状態監視が小規模になる

May 21, 2023

産業用モノのインターネット (IIoT) の進歩は、長い間、大企業の領域でした。 これらの企業には、状態監視などの IIoT サービスを強化するために必要な戦略、センサー、エッジ デバイス、データ分析機能に支払う投資があります。 また、これらの戦略的取り組みをサポートできるチームもあります。

現在、センサーの利用範囲の拡大、機能の進化、新しいデジタル プラットフォームとツールにより、IIoT 機能がより簡単に利用できるようになり、小規模なチームでも管理が容易になりました。 その結果、中小企業 (SME) は、大手企業がすでに恩恵を受けているのと同じデジタル機能を獲得できるようになります。

状態監視は、差し迫った障害を示す可能性のある変化を検出するために機器を観察するプロセスです。 チームは状態監視テクノロジーを使用して、異常な振動、圧力変化、主要コンポーネントの位置変化、機器の速度、流体特性、温度変化、湿度の兆候がないか機器を遠隔監視し、動作状態の全体像を把握することができます。 そうすることで、チームはセンサーデータがマシンのストレスを示した場合に直ちに是正措置を講じることができるほか、機器を最高の状態で稼働し続けるための予防メンテナンスのスケジュールを設定することもできます。

TE Con​​nectivity のセンサー ビジネス最高技術責任者、エリン バーン氏は次のように述べています。「大規模な製油所であれ、遠隔地にある自治体のリフト ステーションであれ、商業的なクラフトビール醸造所であれ、これらすべての施設には、特定のパラメータ範囲内で動作する必要があるシステムと機器が備えられています」と述べています。ユニット。

「その機器が適切に機能しないと、生産性と持続可能性が低下し、単に迷惑なだけの故障から、石油やガス施設の場合、漏洩や漏出が発生した場合に潜在的な環境大惨事に至るまで、さまざまな故障のリスクがあります。過剰な排出だ」とバーン氏は語った。 「測定できないものを管理することはできません。そこで産業および商業状態の監視が重要になります。」

IIoT 状態監視テクノロジーを導入した組織は、さまざまなビジネス上の利益を達成します。 Deloitte の論文では、高度な分析で障害を予測し、対策を講じることで、生産性が 25% 向上し、故障が 70% 削減され、メンテナンス コストが 25% 削減されることがわかりました。

低電力要件、ワイヤレス機能、デジタル化、小型化、高耐久化、センサー融合などの IIoT センサーのトレンドは、これらのセンサーがより多くのユースケースに活用でき、狭いスペースに設置でき、過酷な環境条件でも優れたパフォーマンスを提供できることを意味します。 低電圧要件により、新しい電源管理テクノロジーの必要性がなくなり、ワイヤレス構成により、IIoT システムの設置が簡単、迅速、かつ安価になります。

チームはデジタル技術を使用して機器を遠隔監視し、スマートフォンのアプリを使用して生産調整を行うこともできます。

「最近、TE では Preddio Technologies と協力して状態監視を改善し、小規模なアプリケーションで広く利用できるようにしました。私たちの共同ソリューションは、最も離れた場所にも設置できるようになりました。Preddio のワイヤレス テクノロジとクラウドを組み合わせることで、ベースの分析と当社の低電力センサーにより、あらゆる規模の業務の遠隔監視が可能になりました」とバーン氏は述べています。

当社は独自の特許取得済みの長距離 Bluetooth 5.0 アドバタイズ テクノロジーを利用して、最大 1000 フィート (環境によってはそれ以上) 離れたモバイル デバイスやゲートウェイに高帯域幅データを提供します。 より長距離の場合や騒音が大きい環境では、バック チャネルとして LoRaWAN を活用します。

センサーのサンプリング レートは、アプリケーションと測定される信号の種類に基づいています。 動的に変化する信号に対してミリ秒レートを実現できます。 一方、アラームとしきい値情報はデバイスに保存され、クラウドでのデータ量と処理の複雑さを制限します。

当社は、独自のモバイル アプリ、デジタル ツインに焦点を当てたクラウド ダッシュボード、およびさらなる分析のためにデータをエクスポートするための標準 API を提供します。

当社のソリューションは、急速に変化する傾向や、通常は発生後に手動でのみ発見される既知の障害モードをエンド ユーザーに警告することに重点を置いています。 当社では、産業用機器 (ボイラー、チラー、ポンプ、熱交換器、バルブ、タンクなど) にある複数のセンサー入力を使用しています。

中小企業にとって IIoT の力をテストするのに、クラフト ビール業界以上に適した場所はありません。 醸造を成功させるには正確な圧力と温度が必要で、適切に維持されなければ数千ガロン (および数ドル) のビールが無駄になる可能性があり、どのような作業においても多大な損失となります。 さらに、ボイラーの性能と稼働時間は、水や蒸気の漏れから、炭酸カルシウムのスケールによる不均一で非効率的な加熱まで、さまざまな問題によって影響を受ける可能性があります。

クラフトビール醸造所は2021年に米国のビール市場全体の13.1％を占めたが、パッケージ販売とバーやレストランの売上のおかげで、市場総額1000億ドルのうち268億ドルの売上高を記録した。 したがって、IIoT を使用して生産バッチとビールの品質を保護することで、全国のビール醸造所の収益を高めることができます。

