Surveillance avancée de l'état machine : booster la santé et le TRS

Qu'est-ce que la surveillance de l'état machine ?

La surveillance de l'état machine (condition monitoring) est la capacité d'évaluer la santé d'une machine sur une période donnée. Cela peut inclure son efficience, car des pertes d'efficience peuvent indiquer un problème sous-jacent. Cela inclut aussi l'usure des pièces, des indicateurs de performance comme la production de pièces défectueuses, les statistiques d'utilisation et les statistiques de maintenance.

Actuellement, la majorité de l'industrie manufacturière opère avec des stratégies de maintenance primitives, souvent basées sur une approche réactive ou calendaire. La raison est que la plupart des fabricants ne disposent pas des données d'état machine pour les informer de la santé opérationnelle de leurs équipements.

Par conséquent, leurs choix se limitent à soit maintenir l'équipement selon un calendrier, soit attendre qu'il tombe en panne, aucune des deux n'étant une solution efficiente. Cela conduit à un gaspillage stupéfiant sous forme de dépenses de maintenance inutiles ou de gros volumes d'arrêts machine non planifiés.

Dans cet article, nous explorerons comment la surveillance d'état résout ce problème, en fournissant aux fabricants les données d'état machine nécessaires, en temps réel, pour prendre des décisions proactives basées sur la santé actuelle de leurs équipements, leur permettant même d'introduire de l'automatisation en atelier.

Avec la surveillance d'état, vous avez un accès instantané à la santé machine et aux diagnostics pour un regard temps réel sur la performance machine.

Différence entre surveillance d'état et surveillance machine

Alors que la surveillance d'état fournit des diagnostics et aide à déterminer la santé d'une machine basée sur diverses conditions mesurées, la surveillance machine fournit un simple statut machine : La machine est-elle productive ou non ?

La surveillance machine est certainement utile aux fabricants car elle fournit des données de disponibilité machine pour que les opérateurs et équipes de maintenance réagissent vite aux événements d'arrêt. Cependant, cela est insuffisant pour deux raisons principales.

Premièrement, elle ne fournit pas les analytics machine plus profonds de la surveillance d'état pour diagnostiquer les problèmes et ajuster les processus afin d'optimiser la performance des actifs. De plus, le simple suivi des arrêts machine force les fabricants à soit engager des mesures de maintenance préventive coûteuses et inutiles, soit compter sur de la maintenance réactive, incapables de comprendre vraiment la nature du problème, se contentant de le réparer jusqu'à ce qu'il se reproduise inévitablement.

Fait intéressant, la sur-maintenance (souvent résultat d'une stratégie calendaire) peut être tout aussi gaspilleuse que les arrêts non planifiés, car elle est non seulement coûteuse mais aussi chronophage.

À l'inverse, la surveillance d'état permet aux fabricants d'exploiter les conditions temps réel de leurs actifs pour surveiller et optimiser la maintenance et la performance de leurs machines, s'assurant qu'ils ne sur-entretiennent pas ni ne souffrent d'arrêts non planifiés.

Exemple du tableau de bord équipe en cours MachineMetrics affichant les données de performance machine en temps réel.

Pourquoi la surveillance d'état est-elle importante ?

La surveillance d'état est importante pour les installations de fabrication lean car elle réduit les arrêts, booste l'efficience de production, et aide à la prédiction des coûts, l'approvisionnement en pièces de rechange, les besoins et la planification de maintenance, ainsi qu'à des prédictions de production plus précises.

En résumé, la surveillance de l'état machine aide les fabricants à tirer davantage de leurs équipements existants, sans dépenser temps et budget en maintenance inutile. Ils y parviennent car ils ont une vision plus profonde et précise de la performance de leurs équipements, utilisable pour une meilleure prise de décision.

Cela permet des opérateurs, managers et équipes de maintenance plus performants, et fait progresser divers KPI notables, dont la disponibilité machine, l'utilisation, et bien sûr le TRS (OEE). En un sens, la surveillance d'état est une forme plus mature de surveillance machine, exploitant des données machine utiles pour tirer parti du juste milieu entre maintenance calendaire et maintenance réactive.

Bien que la plupart des fabricants puissent commencer par simplement surveiller les temps de disponibilité des équipements, la concurrence les forcera éventuellement à progresser vers la surveillance des conditions machine pour comprendre la santé de leurs équipements et en optimiser la performance.

Avantages de la surveillance d'état

Les avantages de la surveillance d'état sont nombreux. Un atout majeur est l'augmentation de la longévité des équipements. Si un paramètre spécifique sort continuellement des plages attendues, surtout des facteurs qui pourraient endommager gravement une machine ou ses composants, les problèmes sous-jacents peuvent être évalués et réparés avant un événement d'arrêt ou un dommage coûteux à long terme.

