Wawasan Penting dalam Bidang Pemantauan Kondisi yang Maju

Teknologi baru untuk memantau, mendiagnosis, dan memprediksi kesehatan mesin terus bermunculan. Vendor IIoT baru tampaknya muncul dalam radar setiap bulannya. Teknologi sensor lebih jarang muncul namun pilihan baru untuk pengukuran industri umum telah menjadi bidang investasi yang aktif. Dan, tentu saja, Anda tidak boleh melewatkan semua klaim, platform, dan alat baru di dunia kecerdasan buatan, yang telah muncul dalam berbagai bentuk.

Artikel ini adalah diskusi berkelanjutan tentang teknologi IoT, oleh seorang teknolog dalam upaya sederhana untuk membantu menginformasikan, memperjelas, dan mengungkap mitos produk baru khusus untuk industri pemantauan kondisi dan pemeliharaan prediktif.
 

Melampaui Getaran?

Pertanyaan yang diajukan:Mengapa tidak ada lebih banyak opsi sensor nirkabel untuk sensor industri umum seperti kondisi oli?

Itu pertanyaan yang wajar. Jawabannya sebagian terletak pada ketersediaan teknologi transduser sensor inti. Meningkatnya pilihan sensor nirkabel untuk getaran dimungkinkan tidak hanya oleh peningkatan dalam protokol nirkabel (seperti BLE), namun juga oleh akselerometer MEMS skala chip berbiaya rendah yang telah meningkatkan kinerja pengukuran getaran. MEMS telah membantu perusahaan yang memiliki kompetensi di bidang IoT namun kurang berpengalaman dalam pengukuran getaran tradisional untuk memasuki pasar pemantauan kondisi industri.

Meskipun terobosan sensor untuk berbagai indikator oli atau pelumasan yang sehat seperti keberadaan partikel atau kelembapan, keasaman, TAN/TBN, viskositas, dll., dapat ditemukan di laboratorium universitas, survei terhadap sensor pemantau kondisi oli yang tersedia secara komersial mengungkapkan bahwa wadah besar yang mengonsumsi daya dari pasokan listrik tingkat industri (yaitu, 10 hingga 30 VDC), yang tidak terlalu mendukung transmisi nirkabel.

Namun, vendor IIoT berupaya memenuhi kebutuhan penginderaan industri dengan menambahkan topologi sensor ‘hub’ ke dalam portofolio produk getaran nirkabel mereka. Hub ini pada dasarnya adalah jembatan nirkabel dengan port untuk menerima input analog yang cocok untuk menghubungkan dan mendigitalkan output dari sensor industri yang umum tersedia. Kemampuan ini dapat membantu memperluas rangkaian sensor yang tersedia untuk sistem pemantauan kondisi.

Hub IIoT yang tersedia saat ini dapat mendigitalkan sinyal sensor yang sebanding dengan suhu dan kelembapan oli, tekanan, pemeriksaan suhu, ultrasound, arus, dan putaran mesin, yang kemudian ditransmisikan dan ditampilkan melalui jaringan yang sama ke aplikasi cloud atau seluler sebagai sensor getaran dalam portofolio.

Gambar 1. Hub nirkabel KCF Technologies (KIRI) menawarkan port sensor IEPE serta tach, ultrasonik, dan kualitas/kelembaban oli. Hub WIFI Petasense (KANAN) menawarkan port yang mendukung ultrasound, arus, tekanan, getaran (triaksial dan IEPE) dan suhu RTD.

Selain itu, vendor IIoT terlihat menawarkan alat untuk pemeliharaan pelumasan, seperti mengumpulkan data pelumasan dan mencatat tindakan yang diperlukan pada dasbor yang ada bersamaan dengan getaran.

Gambar 2. Layanan PdM berorientasi pelumasan UpTimeWorks dari Ijssel telah mengembangkan penginderaan getaran nirkabel dengan data yang tersedia bersamaan dengan pemeliharaan oli di dasbor yang sama (KIRI). Dispenser oli OPTIME C1 Schaeffler yang baru dirilis mampu melakukan koneksi nirkabel untuk pemantauan level, commissioning NFC, dan informasi jenis oli dengan data tersedia melalui dasbor yang sama yang menampilkan data yang dikirimkan dari sensor getaran (KANAN).

