo di dover immagazzinare un gran numero di beni di riserva nel caso in cui uno dei vostri beni si rompa. Il monitoraggio delle condizioni significa che sarete avvisati di qualsiasi rottura di un asset (a volte fino a 5 mesi prima), il che significa che le scorte di sicurezza per gli asset difettosi possono essere acquistate quando necessario.

Oltre a evitare i tempi di inattività dovuti alla rottura delle macchine, il monitoraggio delle condizioni contribuisce al buon funzionamento dell'impianto in molti altri modi:

Massimizzare il ROI

Manutenzione predittiva Il monitoraggio delle condizioni consente di massimizzare il ritorno sull'investimento nei vostri beni meccanici. Monitorando le condizioni effettive della vostra macchina, potete ispezionarla, ripararla o sostituirla solo quando è necessario, e non prima.

Al contrario, la manutenzione preventiva prevede la sostituzione di tutte le macchine dopo un certo periodo di tempo (o numero di ore di funzionamento), indipendentemente dal fatto che abbiano iniziato a mostrare segni di guasto. Mantenendo le macchine in funzione fino a quando non è necessario cambiarle o sostituirle, è possibile ottenere di più dalle macchine, migliorando il TCO (costo totale di proprietà) e massimizzando il ROI del capitale iniziale.

I tecnici della manutenzione possono agire in modo più efficiente

In uno scenario in cui si è verificata una rottura, i tecnici della manutenzione sono in grado di intervenire più rapidamente grazie al monitoraggio delle condizioni. I diversi schemi di segnale del motore sono indicativi di diversi guasti che si stanno sviluppando nell'asset che il motore sta azionando; il monitoraggio delle condizioni aiuterà quindi il manutentore a concentrarsi sul guasto giusto, senza perdere tempo a controllare parti dell'asset che non sono rotte. In definitiva, questo rende il tecnico della manutenzione più veloce ed efficace nel suo lavoro.

Salvaguardare la sicurezza dei dipendenti

Essendo in grado di determinare quando un impianto si romperà, il personale addetto alla manutenzione può garantire pratiche di lavoro più sicure. A seconda della natura dell'asset, un guasto potrebbe essere molto distruttivo e costituire una minaccia per la sicurezza dei dipendenti che lavorano intorno all'asset. Utilizzando il monitoraggio delle condizioni, il personale di manutenzione può pianificare la manutenzione prima che la rottura di un motore rappresenti una potenziale minaccia per la sicurezza.

Migliorare l'efficienza del motore con ESA

SAM4 di Samotics utilizza l'analisi della firma elettrica, che consente di rilevare quando un motore inizia a funzionare in modo meno efficiente. Di conseguenza, è possibile concentrare i miglioramenti dell'efficienza su motori specifici.

Un impianto a prova di futuro

Statisticamente, il 20-40% del personale addetto alla manutenzione andrà probabilmente in pensione nei prossimi 5 anni. Ciò significa che la vostra capacità di reagire a futuri fermi macchina non programmati potrebbe risentirne. SAM4 aiuta il team di manutenzione a evitare i tempi di inattività non programmati e a massimizzare la produttività dell'impianto in futuro.

Il monitoraggio delle condizioni è una parte importante di qualsiasi strategia di manutenzione industriale e ha un'ampia gamma di utilizzi in diversi ambienti, tra cui:

• Petrolio e gas
• Trasporto
• Cibo e bevande
• Assistenza sanitaria
• Comunità locali
• Acqua e acque reflue
• Aeroporti
• Pasta e carta
• Produzione chimica
• Generazione di energia

I beni specifici per i quali viene utilizzato il monitoraggio delle condizioni includono:

• Motori a induzione in c.a.
• Pompe
• Compressori
• Trasportatori
• Soffiatori e ventilatori

Guardate il video qui sotto per vedere 3 esempi di come il monitoraggio delle condizioni viene utilizzato nell'industria siderurgica.

Guida alla scelta: qual è la soluzione giusta per il vostro impianto?

Il modo migliore per conoscere una soluzione specifica è prenotare una demo con il fornitore. Di seguito sono elencate le domande e gli argomenti da discutere con il fornitore durante la demo, per aiutarvi a capire se il software di monitoraggio delle condizioni in questione fa al caso vostro.

Parte A: Come funziona questo sistema?

I sistemi possono differire in vari modi a seconda del caso d'uso. Ponete al fornitore le seguenti domande per capire meglio se la soluzione è quella giusta per voi.

Che tipo di dati raccoglie questo sistema?

Il monitoraggio delle condizioni comporta l'analisi delle metriche degli asset. Ma il tipo di metrica misurata può variare da fornitore a fornitore.

Prima di effettuare la dimostrazione, è bene stilare un elenco dei tipi di dati metrici degli asset che il vostro impianto potrebbe generare. Questo vi darà un'idea del funzionamento del sistema per il vostro impianto. I tipi di dati spesso utilizzati sono: corrente, tensione, modelli di vibrazione, accelerazione del motore e dati termici.

In che modo il sistema raccoglierà questi dati?

I diversi sistemi raccolgono i dati in modi diversi. Ad esempio, l'ESA consente di installare i sensori nell'armadio di controllo del motore, mentre i sensori termici portatili richiedono che il professionista della manutenzione ispezioni fisicamente la macchina (cosa che potrebbe non essere possibile se il bene si trova in una zona ATEX).

Pensate a come il vostro impianto potrebbe raccogliere i dati e discutetene con il fornitore.

Si tratta di una soluzione online o offline?

Non tutte le soluzioni di monitoraggio delle condizioni sono online. Alcuni sistemi sono puramente on-premise, dove le informazioni sulla manutenzione non lasciano la sede.

