Sens czujników przemysłowych

W branży produkcyjnej wiele czasu zajmuje próba zwiększenia wydajności produkcji. Domysły i doświadczenie pozwolą ci osiągnąć część sukcesu, ale aby osiągnąć zyski, których potrzebujesz, aby pozostać na czele, będziesz chciał wykorzystać rzeczywiste dane z linii produkcyjnych.

Aby uzyskać pożądane dane produkcyjne, potrzebne są czujniki przemysłowe.

Kierownicy produkcji, inżynierowie procesów i kierownicy zakładów na całym świecie już wdrożyli rozwiązania Manufacturing Intelligence, takie jak Factbird, aby wydobyć wartość ze swoich danych. Kluczem do sukcesu jest strategiczne wykorzystanie czujników w celu uzyskania obrazu tego, co dzieje się na liniach produkcyjnych.

W tym artykule zagłębimy się w czujniki produkcyjne (inaczej czujniki przemysłowe) i zbadamy ich kluczową funkcję w monitorowaniu i optymalizacji działań produkcyjnych na hali produkcyjnej.

Co to jest czujnik?

Czujniki to urządzenia, które znajdują się na granicy możliwości pozyskiwania danych. W produkcji czujniki są oczami i uszami nowoczesnych zakładów produkcyjnych.

Zasadniczo czujnik to urządzenie, które przechwytuje dane ze świata rzeczywistego w ich surowej postaci, co oznacza zjawiska fizyczne, takie jak temperatura, ciśnienie, wilgotność, dźwięk, prąd lub światło.

Następnie czujnik zazwyczaj konwertuje te dane na sygnał wyjściowy do wykorzystania w innej elektronice, monitorując świat na poziomie minutowym i przekazując informacje do systemów IoT w celu analizy i działania.

Dane zbierane i analizowane przez czujniki mogą być wykorzystywane do monitorowania, kontroli i optymalizacji procesów produkcyjnych, zwiększając wydajność, bezpieczeństwo i jakość. Typy czujników przemysłowych są zróżnicowane i dostosowane do konkretnych zastosowań i branż, ale wszystkie mają wspólny cel: poprawę sposobu, w jaki podchodzimy do produkcji.

Gdzie używane są czujniki?

Im więcej czujników przemysłowych umieścimy w zakładach produkcyjnych w celu przechwytywania danych, tym większe będziemy mieli możliwości pokazywania i rozumienia wzorców.

Nie są one nowym wynalazkiem - patent na "elektryczny teletermoskop", czyli termostat, został przyznany w Stanach Zjednoczonych już w 1883 roku. Od tego czasu przeszły one długą drogę i szybko stają się coraz tańsze, mniejsze i znacznie bardziej rozpowszechnione.

Patrząc na samochody, Biuro Informacji Naukowych i Technicznych Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych poinformowało, że w 2020 r. "Przeciętny nowy samochód ma od 60 do 100 czujników, co może się podwoić w ciągu 6 lat". Czujniki te są umieszczone w całym samochodzie, w tym w układzie wtrysku paliwa, skrzyni biegów, zbiorniku paliwa, kołach i poduszkach powietrznych.

W produkcji czujniki są wykorzystywane do monitorowania i kontrolowania różnych procesów produkcyjnych. Oto kilka przykładów zastosowania czujników na liniach produkcyjnych:

Monitorowanie wejścia i wyjścia produkcji może odbywać się za pomocą czujników zliczających, zazwyczaj fotoelektrycznych (świetlnych) i indukcyjnych, które monitorują liczbę wyprodukowanych elementów, a także odpadów i elementów wymagających przeróbki.

Procesy pakowania są częstą przyczyną wąskich gardeł, a czujniki, które dokładnie mierzą odległość i położenie, pomagają ograniczyć problemy związane z pakowaniem.

Analiza wąskich gardeł wykorzystuje kamery wideo do identyfikacji pierwotnej przyczyny zatrzymań poprzez przeglądanie filmów ze znacznikami czasu.

Monitorowanie stanu maszyn za pomocą czujników wibracji i temperatury, które wykrywają, czy urządzenie zachowuje się nieprawidłowo.

