Selvdiagnostisering som en del af udviklingen

Transkript

1 Notat Selvdiagnostisering som en del af udviklingen - Udvikling af system til sikring af driften af teknologitunge udstyr til fødevarebranchen med høj oppetid. 4. december BGN/EVO Hvad koster et nedbrud? Sammenfatning Høj oppetid er central for effektiv produktion af fødevarer og andre varer. Der er udviklet en løsning til at identificere de nødvendige indsatsområder for at opnå høj oppetid ved drift af teknologitunge produktionsudstyr. Notatet beskriver baggrunden for behovet og angiver: En checkliste til at identificere indsatsområder Form til registrering af Anbefalede krav til overførsel til kravspecifikation. Driftsikkerhed Risikostyring Balance mellem omkostning og funktionalitet Baggrund Driftsikkerheden kompromiteres typisk når nye teknologier introduceres i produktionsindustrier, hvor man har været vant til robuste mekaniske løsninger. Brugerne har opbygget en forståelse for principperne i de mekaniske løsninger, og der er ofte tilknyttet specialister, som kan svejse en ny tap på, når den gamle er knækket. Når der introduceres robotter, aktuatorer, sensorer og computere kan dette kun fungere, når teknologien også udnyttes til at give brugeren et overblik over funktionaliteten på en let og forståelig måde. Overblik er en udfordring, når den nye teknologi skal forenes med daglig drift og krav om høj oppetid. Risikovurdering i forskellige modeller er et centralt værktøj til at styre innovationsprocessen i produktudvikling. Arbejdet her skal ses som en systematisk forlængelse af dette arbejde, hvor fokus er på driftsikkerhed og høj oppetid i den færdige installation. Med udgangspunkt i spørgsmålet: Hvad koster et nedbrud?, bliver det indlysende at se fordelene i at have en plan klar, til at komme hurtigt i gang efter et nedbrud. En væsentlig udfordring er, at udviklingsbudgettet vokser, når servicestyring og selvdiagnostigsering bliver en del af udviklingen. Men når fokus er på udvikling af funktionalitet og opfyl-

2 delse af business casen, er det nyttigt at have et prioriteringsværktøj, til at vælge de integrerede servicetiltag, som giver mest værdi for det konkrete projekt. Systematisk tilgang Formål Anvendelsen af et skema og en systematisk tilgang sikrer, at der bliver taget stilling til potentielle driftsudfordringer, som reducerer antallet af hændelser, der kan kompromitere den effektivisering, som var udgangspunktet. Udfordringen er at formidle, at et udviklingsprojekt bliver mere omfattende og en nødvendig del af businesscasen. Målet med dette arbejde er at demonstrere principperne for selvdiagnostisering og service, som hjælper brugeren til at opnå en stabil produktion med høj driftsikkerhed. Det består af et evalueringsskema, som kan revideres, når der iagttages nye fejl-sammenhænge eller fremkommer nye aktuatorer eller sensorer. Selvdiagnostisering integreret i teknologitunge procesmaskiner. Del af kravspecifikation Det anbefales at indtænke selvdiagnostisering og servicevenlighed allerede i kravspecifikationsfasen. Metoden kan anvendes på systemer i alle faser fra planlægning til drift. Men det giver en enklere udviklingsproces, når så mange faktorer tænkes ind fra start. Processen er tænkt til at vurdere systemer, som er afhængige af mange sensorer og processorer samt kommunikation og databehandling. Metoden Væsentlige risici Fremgangsmåden har været at præudfylde et skema med områder, som har vist sig kritiske i en række implementeringer af maskiner. Disse kan så tjene som checkliste ved nye design. Anvendelse af sensorer udgør en central komponent til overvågning af processer. Sensorer har i sig selv en endelig levetid. Når der vælges ekstra sensorer til overvågning, er det vigtigt at vælge løsninger, der samlet set ikke giver hele systemet en ringere performance. I forbindelse med de ekstra sensorer er det nødvndigt at tage i betragtning at også disse vil fejle med en eller anden hyppighed. Vejledning til metoden Synlige valg og fravalg Etablering af selvdiagnostisering og indbygget vejledning til den fremtidige bruger, kan udgøre en væsentlig udviklingsomkostning. Det er derfor vigtigt at sikre synligheden af, hvad der er valgt og hvad der er fravalgt.

