ČESKOMORAVSKÁ SPOLEČNOST
PRO AUTOMATIZACI z.s.

Vysoké učení technické v Brně

ROZVOJ MODERNÍCH METOD PRO ZDOKONALENÍ ÚDRŽBY

 

 

Vysoké učení technické v Brně

Fakulta strojní

Doc. Ing. František Kelča, DrSc.

 

 

 

1.       Úvod

 

            Příspěvek pojednává o nových metodách zajištění provozuschopnosti výrobní základny. Vychází ze základních poznatků o preventivní údržbě. Jsou rozpracovány metody technické diagnostiky, monitorování strojů. Metody predikace výpadku strojů využívají výsledků technické diagnostiky a monitoringu. Aplikace umělé inteligence vyústila v tvorbu expertních systémů. Některé závěry plynoucí z expertních systémů mají predikční charakter. Nově vyvíjenými metodami je samoopravitelnost množiny poruch jak HARDWARE tak i SOFTWARE. Intensivně je zkoumána možnost aplikace umělé inteligence pro zajištění provozuschopnosti strojů a systémů s vysokým stupněm automatizace.

 

 

2.       Preventivní údržba

 

            Bylo ukázáno a četné literární prameny to potvrzují, že nejefektivnější metodou je preventivní údržba. Ukázalo se, že jasně formulovaný závěr „opravovat jen to co je zapotřebí a tehdy, až je to zapotřebí“ si vyžaduje odpověď na otázku:

1.       Co opravovat.

2.       Kdy opravovat.

V dalším pak ukáži některé metody, které mohou dát odpověď na výše položené otázky s pravděpodobností v praxi postačující. Preventivní údržba vyžaduje rozpracování nových metod práce v údržbářské činnosti.

 

 

3.       Technická diagnostika

 

            Bezdemontážní technická diagnostika je jedna z metod umožňující aplikaci preventivní údržby. To vyžaduje nasazení prostředků výpočetní techniky, jak po stránce HARDWARE tak i SOFTWARE. Byly vyvinuty metody měření servomechanismů na strojích. Jedná se o měření START-STOP charakteristiky. Dále je to metoda kontinuálního měření předepnutí kuličkových šroubů a matic a metoda zjišťování a kompenzace technických vlivů na chod strojů. Dále pak jsou to metody měření a vyhodnocování vibrací v oblasti nástroje a obrobku. Pro jednotlivé uzly strojů (automatická výměna nástroje) jsou rozpracovány speciální bezdemontážní postupy. Určitou konkretizací uvedených myšlenek je diagnostická centrála „VIBROCAN 1000“. Výše uvedené postupy vytvářejí předpoklady pro velkoplošné sledování stavu strojů v průmyslové aglomeraci.

 

 

 

 

 

4.       Monitoring systém

 

            Velkoplošný monitoring je podmíněn rozvojem bezdemontážní diagnostiky, rozvojem snímačů mechanických veličin a aplikací poznatků výpočetní techniky. Pomocí diagnostické centrály a skupiny přenosných sběračů dat bylo ověřováno sledování stavu strojů v průmyslových aglomeracích Jihomoravského a Severomoravského kraje. Byly vypracovány metodické pokyny pro měření jednotlivých druhů strojů (měřící místa, druh a uchycení snímače atd.). Ukázalo se, že konstantní délka intervalu měření není vhodná. Sběrače dat byly programovány na PC. Měření proběhlo po jednotlivých trasách. Výsledky byly zpracovány v diagnostické laboratoři, předány zákazníkům a archivovány. Celá tato činnost je zajišťována speciálním programovým vybavením.

 

 

5.       Predikce

 

            Údaje zjištěné sledováním strojů jsou ukládány do banky dat. Pomocí těchto dat a matematických metod se snažíme předpovědět průběh opotřebení stroje. Cílem je určit okamžik, kdy stroj musí být dán do opravy. Průběh sledovaného parametru je interpolován soustavou exponenciálních křivek. Vychází se z myšlenky, že rychlost změny opotřebení je konstantní a že opotřebení stroje působí zrychlujícím vlivem na další opotřebení stroje. Byly stanovena diferenciální rovnice, která bere v úvahu tyto vlivy. Vlastní predikce je pak založena na principu lineárního prediktoru. Řešení vede na soustavu rekurentních vztahů. Dosažené výsledky souhlasily s praxí s pravděpodobností 90 – 95%. Při praktickém provozu však nemáme k dispozici úplná statistická data. Výchozím bodem jsou čtyři po sobě jdoucí nealternující měření. S dalším měřením se pak výsledky zpřesňují. Systém umožňuje předpověď na 3 – 5 měsíců dopředu. Ve āāzjednodušené formě je metoda použitelná i pro ruční výpočet.

