Painelajittimen kuulalaakerin kuula ennen korjausta.

Mikäli alkavaa vikaantumista on havaittavissa, lähetetään siitä hälytys palveluntarjoajan teknologiaeksperteille niin sanottuun virtuaalivalvomoon. Virtuaalivalvomo koostuu käytännössä oman teknologia-alansa osaajista, jotka kykenevät tekemään asiantuntijatyökalujen avulla analyysin modernin mobiiliteknologian keinoin.

Virtuaalivalvomon työntekijät voivat sijaita maantieteellisesti, missä hyvänsä mobiiliverkon alueella. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että teknologiaekspertti saa mobiililaitteeseensa hälytyksen esimerkiksi sellutehtaan hakekuljettimen moottorilta, jonka värähtelytaso, esimerkiksi nopeuden RMS on ylittänyt määritellyn raja-arvon. Hälytyksen voi vastaanottaa joko perinteisenä tekstiviestinä tai järjestelmän osana olevan mobiilin raportointinäkymän kautta.

SMS-hälytys nopeuden RMS arvon hälytysrajan ylityksestä

Uuden konseptin perusideana on se, että asiantuntija voi tehdä pika-analyysin nopeuden RMS:n historiatietojen perusteella, katsomalla esimerkiksi värähtelytason nousunopeuden pitkän ajan keskiarvona. Reaaliaikainen värähtelyanalyysi tuottaa asiantuntijan käyttöön automaattisesti myös taajuustasomuunnoksen on-line datasta, josta nähdään viimeisimmän mittauksen suhde pitkän ajan keskiarvoon yhdellä silmäyksellä.

Mikäli mittaustulokset antavat aihetta välittömiin toimenpiteisiin, asiantuntija voi ottaa yhteyden joko tehtaan valvomoon, josta voidaan esimerkiksi rajoittaa kuljettimen moottorin kierrosnopeutta, tai tehtaan kunnossapitoon, josta voidaan hälyttää huoltohenkilö tarkastamaan tilanteen paikan päällä.

Järjestelmään on myös toteutettu ennustemalli, jonka avulla voidaan ennustaa milloin saavutetaan hälytysraja valvottavalla laitteella. Asiantuntija voi tarvittaessa muuttaa hälytysrajoja tilanteen mukaan, jonka seurauksena myös ennustemallin rajat muuttuvat. Ennusteesta tulee myös hälytys asiantuntijalle.

Asiantuntijatyökalujen hyödyntäminen virtuaalivalvomossa

Mikäli on-line analytiikka ei ole riittävä koneen kunnon toteamiseksi, voidaan analyysia syventää tarkoitukseen sopivilla analyysityökaluilla. Käytännössä asiantuntija voi hälytyksen saatuaan avata suojatun VPN-yhteyden mittauskohteeseen ja tehdä laajemman analyysin kohteeseen. Analysointityökalun avulla voidaan yhdistellä mittaustuloksia toisiinsa ja hakea riippuvuussuhteita mahdollisen juurisyyn löytämiseksi. Käytännössä voidaan esimerkiksi verrata eri antureiden mittausdataa, nauhoittaa historiadataa ja tehdä tarkempia aikatason kiihtyvyystasoanalyyseja tai esimerkiksi verhokäyräanalyysejä eri taajuusalueilla.

Järjestelmän tekninen toteutus ja tietoturva

Järjestelmä on rakennettu skaalautuvaksi siten, että erityyppisiä kunnonvalvonta-antureita voidaan helposti liittää tiedonkeruun ja reaaliaikaisen analysoinnin piiriin. Konseptin kehitysvaiheen aikana toteutettiin esimerkiksi puhdastilan laadunvalvontaan soveltuva online -mittausjärjestely, jonka avulla voidaan laskea > 0,1 mikrometrin suuruisten hiukkasten määrä mitattavassa kohteessa. Mikäli hiukkasten määrä ylittää puhdastilanormit, saadaan järjestelmään liitettyyn mobiililaitteeseen hälytys analysointialustan kautta. Skaalautuvuuden mahdollistavat yleisesti käytössä olevat teollisuuden standardit tiedonsiirtorajapinnat, joihin voidaan käytännössä liittää väyläliitäntäinen tai standardiviesteillä kommunikoiva kunnonvalvontalaite.