3 Selvdiagnostisering som en del af udviklings processen Gennemgang af udstyret Støtte Skemaet er udarbejdet med inspiration fra eksisterende metoder til risikostyring af produktudvikling, og bør anvendes til en systematisk gennemgang af nyt udstyr. Gennemgangen af udstyret bør foretages så tidligt som muligt. Systemet gennemgås af deltagende parter med hjælp fra designtegninger eller direkte ved maskinen, så der opnås en fælles forståelse af virkemåden. Med checklisten gennemgås de forskellige punkter, hvor man tager stilling til, hvor det kan være relevant med en indsats. Projektlederen samler de fundne punkter og indfører nødvendige ændringer i kravspecifikation og systemdesign. Han skal sikre at øvrige interessenter informeres om konsekvenserne og samtidig gentage gennemgangen som led i eventuelle opdateringer af kravspecifikation og/eller systemdesign. Arbejdet er resultatet af arbejdet med aktivitet 2 Nye teknikker til brugerrettet automatisering under resultatkontrakten F1 Produktionsteknologi til fødevarer som er støttet af Styrelsen for Forskning og Innovation. Bilag Tjekliste med eksempler på mulige tjekpunkter. Eksempel på anvendelse af tjekliste samt konklusion til kravsspecifikationen. Symbolforklaring: Aktion A: Elementer som kan påvirke drift og kvalitet så man med fordel kan gøres til genstand for analyse og handlingsplan Aktion B: Elementer som kan påvirke drift, men hvor fejlen er lettere gennemskuelig for drift personale Aktion C: Elementer som kan påvirke drift og kvalitet men som i det konkrete tilfælde favælges af forskellige årsager EKSEMPEL 1:Målemodul til 3D afsværing

4 CHECKLISTE FOR SELVDIAGNOSTISERING UDSTYRSTYPE: MÅLEMODUL TIL 3D AFSVÆRING Formål med udstyret: PRODUCENT: DMRI 3D kortlægning af kammme og backs DATO: 12/02/2015 UDFØRT AF : PESG/BGN Slutbrugere : Slagterier opskæring OMRÅDE Kravsspecifikation maskine Relevant Irrelevant Bemærkning Aktion TRYKLUFT 1. Tilstedeværelse X Forhindrer fugt og giver køling Løfter UL transducer FORSYNINGS- SPÆNDING 1. Variationer 24/V X Fulgt op af efterfølgende regulator C DRIFTS- HASTIGHED 1. Hastigheds variationer i transportbånd X Måles ikke længere C UDSUGNING 1. X NA for målemodul VANDTILFØRSEL 1. X NA for målemodul FØRINGER 1 X NA for målemodul MOTORER GEAR 1. NA for målemodul LYSKILDER 1. Levetid Grøn og blå LED LYS X Strøm måles og kan sammenlignes med normalforbrug A ENERGIFOR- BRUG 1. X Ikke implementeret for målemodul.

5 STØJ 1. X NA for målemodul BETJENINGS KNAPPER 1. ON/OFF SENSORER 1. Forkant detektor X Hvis den ikke måler kommer B der ikke produkter igennem Side og Top kamaraer X Central for datakvalitet A Ultralyd transducer X Central for datakvalitet A DISPLAY 1.Betjeningspanel X NA for målemodul IT 1. Software fejl X B Driftforstyrelser lokal netværk X B Driftforstyrelser intern system netværk X Kommunikation mellem trimmer A og målemodul svigter og forhinder procesafvikling 4. Kabler X A KRAVSPECIFIKATION RÅVARER STØRRELSE 1. Uden for grænser X Begrænsning i størrelse og produkt variation B