La surveillance d'état est aussi bénéfique à l'efficience de production globale car elle aide les dirigeants à prendre des décisions importantes comme savoir s'il faut continuer la production avec un équipement partiellement endommagé et pour combien de temps sans encourir de coûts additionnels ou réduire la qualité du produit. Ainsi, elle limite les arrêts et les coûts de pièces, car les machines peuvent être utilisées à leur efficience maximale. C'est particulièrement important pour les installations 24/7 et les fabricants opérant une usine lights-out.

La surveillance de l'état machine soutient divers objectifs pour les fabricants, notamment :

• Réduire et éliminer les arrêts machine non planifiés
• Optimiser la santé et la performance machine
• Améliorer la qualité et réduire les rebuts
• Piloter un programme de maintenance plus performant basé sur des données machine précises
• Permettre l'automatisation basée sur des données d'état machine temps réel

Un tableau de bord de surveillance d'état machine pour reporter la disponibilité machine, la santé de l'équipement, et fournir des notifications pour l'activité de maintenance.

Quelles conditions pouvez-vous surveiller sur une machine ?

Il existe un nombre quasi illimité de conditions surveillables sur une machine. Le dispositif Edge MachineMetrics se connecte directement à l'automate (PLC) de la machine, donnant accès à une grande variété de données machine. De plus, vous pouvez ajouter des capteurs externes ou connecter des équipements plus anciens avec des E/S numériques et analogiques pour s'assurer que tout l'équipement est surveillé.

Ces données d'état machine peuvent alors être analysées pour mieux comprendre la santé machine et agir pour maintenir l'équipement lorsqu'une variable donnée indique une défaillance imminente. Voici quelques conditions et composants surveillables pour identifier des tendances, prédire des pannes, et déployer des activités de maintenance basée sur l'état :

• Surveillance des vibrations : Les patterns de vibration peuvent indiquer beaucoup de choses. Surveiller ces patterns offre un aperçu de la durabilité des pièces et des changements dans ce pattern peuvent indiquer un outil défaillant, souvent 15 minutes ou plus avant qu'un opérateur humain ne commence à voir un problème.
• Usure des roulements : L'usure des roulements à billes peut endommager l'équipement de fabrication, et survient généralement au démarrage et à l'arrêt car la pression du fluide dans la machine n'est pas assez haute pour maintenir une lubrification adéquate. Un niveau de lubrifiant trop bas peut aussi causer l'usure des roulements, tout comme l'utilisation du mauvais type de lubrifiant. En surveillant l'état des roulements via un dispositif Edge, on peut prévenir maintenance coûteuse et arrêts, et réduire drastiquement les coûts machine car les défaillances critiques deviennent de moins en moins fréquentes.
• Charge : Alors qu'un outil machine travaille le matériau, il s'émousse naturellement, forçant la machine à augmenter la charge pour assurer la coupe adéquate, comme on appuie plus fort sur un crayon non taillé. Cela peut indiquer aux opérateurs qu'à mesure que la charge augmente, la vie de l'outil touche à sa fin.
• Couple : Identifier les anomalies dans la force de rotation de la machine, pour mieux comprendre comment elle évolue pendant les runs et toute corrélation avec rebuts, pannes machine, et outils cassés.
• Accélération : Les axes ne démarrent pas instantanément à une vitesse donnée, mais accélèrent et décélèrent selon le programme.
• Vitesse de broche : Analyser les RPM (tours/minute) de vos broches, notant comment la vitesse peut augmenter l'usure de l'outil, encourager le chatter, ou mener à des ruptures d'outil.
• Température : La température est un indicateur apparent de nombreux problèmes potentiels dans une machine. Surveiller la température machine peut alerter les employés de production d'une défaillance machine imminente ou même de risques sanitaires comme des casses majeures ou des incendies dans certains environnements de fabrication hostiles.
• Rupture d'outil : Avec une solution de surveillance d'état déployée, vous pouvez non seulement identifier quand un outil casse, mais même prédire quand une rupture est imminente, pour déployer de la maintenance préventive et corriger le problème avant qu'il n'arrive.

