数字化解决方案为老化的工厂带来可靠性和可预测性

老化的植物有很多数据

制造业充斥着大量数据。根据麦肯锡(McKinsey)的一项研究，制造业产生的数据比其他所有行业都多，包括银行业、零售业，甚至政府部门。这些数据大多来自工厂现场的实时测量。仪器测量流量，水位，温度，阀门位置，电机速度等。这些数据大部分被输入控制系统，在那里变成电子信息。智能设备，出现在20世纪80年代，提供更丰富的数据。

没有被使用的数据

据《福布斯》报道，只有不到1%的数据得到了分析。这与我们的实际经验是一致的，因为大多数工厂都存储了历史数据，但只有有限的工具和人员进行分析。

一项后续研究表明，在五年的时间里，制造业只实现了20% -30%的可能收益，其中大多数是由少数行业领导者实现的。失去的机会显而易见。即使是最简单的状态监测和预测性维护解决方案也能带来巨大的收益，因为它们根本没有在大多数工厂得到应用。这种“唾手可得的果实”可以在可靠性、稳定性、产量增加和成本管理方面带来收益。Neles自己在加工工厂的研究纸浆和造纸，石油和天然气，以及其他过程工业表明，超过30%的已安装控制阀存在机械或尺寸问题，超过30%的控制器在手动模式下运行。仅解决这两个问题就能显著改善工厂运营。

工厂车间的数字解决方案

智能仪表和智能阀门定位器已经出现了三十多年。它们包含来自机载诊断的信息，可以提供很好的见解。例如，智能阀门定位器可以告诉您其供气压力是否过低或过高。它还可以确定打开阀门所需的力的大小。当开启力呈上升趋势时，这可能表明阀门受损，甚至更具体地说，阀座受损。如果这个问题没有解决，阀门可能无法打开(泄漏通过)，卡住，或关闭失败，这取决于情况。解决这个问题可以防止质量问题，并可能避免计划外的工厂关闭。

通过注意早期预警信号，如阀门开启力的趋势，您可以防止工厂停机。网关和软件解决方案可以简化从整个工厂的数百个智能设备收集和分析数据的任务。这些对于最小化工作量非常有用，但是构建这个基础设施并不是绝对的要求。手持设备可以直接从仪器收集数据，也可以通过I/O柜的连接收集数据。

即使是最简单的状态监测和预测性维护解决方案也能带来巨大的收益，因为它们根本没有在大多数工厂得到应用。这种“唾手可得的果实”可以在可靠性、稳定性、产量增加和成本管理方面带来收益。

即使是模拟设备也能提供明智的建议

对数字化最大的误解之一是必须投资于大规模的仪器仪表、网络和网络连接的软件解决方案。事实远非如此。事实上，随着工厂现有数据的丰富，使用传统的模拟仪器和阀门进行有意义的分析是可能的。即使是20年的遗留控制系统通常也有某种存储和共享数据的方法。开放标准(如OPC)提供提取数据的方法已经有20多年了。旧的系统可以导出基于文本的数据，可能需要特定于系统的工具。

结合状态监测软件，以智能设备数据进行详细评估，提供最完整的解决方案。通过这种组合，可以提供非常准确的诊断，从而制定准确的维护计划。标准的诊断算法也可以为经验水平较低的人员提供准确的诊断。

诊断仪器，阀门和设备的常见问题

仪器、阀门和设备以许多可预测的方式发生故障。为了提高可靠性和可预测性，您需要注意数据中的某些特定模式和趋势。虽然手动跟踪是可能的，但软件工具，如Neles的Expertune PlantTriage可以进行大部分的初步筛选。这使得工厂人员可以专注于纠正措施，而不是进行人工分析。

检测即将发生的仪器故障

仪器是植物的眼睛和耳朵。压力、液位、流量和温度传感器监视着工厂每天发生的正常和异常情况。当仪器开始出现故障时，操作人员可能会得到不正确的数据，甚至根本没有数据。幸运的是，仪器并不总是突然失灵。常见的警告信号包括:

• 高噪音水平-可能表明电气连接松动，水龙头不良，或管道中有空气

• 低噪声水平-可能表明传感线路堵塞，或过度滤波

• 仪器漂移-随时间的校准损失

• 仪器峰值-对于某些仪器，表明即将发生故障

其中许多问题都可以在流程运行时得到纠正，并可能防止意外停机。

尤其重要的是将状态监测工具的使用整合到日常操作和维护中。

检测阀门机械问题

粘滞的阀门会在工艺操作中造成严重破坏。想象一下，如果你开车时方向盘偏左，有时又偏右。你会不断地来回摆弄方向盘，试图在一条直线上行驶。图4显示了在工艺装置中粘阀如何引起相同的来回操作。