6 FARVE 1. X TEMPERATUR 1. X HOMOGENITET 1. X Begrænsning af understøttet produktvariation INDFØRING 1. Oplejring X A Position og retning X A Produkt efter behandling STØRRELSE 1. Uden for grænser X FARVE 1. Uden for grænser X Måles ikke C B 3 HOMOGENITET 1. Uden for grænser X Måles ikke B

7 Anbefalede aktiviteter i forbindelse med etablering af selvdiagnostisering Udstyrstype: Målemodul til 3D afsværing DATO: 12/02/2015 Hvad er udfordringerne? 1. Hvis led lyspaneler fejler giver dette ringere datakvalitet fra kamerasensorerne, muligvis ikke anvendelig til analyse. Hvis ultralydstransducer svækkes i signalstyrke forringer dette også datakvalitet. Forkant detektor reagerer ikke, og dataoptagelse kan ikke trigges. Plan: 1. Løbende måles strømforbruget af lyskilderne og ved ændringer eller udfald i forhold til normal vil systemet angive en warning eller fejl på det angivne lyspanel, der skal serviceres (repareres eller udskiftes) Ultralydssignalet vurderes i det aktive område. Små udfald må godt forekomme, da der er forskel på produkterne og dermed deres signalstyrke. Hvis det gennemsnitlige signal over tid svækkes væsentligt og holder sig på et lavere niveau betyder dette, at transduceren er slidt og datakvaliteten er forringet. Signalstyrken kan muligvis i en svækket tilstand give en god nok kvalitet til selve analysen kan gennemføres tilstrækkeligt. Til gengæld skal denne tilstand angive en warning, der hentyder til snarlig service og udskiftning af transducerhovedet. Hvis forkantsføleren ikke reagerer kan dette betyde to ting. Enten er føleren blokeret permanent ved at være rykket eller drejet eller også er føleren gået ned. I begge tilfælde angives en warning til systemet og brugeren, der kan tage handling og undersøge problemet. Da der er mange forkantsfølere i systemet er det vigtigt at angive dem med korrekt ID, så fejlen let kan spores til den korrekte enhed. Ansvarlig Startdato Slutdato Opfølgning/Test PESG

8 EKSEMPEL 2: Detektion af hangriselugt Checkliste for selvdiagnostisering Udstyrstype: Måling af hangriselugt Formål med udstyret: Producent: DMRI Samtidigt måling af androstenon og skatol Dato Udført af : BGN Slutbrugere : xxx og Yyy Område Kravspecifikation maskine Relevant Irelevant Bemærkning Aktion Trykluft 1. Variationer itryk X Trykluftens renhed X Driftshastighed 1. Variationer netspænding X Variationer i forsynings spændinger X Indikerer mulig fejl i delkomponent B Varierende strømforbrug X Indikerer mulig fejl i delkomponent B 1. Hastigheds variationer i konvejer X Hastigheds variationer i transportbånd X Udsugning 1. Lugt/ opløsningsmiddel X Person fare/ubehag A Vandtilførsel 1. Kvalitet X Temperatur X Føringer 1. Smøring Slaglængde Motorer Gear Lyskilder røntgen Forsyningspænding Energiforbrug 1. Hastighed Levetid 1. Levetid lyskilde 1 X Levetid lyskilde 2 X 1. X Overforbrug indikererer ligesom strømforbruget en mulig fejl. Energimåling kan være alternativ til strømmåling. C

9 Støj 1.Slidte lejer X Indikerer mulig fejl i delkomponent Betjenings knapper 1. ON/OFF Sensorer 1. ID nummer læser X Kritisk fejl A forkant detektor Tryksensor Display 1.Betjeningspanel Indikatorer IT 1. Software fejl X Kritisk fejl Driftforstyrelser netværk X Kritisk fejl Kabler Kravspecifikation råvarer Størrelse 1. Uden for grænser X Farve 1.Uden for grænser X Temperatur 1. For varm X For kold Homogenitet 1. X Produkt efter behandling Størelse 1. Uden for grænser X Farve 1. Uden for grænser X Glans 1. Uden for grænser X