Monitorowanie zużycia mediów, takich jak energia elektryczna i gaz, w celu zidentyfikowania nieefektywności i obniżenia kosztów.

Poprawa bezpieczeństwa pracowników poprzez wykorzystanie kamer wideo do analizy tego, co poszło nie tak w razie wypadku.

Jakie rodzaje czujników są wykorzystywane w produkcji?

Czujniki przemysłowe odgrywają kluczową rolę w zwiększaniu wydajności poprzez automatyzację, co jest głównym celem Przemysłu 3.0 i 4.0. Umożliwiają one wykrywanie, pomiar, analizę i przetwarzanie różnych zmian, takich jak zmiany położenia, długości, wysokości, czynników zewnętrznych i przemieszczeń w przemysłowych zakładach produkcyjnych.

Inteligentne fabryki wykorzystują te czujniki do monitorowania wydajności w czasie rzeczywistym, podczas gdy zautomatyzowane systemy sterowania pomagają zmniejszyć potencjalne koszty konserwacji. Ponadto cyfryzacja zwiększa elastyczność produkcji, zapewniając przewagę konkurencyjną zaawansowanym firmom produkcyjnym.

Na rynku dostępne są różne rodzaje czujników, niektóre z nich są produkowane masowo i łatwo dostępne. Powszechne typy czujników, które można dziś znaleźć, to:

• Czujniki położenia mogą mierzyć ruch obiektu lub jego położenie względem punktu odniesienia.
• Czujniki ciśnienia są niezbędne do monitorowania zmian ciśnienia płynów lub gazów, zapewniając bezpieczne i wydajne działanie.
• Czujniki przepływu mają kluczowe znaczenie dla pomiaru natężenia przepływu płynów lub gazów w systemie, optymalizacji przepustowości i redukcji przestojów.
• Czujniki temperatury mierzą i monitorują zmiany temperatury w procesach produkcyjnych.
• Czujniki siły wykrywają siły mechaniczne, takie jak naprężenie, ciężar i ściskanie.
• Czujniki zbliżeniowe są kluczem do wykrywania obecności lub braku obiektu bez fizycznego kontaktu.
• Czujniki poziomu śledzą poziom cieczy lub ciał stałych w pojemnikach lub zbiornikach.
• Czujniki wizyjne są integralną częścią przechwytywania obrazów do analizy, takich jak weryfikacja jakości produktu i usprawnianie procesów kontroli.

Czujniki te znajdują zastosowanie w wielu branżach produkcyjnych, w tym w przemyśle farmaceutycznym, spożywczym, lotniczym, motoryzacyjnym, elektronicznym i tekstylnym.

Czujniki produkcyjne jako część stosu IoT

Według McKinsey, "Internet Rzeczy (IoT) opisuje obiekty fizyczne wyposażone w czujniki i siłowniki, które komunikują się z systemami komputerowymi za pośrednictwem sieci przewodowych lub bezprzewodowych - umożliwiając cyfrowe monitorowanie, a nawet kontrolowanie świata fizycznego".

Z tej definicji jasno wynika, że czujniki są istotną częścią IoT, Industrial IoT (IIoT), M2M lub jakkolwiek chcesz nazwać to zjawisko.

Typowy system IoT składa się z pięciu części:

1. Czujniki przekształcają zjawiska fizyczne w sygnały elektryczne.
2. Urządzenia brzegowe wykonują zadania takie jak tłumaczenie, przechowywanie i przetwarzanie sygnałów w celu komunikacji z siecią.
3. Łączność, która przesyła dane do chmury, taka jak sieć komórkowa, LoRaWAN, Wi-Fi i Ethernet.
4. Chmura to oprogramowanie, które przetwarza dane, a następnie wykonuje działania, takie jak wysyłanie alertów. Rozwiązania NB on-premise nadal występują w produkcji, ale są coraz mniej powszechne.
5. Interfejs użytkownika to sposób, w jaki ludzie przeglądają dane, które zaczęły się od czujnika i zostały przetworzone przez aplikację w chmurze.

Czujniki przemysłowe mogą być oczami i uszami zakładu, ale to generowane przez nie dane mają prawdziwą wartość. Oto jak wygląda typowa konfiguracja przy użyciu rozwiązań inteligentnej produkcji typu plug-and-play firmy Factbird.

