IOT et industrie : Tendances de maintenance prédictive – IIoT

Et commencer est plus facile que vous ne le pensez. Des thermostats intelligents et des ouvre-portes de garage aux appareils de fitness qui se connectent sans fil à votre smartphone, l'Internet des objets (IoT) est partout, mais vous ne le reconnaissez pas toujours. Donc, si un appareil connecté est assez bon pour votre maison, pourquoi pas des machines et des processus commerciaux critiques?

En comblant le fossé entre les mondes numérique et physique, l'Internet industriel des objets (IIoT) inaugure une nouvelle ère d'efficacité, de croissance et d'information en offrant aux entreprises une vision claire des actifs et des processus de fabrication essentiels, explique Bill Sayavich, Global Responsable des services technologiques pour Parker Hannifin. Ce qui nécessitait auparavant des équipements analogiques et des procédures lourdes peut désormais être accompli avec un nombre croissant de solutions sans fil et basées sur le cloud.

«Si la nécessité est la mère de l'invention, l'inefficacité pourrait bien être la mère de l'IIoT. Si un employé de maintenance doit parcourir le sol de l'usine pendant des heures chaque jour pour collecter des données de diagnostic, puis prendre encore plus de temps pour analyser ces données avec un tableur, une solution qui calcule les données et les envoie directement à un smartphone ou à un PC va fondamentalement changer la façon dont cette entreprise fait des affaires.

Bill Sayavich

L'IIoT, moteur de solutions

L'IIoT pousse les fournisseurs de solutions comme Parker à développer de nouveaux produits et techniques innovants qui aident les entreprises à travailler plus efficacement et à améliorer leurs résultats. Mais alors que certaines entreprises ont déjà consacré le temps et les ressources à investir dans des solutions de surveillance de l'état, d'autres peuvent avoir du mal à savoir par où commencer.

Pour une entreprise qui reconnaît les avantages de la surveillance de l'état compatible IIoT mais ne sait pas par où commencer, Sayavich dit qu'elle n'a qu'à répondre à une question simple: «Quel défi commercial essayez-vous de résoudre?

«Nous avons compris que pratiquement tous les problèmes peuvent être résolus en disposant de meilleures informations à ce sujet, et l’IIoT nous offre un ensemble de données beaucoup plus riche pour résoudre ces problèmes commerciaux complexes. Une fois que vous avez identifié le problème, travaillez avec un partenaire pour vous aider à identifier les informations dont vous avez besoin pour agir en connaissance de cause. "

Bill Sayavich

Première étape: identifiez votre défi

En règle générale, Parker a constaté que les clients tentent de résoudre des scénarios de productivité et de disponibilité, explique Mario Calvo, Business Unit Manager pour la société Quick Coupling Division (QCD). Pour déterminer quelles données doivent être collectées et pourquoi, Calvo recommande aux entreprises de constituer une petite équipe de reconnaissance composée d'opérateurs, y compris les responsables de la maintenance, de la production et de l'usine.

Ce sont ces employés dont «le seul but dans l'usine est de s'assurer que l'équipement fonctionne et qu'ils ont les pièces nécessaires pour effectuer les réparations», dit-il. Cette équipe fait les premières étapes de l'élaboration d'un plan en déterminant où se trouvent les zones problématiques et ce qu'elles veulent mesurer pour atténuer ces problèmes. À partir de là, les opérateurs doivent décider quels actifs seront équipés de la solution de surveillance d'état compatible IIoT.

«Demandez à chaque membre de l'équipe de compléter la déclaration:« Si je connaissais X, je pourrais éviter Y ». Par exemple, à l'aide de capteurs de pression, les opérateurs peuvent diagnostiquer des problèmes avec des bouteilles ou des pompes qui pourraient ne pas fonctionner à des niveaux optimaux. »

Mario Calvo

Construisez de bas en haut

Il est important pour les nouveaux utilisateurs de l’IIoT de commencer par une solution de surveillance des conditions pour un ou deux actifs critiques afin de mieux comprendre les avantages de leurs processus et de leurs résultats, explique Sayavich. Bien que la progression naturelle puisse être de migrer vers une usine entièrement surveillée, il dit que l'objectif est de développer une «stratégie pour écouter les machines ou les processus les plus critiques», sans nécessairement attacher un capteur à chaque machine ou composant.

Sayavich conseille aux clients de commencer par répertorier tout actif d'importance critique, puis à partir de cette liste, déterminer un petit sous-ensemble de ces actifs pour commencer à recueillir une meilleure compréhension opérationnelle.

«Nous parlons aux clients et nous les amenons vers les machines qu'ils peuvent le moins se permettre de tomber en panne», dit-il. «Ce sont les machines qui n'ont pas de redondance, elles fonctionnent le plus d'heures et représentent les étapes les plus critiques du processus. Fondamentalement, s'ils baissent, tout va baisser. »

Les machines qui sont difficiles à réparer ou qui ont des pièces rares devraient également être ajoutées à la liste restreinte, ainsi que les actifs qui pourraient présenter un danger pour les employés si les conditions ne sont pas contrôlées, dit-il. En surveillant les conditions les plus critiques pour chaque actif, telles que la température, la pression, l'humidité et les vibrations, les opérateurs peuvent prévoir la santé de cet actif, évitant ainsi les temps d'arrêt.