Anche se a volte le soluzioni on-premise possono essere l'unica opzione (si pensi alle navi, dove la connettività di rete è limitata), i sistemi online sono vantaggiosi in molti altri modi. Ad esempio, se avete un'azienda con impianti in più sedi, un team di manutenzione centrale può monitorare lo stato di salute di qualsiasi motore da qualsiasi luogo. Discutete con il consulente di vendita se il vostro caso d'uso è più adatto a quello offline o online.

Parte B: Quanto è efficace questo sistema?

Una volta stabilito se il sistema di monitoraggio delle condizioni è adatto al vostro impianto, è il momento di scoprirne l'efficacia. Ponendo al consulente di vendita le seguenti domande, potrete capire quanto sia efficace il sistema.

Qual è il tasso di rilevamento dei guasti?

Se la soluzione non riesce a rilevare regolarmente i guasti, il ROI del progetto ne risentirà. Qualsiasi rilevamento superiore a 90% è considerato elevato.

Come fa il sistema a identificare un guasto?

Il modo in cui il sistema identificherà effettivamente un guasto è una questione importante. Il monitoraggio tradizionale delle condizioni ha richiesto l'analisi manuale dei dati per determinare un guasto in fase di sviluppo. I sistemi più moderni (come il SAM4) utilizzano l'intelligenza artificiale e la scienza dei dati per automatizzare l'analisi e determinare automaticamente la presenza di un guasto.

Quanti dettagli può fornire il sistema sul tipo di guasto che si sta sviluppando?

I sistemi avanzati possono non solo identificare un guasto in via di sviluppo, ma anche il tipo specifico di guasto e la sua gravità. Chiedete al consulente di vendita se il sistema dispone anche di questa funzionalità.

Se viene rilevato un guasto, in che modo il sistema avvisa il team di manutenzione?

Questo può essere completamente manuale, completamente automatizzato o un mix di entrambi. Spesso un mix di entrambi può essere vantaggioso, in quanto un gruppo di occhi umani può controllare due volte che il guasto sia davvero tale prima di allertare il team di manutenzione e programmare la manutenzione.

Parte C: Installazione

L'installazione è la prima vera interazione con lo strumento. Un periodo di installazione doloroso o prolungato può spegnere l'entusiasmo del team per un nuovo strumento o un nuovo modo di lavorare, mentre un periodo di installazione semplice e veloce può contribuire a creare il supporto per lo strumento.

Quanto è facile l'installazione?

Potrebbe sembrare una domanda soggettiva, ma i diversi sistemi di monitoraggio delle condizioni possono differire in modo significativo per quanto riguarda la facilità di installazione.

Viene offerto un supporto per l'installazione?

A seconda della complessità dell'installazione, potrebbe essere necessario un supporto. L'assistenza può essere fornita sotto forma di consulenza in loco, assistenza telefonica o materiale di supporto e documentazione online.

Samotics offre anche l'installazione e il supporto tecnico, se necessario. Tuttavia, la maggior parte dei nostri clienti è in grado di installare SAM4 senza problemi.

Tempo di formazione dell'IA

I sistemi di monitoraggio delle condizioni più moderni contengono un elemento di intelligenza artificiale, che di solito toglie al manutentore parte dell'onere dell'analisi dei dati, consentendogli di concentrarsi sulle conclusioni e sulle azioni.

Tuttavia, il sistema di intelligenza artificiale spesso richiede un periodo di apprendimento per capire come si comporta il motore e i diversi punti di funzionamento in cui il motore si trova di solito. Una volta acquisite queste informazioni, il sistema è in grado di determinare i cambiamenti nelle metriche delle prestazioni future che sono indicativi di un guasto in corso.

Il suddetto tempo di addestramento dell'IA varia a seconda del sistema; tuttavia, è importante chiedere un'indicazione della durata di questo periodo di apprendimento. In genere, SAM4 richiede solo 2-6 settimane prima che il sistema AI abbia imparato ciò che deve imparare per monitorare efficacemente il vostro sistema.

Parte D: Facilità d'uso continua

Il sistema ha un'interfaccia facile da usare?

L'unico modo per farsi un'idea precisa è chiedere informazioni durante la demo. Potreste chiedere di poter esplorare l'interfaccia da soli per qualche minuto. Senza chiedere aiuto all'addetto alle vendite, verificate se riuscite a trovare:

• Stato attuale del motore
• Storia dei guasti
• Esiste un modo per confrontare gli asset (eventualmente utile per confrontare l'efficienza energetica dei motori)?
• Esiste un tour del cruscotto? (Per gli utenti non esperti di tecnologia, un tour del cruscotto può essere molto utile per dimostrare le funzionalità di base).
• L'interfaccia utente si integra con il sistema CMMS esistente?

SAM4 è dotato di un cruscotto intuitivo che consente di visualizzare i dati sulle prestazioni in modo utile e di intervenire più rapidamente. Rendendo il nostro cruscotto il più intuitivo possibile, l'utilizzo di SAM4 richiede pochissima formazione, il che significa che potrete iniziare a monitorare le vostre risorse il prima possibile.

Facilità di manutenzione continua del sistema

A seconda della composizione del sistema, la manutenzione continua può diventare costosa.

Come già detto, se i sensori sono installati in punti difficili da raggiungere, la manutenzione continua dei sensori può essere più costosa e più lunga. Inoltre, se i sensori sono installati su asset che si trovano in ambienti pericolosi, è probabile che si danneggino e si rompano più spesso, con conseguente aumento dei costi di manutenzione.

Il monitoraggio delle condizioni è uno strumento prezioso per qualsiasi organizzazione industriale. Per saperne di più su come potrebbe essere vantaggioso per la vostra organizzazione, iscrivetevi al sito Demo SAM4 oggi.