Terlepas dari perkembangan ini, tampak jelas bahwa pengumpulan data dan analisis sampel minyak akan terus dilakukan oleh para ahli yang berkualifikasi, sementara sensor dan alat IIoT dikembangkan untuk meningkatkan efisiensi — seperti pemantauan kondisi getaran saat ini.
 

Peran AI — Apakah Kita Sudah Mencapainya?

Sulit untuk membuka website atau platform media sosial saat ini tanpa melihat headline tentang kecerdasan buatan (AI). Namun, pada titik ini, apa arti sebenarnya dari ungkapan tersebut, khususnya bagi komunitas pemeliharaan industri? Beberapa vendor IIoT yang memasuki pasar pemantauan kondisi dalam lima hingga 10 tahun terakhir telah gencar mempromosikan kemampuan AI pada sistem penginderaan getaran mereka. Apakah kemampuan ini menjadi terobosan yang diharapkan banyak orang?

Sebagai permulaan, mari kita lihat lebih dalam kemampuan yang dijelaskan oleh beberapa vendor, bersama dengan beberapa studi kasus di mana pendekatan rekayasa data sebenarnya telah diterapkan pada pemeliharaan prediktif.

Gambar 3. Vendor nirkabel menawarkan beberapa bentuk diagnostik berbasis AI. KIRI ke KANAN – Symphony Industrial, Petasense, Nanoprecise, dan Augury.
 

Pendekatan berbasis data dapat dibedakan dari pemrosesan sinyal getaran klasik dalam beberapa hal. Statistik dasar dapat diterapkan pada bentuk gelombang getaran untuk menciptakan beberapa '"indikator" kondisi, yang masing-masing sensitif terhadap aspek tertentu dari perilaku mesin.

Rekayasa data juga akan berupaya membuat indikator kesehatan tetapi dari berbagai sumber data. Diagnostik akan efektif antara lain dengan mengungkap kontributor mana yang paling bertanggung jawab atas perubahan indikator kesehatan secara keseluruhan.

Kolaborasi antara ahli di bidang aset dan teknisi data dapat memperluas cakupan kesalahan hingga anomali di luar anomali yang umum terjadi pada peralatan berputar. Hasil yang baik juga telah ditunjukkan ketika pendekatan rekayasa data diterapkan pada sinyal kontrol proses yang ada, tanpa penerapan instrumentasi baru.

Spektrum getaran bila dilihat oleh seorang analis pengalaman dapat mengungkapkan banyak hal tentang komponen terlemah dari sebuah motor atau pompa, namun praktik diagnostik yang sangat visual ini tidak mudah untuk diukur. Sebaliknya, pendekatan berbasis data terhadap diagnostik mesin dapat diulang dan diskalakan.

Setelah dilatih dengan benar, berbagai algoritme machine learning akan bekerja dengan cara yang sama setiap harinya [1].

Gambar 4. Model indikator kesehatan yang berasal dari getaran, tekanan, dan volume aliran digunakan untuk memantau kesehatan pompa. Indikator kontribusi yang dominan akan menunjukkan munculnya anomali berbeda.
 

Masa Pakai Baterai, Depan dan Tengah

Penelusuran web untuk literatur tentang masa pakai baterai menghasilkan banyak diskusi tentang EV, namun hanya sedikit informasi berharga mengenai peran dan perilaku baterai untuk IIoT.

Baterai sendiri merupakan perangkat kompleks yang menyimpan dan mengirimkan muatan secara elektrokimia, yang berarti bahwa kapasitas untuk mengirimkan muatan tidak hanya bergantung pada kondisi lingkungan seperti suhu, namun juga bergantung pada faktor lain yang terkait dengan aplikasinya. Setiap pemilik mobil di Amerika Serikat bagian utara tahu bahwa baterai tidak menyukai cuaca dingin. Namun seberapa banyak yang mereka ketahui tentang pengaruh arus beban terhadap kapasitas baterai, atau apa yang terjadi pada kapasitas jika baterai dibiarkan mati total?

