Industrielles IoT:Wie intelligente Warnungen und Sensoren Elektromotoren aufwerten

Dieser Blog ist der vierte einer fünfteiligen Reihe, die sich mit den Auswirkungen des Internets der Dinge (IoT) auf die Gesellschaft befasst.  Ich werde oft nach dem Wert des IoT gefragt – manchmal direkt, aber oft indirekt, wie in „Wie kann eine Datenflut Mehrwert schaffen?“ Sehen wir uns ein Beispiel für Elektromotoren in industriellen Umgebungen und die Art und Weise an, wie das IoT einen echten Mehrwert schafft, den Sie vielleicht auf eine Weise nicht in Betracht gezogen haben, sagt Cees Links, General Manager von Qorvo.

Elektromotoren:Die Arbeitspferde des Industrielebens

Elektromotoren gibt es in allen Größen, von sehr klein bis sehr groß. Sie werden normalerweise mit Netzstrom betrieben, manchmal aber auch mit Batterien, wie in Elektroautos. Wir alle haben viele Elektromotoren in unseren Häusern – in unseren Staubsaugern, Kühlschränken, Gefrierschränken, Garagentoröffnern. Und natürlich haben viele Spielzeuge Miniatur-Elektromotoren, wie die Lokomotiven in Modelleisenbahnen.

Fabriken sind auch mit vielen Elektromotoren ausgestattet, die für alle Arten von Arbeiten verwendet werden:Heben, Pressen, Pumpen, Saugen oder Trocknen – im Grunde alles, was mit Bewegung gemacht werden kann. Elektromotoren sind heute die Arbeitspferde der Industrie. Sie werden auch in Bereichen eingesetzt, die zu staubig, gefährlich oder für Menschen schwer zu erreichen sind. Kurz gesagt, das moderne Industrieleben existiert ohne den Elektromotor nicht.

Wartung, Wartung, Wartung

Elektromotoren sind mechanische Geräte, daher ist es keine Überraschung, dass sie gelegentlich ausfallen. Statistiken zeigen eine Ausfallrate von 7 % pro Jahr; Im Durchschnitt geht alle 14 Jahre ein Elektromotor aus. Nicht schlecht, könnte man meinen – aber für eine Fabrik mit hundert Elektromotoren bedeutet das, dass fast jeden Monat ein Motor ausfällt.

Und denken Sie daran, dass ein Motorausfall manchmal den Ausfall einer ganzen Produktionslinie bedeutet, was sehr schnell sehr teuer werden kann. Berücksichtigen Sie jetzt die Tatsache, dass Motorausfälle mit einem unglaublich ungünstigen Zeitpunkt einhergehen können, beispielsweise kurz bevor diese kritische Bestellung geliefert werden muss.

Um unerwartete Ausfallzeiten zu reduzieren, beschäftigen Fabriken Wartungsteams. Die Wartung von Elektromotoren ist ein wichtiger Teil ihrer Bemühungen, aber auch teuer.

Für die Wartung gibt es mehrere Ansätze:

• Vorbeugende Wartung. Wartungspläne basieren auf einer Schätzung, wie lange der durchschnittliche Elektromotor läuft. Um auf der sicheren Seite zu sein und einen kompletten Motorausfall zu vermeiden, erfolgt die Wartung meist zu früh (aber gelegentlich zu spät) und gut funktionierende Teile, die noch in gutem Zustand sind, können ausgetauscht werden. Der Fang? Es gibt keine Garantie dafür, dass nicht kurz nach der Wartung ein neues Problem auftritt.
• „Run-to-Failure“-Wartung. Bei diesem Ansatz wird gewartet, bis die Maschine nicht mehr funktioniert. Dies führt normalerweise zu einem vollständigen Motoraustausch, da die Reparatur eines heruntergekommenen Elektromotors vor Ort normalerweise nicht einfach ist.
• Zustandsbasierte Wartung. Bevor Elektromotoren ausfallen, zeigen sie in der Regel Unregelmäßigkeiten wie Geräusche, Unwucht, Widerstand usw. Bei einem zustandsorientierten Ansatz geht ein Wartungsspezialist zu jedem Elektromotor und „hört“ ihm mit den entsprechenden Werkzeugen zu, ähnlich wie a Arzt mit einem Stethoskop. Je nach Umgebung kann dies eine leichte oder eine schwierige und sogar gefährliche Aufgabe sein. Und natürlich kann der Arzt nicht überall gleichzeitig sein.