10 Temperatur 1. Uden for grænser X Homogenitet 1. Uden for grænser X

11 Anbefalede aktiviteter i forbindelse med etablering af selvdiagnostisering Udstyrstype: Måling af hangrise lugt DATO: Hvad er udfordringen? ID nummerlæser fejler uforudsigeligt. Systemet forsinkes fordi det ikke giver mening at forsætte, hvis prøven ikke kan identificeres. Systemet er opbygget til at gentage målingen indtil det lykkes. Plan: Tilbagemelding til bruger med statistik, som angiver hyppigheden af genlæsninger. Der kan være forskellige årsager til at fejlen opstår og tanken er, at logningen af hvordan fejlen forekommer, kan indikere hvad fejlen er og hvor kritisk den er. Defekt elektronik Dårlig stikforbindelse Sensor er skubbet ud af position Læserhoved er forurenet. Systemet kan foreslå forskellige handlinger ud fra logning af hvorledes fejlmønstret er opstået og i nogle tilfælde være på forkant inden en fejl bliver kritisk. Brugeren informeres på service skærm. Ansvarlig Startdato Slutdato Opfølgning/Test

12 EKSEMPEL 3: OnlineCT preliminary Driftshastighed 1. Hastigheds variationer i konvejer NA for OnlineCT Hastigheds variationer i transportbånd X Encoder A Udsugning 1. Lugt/ opløsningsmiddel NA for OnlineCT Vandtilførsel 1. Kvalitet X NA for OnlineCT Temperatur X NA for OnlineCT Føringer og lejer Motorer Gear Lyskilder røntgen Checkliste for selvdiagnostisering Udstyrstype: Online CT Formål med udstyret: OnlineCT Producent: DMRI Dato Udført af : BGN Slutbrugere : Slagterier Område Kravspecifikation maskine Relevant Irelevant Bemærkning Aktion Trykluft 1. Variationer itryk NA for OnlineCT Trykluftens renhed Forsyningspænding 1. Variationer netspænding X B Variationer i forsynings spændinger X Indikerer mulig fejl i delkomponent B Varierende strømforbrug X Indikerer mulig fejl i delkomponent B Energiforbrug 1. Smøring X Slaglængde X 1. Hastighed X Levetid X 1. Røntgenkilde X X 1. X Overforbrug indikererer ligesom strømforbruget en mulig fejl. Energimåling kan være alternativ til strømmåling. Støj 1.Slidte lejer X Indikerer mulig fejl i delkomponent C

13 Betjenings knapper 1. ON/OFF Sensorer 1. ID nummer læser A forkant detektor Accelerometer Tryksensor Display 1.Betjeningspanel Indikatorer IT 1. Software fejl X Kritisk fejl Driftforstyrelser netværk X Kritisk fejl Kabler Kravspecifikation råvarer Størrelse 1. Uden for grænser X Farve 1.Uden for grænser X Temperatur 1. For varm X For kold X Homogenitet 1. X Produkt efter behandling Størelse 1. Uden for grænser X Farve 1. Uden for grænser X Glans 1. Uden for grænser X

14 Temperatur 1. Uden for grænser X Homogenitet 1. Uden for grænser X

15 Anbefalede aktiviteter i forbindelse med etablering af selvdiagnostisering Udstyrstype: Online CT DATO: Hvad er udfordringen? Røntgen kilde ustabil Kvaliteten af resultater varirer utilsigtet. Plan: Tilbagemelding til bruger med statistik, som angiver variartionen. Der kan være forskellige årsager til at fejlen opstår og tanken er, at logningen af hvordan fejlen forekommer, kan indikere hvad fejlen er og hvor kritisk den er. Defekt rør Dårlig forsyning Systemet kan foreslå forskellige handlinger ud fra logning af hvorledes fejlmønstret er opstået og i nogle tilfælde være på forkant inden en fejl bliver kritisk. Brugeren informeres på service skærm. Ansvarlig Startdato Slutdato Opfølgning/Test

16