Meninjau spesifikasi produk sensor getaran nirkabel dan menjadi jelas bahwa kinerja bergantung pada kondisi pengoperasian dan aplikasi spesifik. Namun interpretasi terhadap kondisi yang terkadang tidak jelas yang diterapkan pada spesifikasi masa pakai baterai mungkin tidak mudah.

Gambar 5. Kapasitas baterai untuk mengalirkan muatan bergantung pada kondisi pengoperasian seperti suhu dan beban arus rata-rata. Kriteria pengukuran untuk pengujian baterai seperti tegangan cutoff atau depth-of-discharge (DOD) juga merupakan kunci untuk memperkirakan kapasitas. (Kredit gambar:Baterai Saft)

Secara umum, untuk aplikasi IIoT, variabel lingkungan mencakup perkiraan jarak transmisi (daya radio), banyaknya hambatan logam di fasilitas (transmisi berulang karena kesalahan penerimaan), efisiensi protokol radio, dan jumlah data yang dikirimkan. Pengukuran getaran khususnya adalah suatu ukuran yang berbeda dari pengukuran lainnya.

Analis berpengalaman ingin menganalisis sendiri bentuk gelombangnya dan untuk mesin dengan laju rotasi yang lebih lambat, hal ini berarti pengukuran getaran resolusi tinggi dengan durasi sampel beberapa detik, sehingga menghasilkan lebih banyak data yang dikirimkan daripada sekadar suhu saat ini.

Seperti yang diharapkan, total muatan meningkat seiring bertambahnya jarak transmisi karena lebih banyak energi yang dikeluarkan untuk membuat koneksi ke gateway dan mengirimkan data. Sensor getaran sering kali dikonfigurasi untuk transmisi terbatas dalam jangka waktu 24 jam, yang juga berarti mode 'tidur' mendominasi arus listrik yang dikonsumsi selama jangka waktu tersebut. Konsumsi arus minimal ini mencakup kebocoran sirkuit, yang dalam semikonduktor, meningkat seiring suhu.

Kedua efek ini akan mengurangi masa pakai baterai dengan menuntut lebih banyak daya yang dikirimkan untuk setiap periode transmisi.

Contoh data pengujian lapangan sensor getaran nirkabel yang menunjukkan variabilitas masa pakai baterai sensor nirkabel dapat dilihat pada data di bawah ini. Total pengisian daya yang dikonsumsi selama periode 24 jam pada berbagai kondisi menunjukkan peningkatan konsumsi daya berdasarkan jarak dan suhu pengoperasian.

Gambar 6. Beberapa hasil awal dari pengujian lapangan beberapa sensor getaran nirkabel. Total daya yang dikonsumsi, seperti yang diharapkan, meningkat seiring dengan jarak transmisi dan suhu pengoperasian.
 

Ringkasan

Penambahan kemampuan IIoT ke kotak alat PdM menawarkan penyedia layanan pengukuran yang lebih sering untuk membantu memonitor mesin yang tidak aman atau sulit diakses secara manual. Data yang dikumpulkan melalui IIoT juga lebih mudah diakses dari jarak jauh dan mudah untuk dianalisis, serta dapat dimasukkan ke platform pemrosesan data tingkat lanjut untuk digabungkan dengan data dari sensor lain, sehingga menghasilkan tampilan diagnostik yang lebih komprehensif.

Seperti halnya alat kompleks lainnya, hampir mustahil untuk memahami bagaimana kinerja teknologi ini di lingkungan Anda tanpa studi percontohan dalam lingkup tertentu. Mengkurasi sistem yang tersedia dengan mempelajari spesifikasi sistem sebelum membeli peralatan apa pun dapat menjadi investasi yang baik, terutama jika Anda belum begitu paham dengan kekuatan dan keterbatasan teknologi baru ini.

[1] Dengan asumsi mode pengoperasian dasar mesin tidak berubah. Kondisi yang konsisten juga diperlukan untuk membuat tren indikator kondisi getaran secara efektif.