マサチューセッツ州に 3 つの拠点を持つ Lord Hobo Brewing Company は、状態監視を早期に導入した会社です。 多くのビール醸造所と同様に、Lord Hobo's は最先端の設備を備えており、数百万ドル相当のやかん、樽、ボイラー、コンベア、冷却システム、貯蔵タンク、発酵タンク、配管、チューブ、冷凍設備などの洗練された設備を備えています。 、洗浄装置、廃棄物処理システムなど。

また、Lord Hobo には、状態監視を使用して、機器のダウンタイム、中断、収益損失を引き起こす可能性のある蒸気ボイラーの故障を防ぐという追加の利点もあります。 これらのボイラーには、非常に正確な温度と圧力が必要です。 圧力、電​​力活動、モーターの振動に基づいたボイラーの稼働時間も測定されます。

過小圧力状況が感知されます。 チラーの流入/流出グリコール温度、ボイラー圧力と蒸気温度、容器タンク温度、流入水と流出水の流量、臨界タンクの連続レベル、発酵状態 (比重/温度)、包装内の溶存酸素チェックポイントも監視されます。ラインなど。

私たちは、何十万ドルもかかる包括的な制御および監視ソリューションを必要とせずに、運用全体にわたるアドホックな重大な弱点をますます監視しています。

使いやすいモバイル アプリとクラウドベースのダッシュボードにより、Lord Hobo のスタッフはボイラーの状態をリモートで監視できます。 問題が発生した場合は、テキストまたは電子メールによるアラートを 24 時間体制で受け取ります。 たとえば、スタッフは、温度上昇や生産量の変更により、放置した場合にビールのバッチ全体がダメになり、製品の損失と時間に数千ドルの損失が生じる可能性があるかどうかを判断できます。 そうであれば、問題を解決するために迅速な措置を講じることができます。

Preddio 状態監視ソリューションと TE のセンサーを導入することにより、この醸造所はボイラーの効率と信頼性を向上させました。 さらに、生産設備と重要なプロセスパラメータを視覚化できるため、チームは予防メンテナンスをスケジュールし、設備のダウンタイムを削減し、政府の食品品質規制への準拠を確保することができます。

「このタイプのソリューションで最も興味深いのは、そのシンプルさ、拡張性、および即時結果を提供できることです。キャプティブ データを解放するソリューションは、数十億ドル規模の製油所だけでなく、商用のクラフトビール醸造所でも数分で実装できます。 「既存のインフラストラクチャを変更したり、IT システムへのアクセスを要求したりする必要があります。業界や事業規模に関係なく、施設の効率、生産性、収益性、さらには持続可能性を高めることができます」と、共同創設者兼 CEO のアーロン ガニックは述べています。プレディオ。

Preddio ソリューションは、TE の MC3200 I2C および M5600 BLE 圧力センサーを使用しており、優れた低電力性能とデジタル機能を実現します。 センサーは広い温度範囲にわたって校正されており、圧力範囲は最大 10K PSI で、合計誤差帯域はフルスケール圧力の 1% と低く抑えられています。 圧力センサーは、プロセス温度のデジタル測定値も提供します。

従来の圧力計は配線が必要なアナログ デバイスですが、TE のセンサーは Preddio のバッテリ駆動製品に統合して、ワイヤレスで導入障壁の低いアプローチを実現できます。 クラフトビール醸造所の予算のほとんどが製品開発とマーケティングに集中しているため、Preddio-TE ソリューションの複雑さの軽減は、費用対効果の高い方法でプロセスを改善したいと考えているオーナーにとって歓迎すべきニュースです。

TE センサはマルチタスクを実行し、単一の機械ポートを通じてあらゆるプロセス流体の圧力と温度の両方を測定します。 この機能により、システムの価値が 2 倍以上に高まり、インストール プロセスも合理化されます。 頑丈で耐久性のある TE のセンサは、マサチューセッツ州の冬の雪や氷だけでなく、ホーボー卿の施設でさらされる夏の熱や湿気にも耐えることができます。

低コストとより多くの機能により、複数の業界の中小企業は、Preddio や TE のような IIoT ソリューションと状態監視を連携できるようになりました。 恩恵を受けると予想される業界のほんの一部には、石油・ガス、鉱業、発電、乳製品製造、食品・飲料製造、製鉄所、製紙工場などがあります。

状態監視テクノロジーは、製品の保護、機器の稼働時間の向上、メンテナンスコストの削減以外にも利点をもたらします。 企業は、小規模なリモート ワーカーを活用してサイトのネットワークを管理しながら、故障対応インシデントや修理のための高価なトラックの移動を削減できます。 機器を長期間使用すると、機械的無駄が削減され、設備投資の ROI が向上します。 さらに、状態監視は、石油やガスの漏れや過剰な排出などの問題をスタッフに警告することで、環境災害の防止に役立ちます。

中小企業は超競争市場で優位性を獲得しようとしているため、状態監視を使用してスタッフの生産性と業務パフォーマンスを向上させ、CapEx 投資と OpEx メンテナンスコストを削減し、生産スループットを促進し、環境の持続可能性を向上させることができます。 これらは、あらゆる製造企業や産業企業が恩恵を受けることができるメリットです。

この記事は、TE Con​​nectivity のセンサー事業開発ディレクターである John Tuley によって執筆されました。 詳細については、こちらから Tuley 氏にお問い合わせください。

この記事は、Sensor Technology Magazine の 2023 年 5 月号に初めて掲載されました。

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