Trotz ihrer Nachteile ist präventive Wartung wahrscheinlich besser und kostengünstiger als die „Run-to-Failure“-Alternative – aber zustandsbasiert kann eine bessere Option sein … insbesondere wenn Sie das IoT einbeziehen.

Zustandsbasierte Wartung:Stärker gemacht mit KI und IoT

Beim IoT ist jeder Elektromotor in einer Fabrikhalle mit einem oder mehreren Sensoren ausgestattet, die (vorzugsweise drahtlos) mit einer Steuerungsdatenbank verbunden sind, die kontinuierlich Daten über die Motoren sammelt. Die Steuerungsdatenbank kann mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) das normale Verhalten für jeden Motor erlernen und dann nach einer typischerweise kurzen Lernzeit sofort Warnungen generieren, wenn Abweichungen von diesem normalen Verhalten auftreten. Mit anderen Worten, das IoT in Kombination mit KI sieht nicht nur Probleme, sondern sucht kontinuierlich nach Problemen.

Beachten Sie, dass diese Steuerungsdatenbank nicht programmiert werden muss. Es kann einfach mit Daten gefüttert werden und lernt dann „automatisch“ was normal ist und was Ausnahmen sind.

Wenn eine Ausnahme (d. h. ein Problem) auftritt, sendet es eine sofortige Warnung, wodurch in vielen Fällen ein Totalausfall des Motors und ein Austausch vermieden werden. Diese Art von intelligenter Warnung ermöglicht es auch, dass die Behandlung dem Problem in dem Moment entspricht, in dem es sich manifestiert, anstatt eine allgemeine Wartung, die möglicherweise zu früh oder zu spät erfolgt oder den anstehenden Fehler vollständig übersieht. Je nach Schwere des Problems und der Warnung kann die Ausfallzeit des Motors sogar so geplant werden, dass jede Betriebsunterbrechung minimiert wird.

Schließlich ist diese Art der sensorbasierten Datenerfassung weitaus präziser und gründlicher als alles, was Menschen erreichen könnten. Eine langsame Verschlechterung der Qualität eines bestimmten Elektromotors wird von menschlichen Augen und Ohren unbemerkt bleiben, bis ein ernsthaftes Problem auftritt oder ein Ausfall auftritt, aber das IoT wird selbst kleinste Veränderungen der normalen Leistung über einen längeren Zeitraum bemerken.

Der wahre Wert des IoT:Bessere Entscheidungen schneller treffen

Wir denken, dass wir in einer modernen Welt leben, aber wir verschwenden tatsächlich viele Ressourcen und Geld, indem wir falsche Entscheidungen treffen und/oder Entscheidungen zu langsam treffen. Das Versprechen des IoT ist, dass wir jetzt genügend Daten sammeln können – kostengünstige Daten, die bereits vorhanden sind, aber nie erfasst wurden. Und wir können diese Daten kontinuierlich und ganz mühelos in enormen Mengen erfassen. Mit KI können wir daraus lernen, um schneller bessere Entscheidungen zu treffen.

Also zurück zur ursprünglichen Frage. Welchen Mehrwert bringt das IoT? Es ermöglicht den Menschen, schneller bessere Entscheidungen zu treffen.

Der Autor dieses Blogs ist Cees Links, General Manager, Wireless Connectivity Business Unit bei Qorvo