La surveillance de l'état devient petite

May 21, 2023

Les progrès de l'Internet industriel des objets (IIoT) ont longtemps été l'apanage des grandes entreprises. Ces entreprises ont l'investissement nécessaire pour payer la stratégie, les capteurs, les appareils de pointe et les capacités d'analyse de données nécessaires pour alimenter les services IIoT tels que la surveillance de l'état. Ils ont également des équipes qui peuvent soutenir ces initiatives stratégiques.

Désormais, une plus grande disponibilité des capteurs, des capacités en évolution et de nouvelles plates-formes et outils numériques rendent les capacités IIoT plus facilement disponibles et faciles à gérer avec de petites équipes. En conséquence, les petites et moyennes entreprises (PME) peuvent désormais bénéficier des mêmes capacités numériques dont bénéficient déjà leurs homologues plus grandes.

La surveillance de l'état est le processus d'observation de l'équipement pour détecter les changements qui pourraient indiquer un défaut imminent. Les équipes peuvent utiliser la technologie de surveillance de l'état pour surveiller à distance l'équipement afin de détecter les signes de vibrations atypiques, les changements de pression, les changements de position des composants clés, la vitesse de l'équipement, les propriétés des fluides, les changements de température et l'humidité, ainsi que pour obtenir une vue d'ensemble des conditions de fonctionnement. Ce faisant, les équipes peuvent prendre des mesures correctives immédiates lorsque les données des capteurs indiquent un stress de la machine, ainsi que planifier une maintenance préventive pour maintenir l'équipement en parfait état de fonctionnement.

« Qu'il s'agisse d'une grande raffinerie, d'une station de relevage municipale éloignée ou d'une brasserie artisanale commerciale, toutes ces installations disposent de systèmes et d'équipements qui doivent fonctionner dans une plage spécifique de paramètres », a déclaré Erin Byrne, directrice de la technologie pour l'activité capteurs de TE Connectivity. unité.

"Lorsque cet équipement ne fonctionne pas correctement, la productivité et la durabilité sont réduites, et vous risquez une panne qui peut aller d'une simple gêne à, dans le cas d'une installation pétrolière ou gazière, une catastrophe environnementale potentielle si elle entraîne un déversement ou émissions excessives », a déclaré Byrne. "Vous ne pouvez pas gérer ce que vous ne pouvez pas mesurer, et c'est là que la surveillance des conditions industrielles et commerciales entre en jeu."

Les organisations qui déploient la technologie de surveillance des conditions IIoT réalisent de multiples gains commerciaux. Un article de Deloitte a révélé que la prévision des pannes avec des analyses avancées et la prise de mesures peuvent augmenter la productivité de 25 %, réduire les pannes de 70 % et réduire les coûts de maintenance de 25 %.

Les tendances des capteurs IIoT, telles que les faibles besoins en énergie, les capacités sans fil, la numérisation, la miniaturisation, la robustesse et la fusion de capteurs signifient que ces capteurs peuvent être exploités pour plus de cas d'utilisation, placés dans des espaces restreints et peuvent fournir des performances exceptionnelles dans des conditions environnementales difficiles. Les exigences de basse tension éliminent le besoin d'une nouvelle technologie de gestion de l'alimentation, tandis que les configurations sans fil rendent l'installation du système IIoT simple, rapide et peu coûteuse.

Les équipes peuvent également utiliser la technologie numérique pour surveiller les équipements à distance et effectuer des ajustements de production à l'aide d'une application sur leurs smartphones.

"Récemment, chez TE, nous avons collaboré avec Preddio Technologies pour améliorer la surveillance de l'état et la rendre largement disponible pour les applications à plus petite échelle. Notre solution commune peut désormais être installée même dans les endroits les plus reculés. Avec la combinaison de la technologie sans fil de Preddio et du cloud- analytiques basées sur nos capteurs à faible consommation d'énergie, la surveillance à distance est désormais possible pour les opérations de toutes tailles », a déclaré Byrne.

Nous utilisons notre propre technologie de publicité Bluetooth 5.0 longue portée brevetée pour fournir des données à large bande passante aux appareils mobiles et aux passerelles jusqu'à 1000 pieds de distance, et parfois même plus, selon l'environnement. Pour de plus grandes distances ou des environnements avec un bruit important, nous utilisons LoRaWAN comme canal de retour.