"Un médecin commencera presque toujours toute visite en prenant vos paramètres vitaux, y compris la température et la pression artérielle, car ce sont parmi les mesures les plus critiques qui évaluent rapidement votre état", dit-il. «Il existe de nombreuses similitudes avec l'IIoT. Si j'ai une machine qui tourne à 100 degrés plus chaud que d'habitude ou bien au-delà de ce pour quoi elle est évaluée, vous pouvez à peu près garantir qu'elle ne fonctionnera pas comme ça pour toujours. "

Cloud ou ne pas cloud

Selon la solution choisie par les opérateurs, il peut être nécessaire d'installer une infrastructure Internet, explique Guillermo Hiyane, directeur des ventes de produits au sein de la division Connecteurs de systèmes fluides de Parker. Alors que les capteurs alimentés par Bluetooth peuvent transmettre des données aux appareils mobiles à portée sans infrastructure Internet, les systèmes basés sur le cloud ont besoin d'une infrastructure Internet afin de transmettre les données aux utilisateurs qui ne sont qu'à quelques mètres ou n'importe où dans le monde.

"Tant que vous avez Internet, l'électricité et les données à mesurer, c'est tout ce dont vous avez besoin. Vous n'avez pas besoin d'Internet haut débit ni d'aucun service Internet Big Data. Les appareils compatibles IIoT peuvent fonctionner avec des réseaux sans fil ou câblés / LAN. »

Guillermo Hiyane

Après avoir travaillé avec l'équipe de reconnaissance pour déterminer le type de capteurs à utiliser, l'équipe d'ingénierie et l'équipe de maintenance du client planifient le nombre de capteurs nécessaires pour atteindre les objectifs prévus. Lors de la mise en place de capteurs, Hiyane conseille aux clients de s'attendre à devoir ajuster le plan, l'emplacement des capteurs et éventuellement d'autres facteurs lors d'une phase de pilotage.

«C'est un processus, mais l'objectif final est d'obtenir quelque chose qui fonctionne comme un ajustement parfait pour le client. Et faites-le aussi longtemps que nécessaire. »

Guillermo Hiyane

Les solutions basées sur le cloud disposent généralement d'un serveur de collecte pour recevoir et transmettre les données de tous les capteurs du réseau. Si les capteurs sont hors de portée, des répéteurs peuvent être installés pour étendre le signal sans interférence.

«Chaque capteur a sa propre clé d'identification de suivi, il n'y a donc aucune chance que les signaux se heurtent», explique Hiyane.

L'un des plus grands défis consiste à trouver un équilibre entre la fréquence de la surveillance et le maintien de faibles coûts d'exploitation et le fonctionnement des actifs. Les solutions basées sur le cloud permettent une surveillance plus constante, ainsi que des alertes lorsque les conditions dépassent un seuil prédéfini, explique Calvo.

"Au fur et à mesure que vous obtenez les informations, vous pouvez identifier de quel capteur il provient et où ce capteur est placé", explique Calvo. «Les paramètres que vous avez définis déclencheront une alarme pour alerter les opérateurs lorsque la condition se situe dans ou peut-être en dehors d'une plage prédéfinie. Il ne contrôle pas l'équipement, comme un thermostat avec une fournaise, mais il vous donne les niveaux de condition afin que vous puissiez faire quelque chose. "

Laisser les capteurs basés sur le cloud sur un atout permet également aux utilisateurs de se concentrer sur les zones problématiques avec de gros équipements complexes, dit-il. La connexion aux capteurs permet aux utilisateurs de tracer les tendances des données et de diagnostiquer où le problème se produit plus rapidement et plus facilement que si l'opérateur utilisait des jauges et des collecteurs manuels.

«Il a été particulièrement réussi avec l'une de nos divisions sœurs [Parker Sporlan] qui se vend à l'espace HVAC. Lors du réglage ou de la maintenance des unités HVAC, leurs utilisateurs finaux collectaient les données manuellement, les connectaient à une formule, effectuaient les calculs, puis déterminaient comment ils auraient besoin d'ajuster le système pour des performances optimales. Ils ont pu installer nos capteurs sans fil Bluetooth et transmettre les données à une application mobile qui a fait tous les calculs pour eux. Cela leur a permis d'économiser énormément de travail, de réduire les erreurs et de leur permettre de faire plus d'appels de service chaque jour. Au final, nos clients sont en mesure d'améliorer leur retour sur investissement par appel de service. »

Mario Calvo

Le matériel pour les solutions basées sur le cloud coûte généralement plus cher que les capteurs Bluetooth, donc Calvo recommande à toute personne qui est nouvelle à IIoT de commencer avec Bluetooth pour s'assurer que la solution leur est utile, puis de travailler sur le cloud. Même les actifs plus anciens peuvent être équipés de l'une ou l'autre solution IIoT.