阀门粘滞可能表明阀座损坏、工艺残留物积聚或部分执行器故障。以上每一个案例都预示着未来更大的失败。发现并修复问题可以避免以后出现意外关机。

除了筛查问题之外，诊断还可以在识别特定问题时提供更高的准确性。例如，您可能无法识别图4中的循环是由粘性阀门引起的，而不是其他问题。然而，如果将流量与命令的阀门位置进行对比，就可以立即看到“阶梯上的台阶”模式，这证实了阀门的阻力。如图5所示。这种准确的诊断可以防止工厂在其他可能的原因上浪费时间，例如控制器调整、仪器故障和空气供应问题。

机械连杆和总成也会发生故障。在一个造纸厂的案例中，PlantTriage软件检测到了阀门上的奇怪行为。经过检查，可以看到将执行器固定在阀门上的四个螺栓松动了。如果任由这种情况发展下去，执行器就会从阀门上掉到地板上。对螺栓进行简单的维修就可以防止意外停机，否则可能会造成至少一个小时的停机时间，并造成数万欧元的生产损失。

检测设备故障

与仪表和阀门一样，其他类型的工厂设备也有已知的故障模式。旋转设备的振动分析是一种众所周知的状态监测形式。其他形式的检测更具体到设备的类型。一些经过验证的例子包括:

• 通过监测压降检测换热器污垢

• 通过跟踪流量与阀门位置来检测管路堵塞

状态监测软件，如ExperTune PlantTriage，可以自动识别问题，确定优先级，并将通知发送给正确的人员。

它需要的不仅仅是软件和工具

智能仪器、软件工具和诊断方法会带来很大的不同。但除非采取纠正措施，否则它们不会产生持久的影响。尤其重要的是，将状态监测工具的使用整合到工厂的日常操作和维护中。

当然，单个技术人员可以使用诊断来发现和修复问题。但是当这个人被安排到另一个任务时会发生什么呢?Neles建议开发一个工作流流程，将诊断和分析集成到日常操作和维护中。工作流过程确定了要查看的特定报告和分析，谁应该查看它们，最重要的是，必须遵循哪些操作。

应为工厂的所有区域制定每日、每周和停机准备工作流程。一次性的时间投资可以在早期发现新的故障时获得丰厚的回报。

供应商在设备生命周期、故障模式、应用指导、风险降低和维护/停机计划方面提供更深入的专业知识。

供应商合作伙伴关系

运营工厂和设备供应商之间的合作关系越来越密切。供应商在设备生命周期、故障模式、应用指导、风险降低和维护/停机计划方面提供更深入的专业知识。因此，供应商正在成为一个“可靠性合作伙伴”，而不仅仅是一个设备供应商。例如，Neles通过现场服务工程师提供停产规划服务，他们不仅接受过传统维修技术的培训，还接受过最新数字工具和方法的培训。这些工程师与全球仪器、阀门和控制专家网络相连。除了基本的维护之外，全面的合作关系还包括通过备件管理和制定替换过时设备的计划来降低风险。项目管理和后续工作可以在分担责任的伙伴关系中完成。

开始

幸运的是，您可以轻松快速地开始。最简单、最快捷的方法是通过智能仪器和定位器以及资产管理系统完成对现有数据的调查。这项调查可以由内部人员或供应商合作伙伴完成。例如，Neles的团队将评估阀门的全部安装基础以及仓库库存，并帮助制定计划，以降低可靠性、过时和性能相关问题带来的风险。

在第一次通过分析之后，从您的工厂不断收集和分析数据是一个很自然的步骤。为了获得最佳效果，请考虑基于软件工具的服务，根据您的特定工厂情况进行定制。这可以让您利用工厂人员，以最快的方式降低风险。

不要等待，数字时代已经到来

如果你的竞争对手也在分析不到1%的数据，你可以花一点时间从你已有的数据中获得价值，从而获得显著的竞争优势。不要等着开始。不管你的工厂有多老，它肯定有大量未被充分利用的信息，可以立即用于提高可靠性和降低风险。这些工具和方法是众所周知的，并且已经得到验证。从数百种植物的经验来看，有一个结论是正确的:每一种植物都有获得巨大收益的机会。

文本的乔治Buckbee，性能解决方案主管，Neles。

文章最初发表于《管理老化植物》杂志2019年3月/ 4月号。

由于公司名称更改为Neles，文本已于2020年7月更新。