[Étude de cas : Comment BC Machining prédit et prévient les ruptures d'outil machine, générant 72 000 $ d'économies annuelles par machine]

Techniques de surveillance de l'état machine

Il existe trois principaux types de techniques de surveillance machine :

• Surveillance d'état manuelle : inspection manuelle de l'équipement pour usure, documentation des pannes, température, et autres données pertinentes. Cette technique analogique nécessite une présence sur site pour recueillir l'information et attend un degré de précision que les humains ne sont généralement pas conçus pour fournir. C'est pourquoi nous recommandons les tableaux de bord de fabrication numérique pour assurer la visibilité des données machine sur le terrain d'usine.
• Surveillance basée sur commande machine et capteurs : extraction de données directement depuis la commande machine, utilisation d'E/S numériques et analogiques, ou pose de capteurs sur les machines pour collecter et évaluer les données. En environnement manufacturier, les capteurs basiques subissent souvent des problèmes : renversés ou rendus imprécis par des chocs, conditions chimiques ou thermiques, etc. Cependant, des solutions comme l'adaptateur de données haute fréquence MachineMetrics sont moins un capteur au sens traditionnel car il se branche directement sur le PLC et est immunisé contre les chocs, inclinaisons, copeaux métalliques volants, et autres conditions dangereuses. Il collecte aussi les données à 1000 fois la vitesse de la plupart des capteurs du marché.
• Exploiter l'IoT : porte la surveillance d'état au niveau supérieur car elle permet la surveillance machine à distance et peut utiliser du logiciel cloud pour agréger les données, faire de l'analytics, créer des rapports, et plus. L'IoT ouvre aussi la possibilité de maintenance basée sur l'état, souvent en temps réel.

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Activer la maintenance basée sur l'état

La surveillance basée sur l'état pilote une routine de maintenance basée sur l'état où la maintenance est effectuée quand les machines indiquent une forte probabilité de défaillance.

Avec une solution de surveillance d'état activée, les fabricants peuvent pivoter rapidement d'une stratégie de maintenance calendaire ou réactive vers une approche basée sur l'usage ou l'état. Cela leur donne l'opportunité de soutenir les tâches de maintenance au bon moment, plutôt que de sur-entretenir l'équipement ou d'attendre qu'une machine tombe en panne.

Alarmes, notifications et automatisation

Le système de surveillance d'état IoT de MachineMetrics fournit l'infrastructure pour s'intégrer à d'autres systèmes afin d'activer notifications et autres activités automatisées. Ainsi, les données d'état machine temps réel informent et donnent du pouvoir à votre équipe pour prendre de meilleures décisions, plus vite, basées sur des données précises.

Passons en revue quelques exemples :

• Intégration avec GMAO (CMMS) : Votre équipe maintenance et opérateurs sont responsables d'assurer le fonctionnement optimal de l'équipement, mais votre système de maintenance ne collecte pas de données machine précises. Avec MachineMetrics, les événements d'arrêt, étapes de setup, anomalies, usage général, ou alarmes peuvent être automatiquement envoyés à une GMAO ou autre système.
• Automatisation de la maintenance : En traquant les conditions machine, une alarme peut activer un workflow notifiant la bonne personne du problème immédiatement. Non seulement cela assure une résolution aussi rapide que possible, mais selon les données machine, des seuils de condition peuvent permettre aux opérateurs et équipes maintenance de corriger le problème avant qu'il ne devienne un problème. Par exemple, une alarme « bas niveau fluide » déclenche une notification pour un opérateur afin de remettre à niveau avant que la machine ne tombe en panne. Cela nous rapproche de la maintenance prédictive.

La maintenance basée sur l'état est certainement bénéfique au résultat net d'un fabricant comparée à une stratégie réactive qui ne résout les problèmes machine qu'après la casse. Cependant, évoluer vers une stratégie de maintenance prédictive est encore plus efficient et lucratif pour les fabricants data-driven.

Avec la maintenance prédictive, la surveillance d'état peut être utilisée comme source de données aux côtés d'autres pour l'analyse afin de répondre à la question : « Quand la machine va-t-elle casser ? » Tant qu'un modèle est entraîné avec précision, ce type d'insight peut réduire les arrêts et coûts encore davantage qu'une routine de maintenance basée sur l'état.

Machine en panne ou défaillance imminente détectée ? Notifier automatiquement la bonne personne au bon moment pour résoudre le problème le plus vite possible, ou avant même que le problème ne survienne.

Solutions de surveillance de l'état machine

La plateforme Industrial IoT MachineMetrics offre un système de surveillance de l'état machine pour que les fabricants puissent exploiter les données temps réel streaming depuis leurs machines pour surveiller la performance, déployer la maintenance, et plus.

Nous offrons une solution plug-and-play pour connecter les machines via le PLC et collecter et transformer les données en données machine et insights consommables en quelques minutes. Avec cela en main, vous pouvez facilement visualiser et gérer la santé de votre équipement, et notifier la bonne personne au bon moment pour agir quand c'est nécessaire. Au-delà des données contextuelles fournies par les opérateurs, vous aurez une visibilité instantanée non seulement sur la performance et la santé individuelles des machines, mais sur le statut de l'opération dans son ensemble.

Cela soutient une variété d'objectifs pour les fabricants. Un déploiement simple de surveillance d'état donne un aperçu de la santé machine via diagnostics et alarmes, et des cas d'usage plus avancés via l'analyse de cycles, ainsi que des workflows automatisés.

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