 

 

6.       Expertní systémy

 

            Pro potřebu hodnocení okamžitého stavu strojů byl vyvinut systém, kde expert hodnotí stav stroje pomocí lingvistických funkcí vícehodnotovým výrokem.(Hodnotí např. hlučnost, vibrace, zatížení atd.). Tím jsou definovány vstupní nezávislé proměnné. V bázi dat systému jsou uloženy číselné hodnoty, které korespondují s vícehodnotovými výroky experta. Jako matematický aparát je použita teorie „FUZZY MNOŽIN“. Báze znalosti obsahuje 64/128 výroků experta o závisle proměnné. Závisle proměnná byla stanovena majoritou 3 Î 5. Při ověřování se výrok systému kryl z 90% výroky skupiny 5-ti expertů. Aplikace tohoto systému dává rychlou a přehlednou informaci o stavu výrobní základny podniku.

 

 

7.       Samoopravitelnost

 

            Rozvoj stavby bezobslužných strojů a výrobních systémů přináší problémy se zajištěním jejich provozuschopnosti. Požadavek na bezobslužnost  se zvyšuje z 24 na 48 hod. (Provoz přes sobotu a neděli). Situace je závažná v tom, že banální porucha může vyřadit stroj z provozu ve třetí směně. Stroje musí být vybaveny diagnostickým, monitorovacím a rozhodovacím systémem. Tento po identifikaci a lokalizaci rozhoduje o další činnosti stroje. Ukázalo se, že celá řada poruch nemusí vést k okamžitému vyřazení stroje. Dále pak se ukazuje, že celou řadu poruch lze opravit automaticky. Je definována tzv. množina opravitelných poruch. Vzniklá porucha se identifikuje zda přináleží do této množiny. Dnes již existují metody, které tuto činnost umožňují. (Zálohování, rekonfigurace, změna přenosových funkcí). Problém je zatím lépe řešitelný v oblasti řízení strojů než v mechanické části.

 

 

8.       Aplikace umělé inteligence

 

            Expertní systémy, samoopravitelnost již obsahuje určité prvky umělé inteligence. Aplikace se předpokládá jak na strojích, tak i ve strojních systémech. Zajištění provozuschopnosti se již vymyká lidské činnosti v ekonomickém REAL-TIME. Ztráty následkem výpadku jsou vysoké. Výpadky systému musí být minimalizovány. To vede na rychlou identifikaci, lokalizaci a odstranění závad. Při déle trvajícím výpadku je nutno přenést systém na náhradní provoz. I tento se snažíme optimalizovat. Tato činnost se již neobejde bez inteligentních programů. U těchto systémů je také nutné zajišťovat optimální náběh a výběh výroby. Všechny tyto činnosti jsou vázány na rozsáhlou množinu možných technických a ekonomických vztahů.

 

9.       Závěr

 

            Pracovníkům, zajišťujícím provozuschopnost strojů a systémů s vysokým stupněm automatizace je nutno dát do rukou prostředky, které jsou adekvátní stupni nasazené výrobní techniky. Výpadek musí být odstraněn v co nejkratším čase. U těchto systémů nelze řešit problém provozuschopnosti zvyšováním doby mezi dvěma poruchami. V budoucnu je nelze zajišťovat klasickými metodami teorie spolehlivosti.

Staticky obsah

ČESKOMORAVSKÁ SPOLEČNOST PRO AUTOMATIZACI

Novotného lávka 200/5 110 00 Praha 1
ČMSA / Copyright © 2006 ČMSA, kontakt: Jana.Behalova@fs.cvut.cz
Aktualizováno 26. 6. 2017
Ctíme standardy XHTML 1.0 a CSS.