L'air comprimé comme exemple

Hiyane aide à installer des solutions de surveillance d'état pour les systèmes d'air comprimé. Bien que l'objectif final soit toujours de fournir une pression d'air constante dans tout le système, il affirme que la réalisation de cet objectif peut être envisagée différemment pour chaque industrie. Par exemple, la surveillance de la température et de l'humidité est essentielle pour l'industrie alimentaire et des boissons, tandis que la majorité des autres industries dépendent fortement du suivi de la pression et du débit. Selon lui, deux des objectifs les plus importants sont l'élimination des fuites d'air et des chutes de pression.

«L'air peut être gratuit, mais une fois que vous le traitez et le stockez dans un réservoir et que vous le distribuez dans toutes les zones de l'installation, il devient un service public très coûteux», explique Hiyane. «L'air comprimé fuit cet air, ce qui coûte de l'argent à votre entreprise. Les chutes de pression sont également chères; pour chaque deux PSI (livres par pouce carré) de pertes de charge, vous perdez 1% de la puissance de votre compresseur. "

Il est important de garder à l'esprit des détails comme celui-ci lors du traçage d'une solution de surveillance de l'état, dit-il. Après avoir vérifié que le système fonctionne correctement, il est important de former correctement les travailleurs qui l'utiliseront, dit-il. Les travailleurs ayant accès aux données doivent pouvoir les traduire en analyses utiles.

"Ce n'est pas tout sur les données; il s'agit de la conjonction de ces chiffres ensemble pour prendre de bonnes décisions », dit-il. "Avec l'air comprimé, ce sont toujours les mêmes variables qu'ils vous demandent de mesurer, mais vous voulez vous assurer de les mesurer correctement, aux bons endroits et au bon moment."

Tirer parti de l'IIoT pour réduire les temps d'arrêt

Au cours des dernières années, Parker a développé des systèmes de surveillance d'état compatibles IIoT que les entreprises peuvent utiliser pour créer des solutions de maintenance prédictive, a déclaré Sayavich. Par rapport à la maintenance préventive, qui repose sur une inspection et une maintenance de routine pour maintenir les actifs en bon état de fonctionnement, la maintenance prédictive minimise les coûts en suivant et en analysant un ensemble de conditions pour diriger la maintenance uniquement où et quand cela est nécessaire. Tirant parti de ces données, Parker développe des solutions IIoT qui non seulement alerteront les utilisateurs sur les problèmes avec leurs actifs, mais fourniront un chemin transparent et efficace pour sécuriser les pièces de rechange critiques à l'échelle mondiale.

«Il existe aujourd'hui des centaines de millions de composants essentiels qui sont essentiellement« invisibles »pour les systèmes traditionnels de gestion des actifs ou les plates-formes de collecte de données», explique Sayavich. «Beaucoup d'efforts ont été déployés pour numériser les produits que nous fabriquons chez Parker et créer une bibliothèque d'actifs basée sur le cloud pour nos clients. Nous utilisons déjà ces données pour fournir des services de maintenance préventive au quotidien. En exploitant ces données pour créer la prochaine génération d'analyses et d'algorithmes, nous pouvons réduire davantage les risques et augmenter l'utilisation des actifs. »

Pour créer le type d'organisation dirigée par le centre capable de diriger ces efforts, Parker a récemment créé une équipe de services mondiaux dirigée par Bob Bond, vice-président, Services, IIoT et e-Business. L'équipe franchit les frontières du marché, géographiques et technologiques et prend en charge des solutions nouvelles sur le marché. En 2015, Parker a fait un investissement en actions dans Minoseapolis, Minn.-based Exosite, un fournisseur leader de solutions IoT pour l'industrie. Grâce à ce partenariat, Parker travaille à apporter une échelle, une vitesse et des connaissances avancées dans l'espace des appareils connectés, a déclaré Sayavich.

«En intégrant les solutions de Parker à la plate-forme unique d'Exosite, nous déclencherons directement des alarmes et des activités de maintenance planifiées à partir d'un large éventail de conditions surveillées», dit-il. «Par exemple, nous pouvons utiliser les heures de fonctionnement enregistrées ou la surveillance de la pression au-dessus ou au-dessous d'un seuil indiqué pour informer les clients du moment de s'occuper d'un actif spécifique. Notre solution de gestion d'actifs nous permet de savoir précisément où se trouve le produit, son historique de fabrication et de service, et comment spécifier un remplacement exact. "

"Il s'agit d'un changement de paradigme pour l'industrie, et nous espérons que nos clients reconnaissent qu'ils ont de meilleures options que de" réparer en cas d'échec "", ajoute-t-il. «Cette stratégie est tout simplement trop coûteuse pour le résultat net et présente des risques inutiles pour l'entreprise.»

Bill Sayavich

Article rédigé par Bill Sayavich, directeur technologique pour Parker Hannifin Global Services (en haut), Mario Calvo (au milieu), directeur d'unité commerciale pour la division Quick Coupling de Parker et Guillermo Hiyane Division Sales Manager, TransAir.

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