Les taux d'échantillonnage des capteurs sont basés sur l'application et les types de signaux mesurés. Des taux de milliseconde peuvent être atteints pour des signaux changeant dynamiquement. Pendant ce temps, les alarmes et les informations de seuil sont stockées sur l'appareil, pour limiter les quantités de données et la complexité du traitement dans le cloud.

Nous fournissons notre propre application mobile, un tableau de bord cloud axé sur les jumeaux numériques et une API standard pour exporter des données pour des analyses plus approfondies.

Notre solution vise à alerter les utilisateurs finaux des tendances en évolution rapide ou des modes de défaillance connus qui ne sont généralement découverts manuellement qu'après qu'ils se sont produits. Nous utilisons plusieurs entrées de capteur situées sur des équipements industriels (chaudières, refroidisseurs, pompes, échangeurs de chaleur, vannes, réservoirs, etc.).

Quel meilleur endroit pour tester la puissance de l'IIoT pour les petites entreprises que dans l'industrie de la bière artisanale ? Un brassage réussi nécessite des pressions et des températures précises, et s'il n'est pas correctement entretenu, des milliers de gallons (et de dollars) de bière pourraient être gaspillés - une perte énorme pour toute opération. De plus, les performances et la disponibilité de la chaudière peuvent être affectées par une grande variété de problèmes, des fuites d'eau et de vapeur au chauffage irrégulier et inefficace causé par l'entartrage du carbonate de calcium.

Les brasseries artisanales représentaient 13,1% de la part de marché totale de la bière aux États-Unis en 2021, mais ont enregistré des ventes de 26,8 milliards de dollars sur un marché total de 100 milliards de dollars, grâce à la fois aux ventes emballées et aux ventes des bars et restaurants. Ainsi, l'utilisation de l'IIoT pour protéger les lots de production et la qualité de la bière peut augmenter les revenus des brasseries à travers le pays.

Lord Hobo Brewing Company, avec trois sites dans le Massachusetts, est l'un des premiers à adopter la surveillance de l'état. Comme de nombreuses brasseries, Lord Hobo's est une opération à la pointe de la technologie, avec des équipements sophistiqués comprenant des millions de dollars de bouilloires, fûts, chaudières, convoyeurs, systèmes de refroidissement, réservoirs de stockage, cuves de fermentation, tuyauterie et tubes, équipement de réfrigération , équipements de nettoyage, systèmes de traitement des déchets, etc.

Et Lord Hobo a l'avantage supplémentaire d'utiliser la surveillance de l'état pour éviter les pannes de la chaudière à vapeur qui peuvent entraîner des temps d'arrêt de l'équipement, des perturbations et des pertes de revenus. Ces chaudières nécessitent des températures et des pressions extrêmement précises. Le temps de fonctionnement de la chaudière en fonction de la pression, de l'activité électrique et des vibrations du moteur est également mesuré.

Les situations de sous/surpression sont détectées. Les températures de glycol entrant/sortant du refroidisseur sont surveillées, de même que la pression de la chaudière et la température de la vapeur, les températures des réservoirs de la cuve, les débits de l'eau entrante et sortante, le niveau continu dans les réservoirs critiques, l'état de la fermentation (densité/température), les points de contrôle de l'oxygène dissous dans l'emballage ligne, et plus encore.

Nous surveillons de plus en plus de points faibles critiques ad hoc dans leurs opérations, sans avoir besoin d'une solution globale de contrôle et de surveillance qui coûterait des centaines de milliers de dollars.

Une application mobile facile à utiliser et un tableau de bord basé sur le cloud permettent au personnel de Lord Hobo de surveiller à distance l'état de la chaudière. Ils reçoivent des alertes par SMS ou par e-mail 24 heures sur 24 en cas de problème. Par exemple, le personnel peut déterminer si une augmentation de température ou un changement de production pourrait gâcher un lot entier de bière s'il n'est pas traité, ce qui coûte des milliers de dollars en produit et en temps perdus. Si c'est le cas, ils peuvent prendre des mesures rapides pour corriger le problème.