Rozwiązania Manufacturing Intelligence, takie jak Factbird, umożliwiają gromadzenie, przechowywanie i analizowanie danych z różnych czujników, przekształcając surowe informacje w przydatne spostrzeżenia.

Proces zarządzania danymi obejmuje cztery kluczowe elementy:

• Zapewnienie kontekstu dla danych z czujników (czas, lokalizacja i stan procesu) w celu lepszego zrozumienia informacji i podejmowania bardziej świadomych decyzji.
• Filtrowanie i priorytetyzacja danych na podstawie ich ważności pozwala skupić się na najbardziej krytycznych aspektach działalności.
• Zapewnienie spójności formatu danych i jednostek w celu promowania płynnej komunikacji i interoperacyjności między różnymi systemami i czujnikami.
• Przekształcanie nieprzetworzonych danych z czujników w znaczące informacje, które umożliwiają Tobie i Twojemu zespołowi podejmowanie świadomych decyzji i odpowiednich działań.

Co czujniki pomagają usprawnić?

Inwestycja w czujniki przemysłowe może przynieść znaczące korzyści dla prowadzonej działalności.

Firmy gromadzące i analizujące dane produkcyjne cieszą się zwiększoną produktywnością dzięki monitorowaniu i optymalizacji procesów w czasie rzeczywistym, co zwiększa wydajność i skraca czas przestojów.

Poprawę jakości można również osiągnąć poprzez precyzyjną kontrolę procesów produkcyjnych, co skutkuje wyższą jakością produktów z mniejszą liczbą wad.

Zwiększone bezpieczeństwo to kolejna zaleta, ponieważ wczesne wykrywanie niebezpiecznych warunków lub awarii sprzętu pomaga zapobiegać wypadkom i chronić pracowników.

Czujniki przyczyniają się również do zmniejszenia ilości odpadów poprzez optymalizację wykorzystania zasobów i minimalizację odpadów, co prowadzi do bardziej zrównoważonych i opłacalnych operacji.

Wreszcie, monitorowanie stanu i wydajności sprzętu pozwala na konserwację zapobiegawczą i konserwację predykcyjną, pozwalając na coraz dokładniejsze przewidywanie potencjalnych awarii i proaktywną konserwację, co ostatecznie skraca czas przestojów.

Spojrzenie w przyszłość czujników

Ponieważ Przemysł 4.0, a teraz Przemysł 5.0, nadal kształtują krajobraz produkcyjny, czujniki będą odgrywać coraz ważniejszą rolę w napędzaniu innowacji i wydajności.

Czujniki pomagają zwiększyć produktywność wymaganą przez Przemysł 4.0, jednocześnie pomagając ludziom i środowisku skupić się na najnowocześniejszych koncepcjach Przemysłu 5.0.

Przewidywane postępy w technologii czujników produkcyjnych obejmują:

• Ciągła miniaturyzacja umożliwi rozwój mniejszych, bardziej kompaktowych czujników do integracji z szerszym zakresem urządzeń i aplikacji.
• Zaawansowane materiały, takie jak grafen i nanokompozyty, zapewnią większą czułość, trwałość i wszechstronność.
• Rozwój bezprzewodowych sieci czujników usprawni gromadzenie, analizę i komunikację danych w czasie rzeczywistym w zakładach produkcyjnych i pomiędzy nimi.
• Integracja sztucznej inteligencji (AI) i technologii uczenia maszynowego z danymi z czujników produkcyjnych umożliwi zaawansowaną analitykę i możliwości predykcyjne, prowadząc do inteligentniejszych i bardziej autonomicznych procesów produkcyjnych.

Przemyślenia końcowe

Czujniki produkcyjne przeszły długą drogę od czasu ich powstania, stając się niezbędnym narzędziem dla kierowników produkcji, kierowników produkcji i kierowników zakładów w celu monitorowania, kontrolowania i optymalizacji ich działań.

Inwestując w łatwe w użyciu rozwiązania Manufacturing Intelligence, takie jak Factbird, organizacje mogą w pełni wykorzystać potencjał tych czujników, przekształcając surowe dane w przydatne informacje, które natychmiast zwiększają wydajność, jakość i rentowność.