Järjestelmäarkkitehtuuri on yleisesti luonteeltaan avoin, joka mahdollistaa myös niin sanotut ylätason liitynnät esimerkiksi OPC UA:n tai Rest-rajapinnan kautta. Avoimen arkkitehtuurin etuna on luonnollisesti se, että voidaan liittyä vakiorajapinnan kautta erilaisiin IoT-ekosysteemeihin tai olemassa oleviin tehdasjärjestelmiin.

Järjestelmän tietoturva on toteutettu parhaiden käytäntöjen avulla, jossa hyödynnetään viimeisimpiä tietoturvanormeja ja teknologioita. Käytännössä tietoturvan taso todennetaan määrävälein tapahtuvilla tietoturva-auditoinneilla. Auditointiraporttien perusteella tehdään tarvittavat korjaavat toimenpiteet järjestelmään. Olennaista järjestelmäarkkitehtuurin ja tietoturvan kannalta on kuitenkin se, että oletusarvoisesti järjestelmä ei toimiakseen vaadi liityntää tehtaan tietoverkkoon. Tiedonsiirto on toteutettu mobiilisti kunnonvalvonta-antureilta tiedonkeruualustaan ja sieltä suojatun yhteyden yli mobiililaitteille. Käytännössä järjestelmä on siis fyysisesti erillään tehdasverkosta, jolloin hakkerointi asiakkaan järjestelmään on käytännössä mahdotonta.

Asiantuntijan rooli korostuu tulevaisuudessa

Konseptiin liittyvä mittaustekniikkaosaamisvaade säilyy ennallaan, joten fysiikan rajoja rikkovasta ihmeanturista ei tässä konseptissa onnistuttu kehittämään. Mittausten luotettavuus on edelleen kaiken toiminnan A ja O, ja on osattava tulkita mittausdataa oikein. Tämä puolestaan vaatii syväosaamista, jota yleensä on vain harvoilla ja valituilla. IoTFlex-konseptin myötä on voitu kuitenkin tuottaa tarvittava mittausdata erikoisasiantuntijoiden käyttöön, jotka osaavat tehdä johtopäätökset analyysien perusteella. Vastaavasti analysointiympäristöä on pystytty kehittämään modernin tietotekniikan avulla.

Järjestelmän avulla voidaan ohittaa monta aikaa vievää vaihetta, jotka tarvitaan analysoinnin aloittamiseksi. Perinteisesti, esimerkiksi värähtelydataa on kerätty näytteinä mittauskierroilla erillisillä käsianalysaattoreilla, joiden sisältö on siirretty tietokantaan mahdollisia analysointitoimenpiteitä varten. Nykytekniikalla saadaan esianalysoitu jatkuva mittaustieto reaaliajassa mistä hyvänsä kohteesta saman tien. Jatkuva mittaustieto avaa puolestaan uusia mahdollisuuksia analyyseille.

Järjestelmää voidaan käyttää ”mustana laatikkona”, kun halutaan jälkikäteen tutkia syy-seuraussuhteita. Toki on huomattava, että järjestelmä on oltava asennettuna mittauskohteeseen, mutta onneksi teknologia on tältä osin kehittynyt huimin askelin, joka osaltaan on mahdollistanut kustannustehokkaan ja helposti käyttöön otettavan järjestelmän totuttamisen.

Promaint 3/2017 -lehdessä ilmestyneen artikkelin on kirjoittanut Tuomo Härkönen, Caverion Teollisuuden ratkaisut, tuomo.harkonen@caverion.com.