En déployant la solution de surveillance de l'état Preddio et les capteurs de TE, la brasserie a amélioré l'efficacité et la fiabilité de ses chaudières. De plus, la possibilité de visualiser les équipements de production et les paramètres de processus essentiels permet à leurs équipes de planifier la maintenance préventive, de réduire les temps d'arrêt des équipements et d'assurer la conformité aux réglementations gouvernementales sur la qualité des aliments.

"Ce qui est le plus excitant dans ce type de solution, c'est sa simplicité, son évolutivité et sa capacité à fournir des résultats immédiats. Les solutions qui libèrent des données captives peuvent être mises en œuvre en quelques minutes, non seulement pour les raffineries d'un milliard de dollars, mais aussi pour les brasseries artisanales commerciales, le tout sans modifier l'infrastructure existante ou nécessiter un accès aux systèmes informatiques. Quel que soit le secteur ou la taille de l'exploitation, cela permet à l'installation d'être plus efficace, plus productive, plus rentable et encore plus durable », a déclaré Aaron Ganick, cofondateur et PDG de Predio.

La solution Preddio utilise les capteurs de pression MC3200 I2C et M5600 BLE de TE, qui offrent des performances exceptionnelles à faible consommation d'énergie et des fonctionnalités numériques. Les capteurs sont calibrés sur une large plage de températures, avec des plages de pression allant jusqu'à 10 000 psi avec une faible bande d'erreur totale d'un pour cent de la pression à pleine échelle. Les capteurs de pression fournissent également des lectures numériques de la température du procédé.

Alors que les manomètres traditionnels sont des appareils analogiques nécessitant un câblage fixe, les capteurs de TE peuvent être intégrés dans les produits alimentés par batterie de Preddio pour créer une approche sans fil à faible barrière à l'entrée. La plupart des budgets des brasseries artisanales étant axés sur le développement et le marketing de produits, la faible complexité de la solution Preddio-TE est une bonne nouvelle pour les propriétaires qui souhaitent améliorer leurs processus de manière rentable.

Les capteurs TE sont multi-tâches, mesurant à la fois la pression et la température de tout fluide de procédé via un seul port mécanique. Cette fonctionnalité fait plus que doubler la valeur du système, tout en rationalisant le processus d'installation. Robustes et durables, les capteurs TE peuvent résister à la neige et à la glace des hivers du Massachusetts ainsi qu'à la chaleur et à l'humidité estivales auxquelles ils sont soumis dans les installations de Lord Hobo.

Avec des coûts réduits et plus de capacités, les PME de plusieurs secteurs peuvent désormais mettre la surveillance de l'état au travail avec des solutions IIoT comme celle de Preddio et TE. Seules quelques-unes des industries susceptibles d'en bénéficier sont le pétrole et le gaz, l'exploitation minière, la production d'électricité, la fabrication de produits laitiers, la fabrication d'aliments et de boissons, les aciéries et les papeteries.

La technologie de surveillance de l'état offre d'autres avantages que la protection des produits, l'augmentation de la disponibilité des équipements et la réduction des coûts de maintenance. Les entreprises peuvent tirer parti de la main-d'œuvre distante plus petite pour gérer les réseaux de sites, tout en réduisant les incidents de réparation et les déplacements de camions coûteux pour les réparations. L'utilisation de l'équipement pendant une période plus longue permet d'augmenter le retour sur investissement des investissements CapEx, tout en réduisant les déchets mécaniques. De plus, la surveillance de l'état peut aider à prévenir les catastrophes environnementales en alertant le personnel sur des problèmes tels que les fuites de pétrole et de gaz ou les émissions excessives.

Alors que les PME cherchent à tirer parti d'un marché ultra-concurrentiel, elles peuvent utiliser la surveillance des conditions pour augmenter la productivité du personnel et les performances opérationnelles, réduire les investissements CapEx et les coûts de maintenance OpEx, augmenter le débit de production et améliorer la durabilité environnementale. Ce sont des gains dont toute entreprise manufacturière ou industrielle peut bénéficier.

Cet article a été rédigé par John Tuley, directeur du développement commercial, capteurs, TE Connectivity. Pour plus d'informations, contactez M. Tuley ici .

Cet article est paru pour la première fois dans le numéro de mai 2023 de Sensor Technology Magazine.

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