Iedereen kan instappen In industrie 4.0

Proeftuin Smart Maintenance toont hoe laagdrempelig instap is

Iedereen is op zoek naar meer efficiëntie, om meer te kunnen doen met dezelfde middelen. Op het vlak van onderhoud kan dat vele betekenissen hebben, zoals de shift van een vast periodiek onderhoud naar een conditioneel en predictief onderhoud. Flanders Make en imec trachten te achterhalen hoe je die shift kunt bewerkstelligen met de proeftuin Smart Maintenance, georganiseerd door VLAIO. Steven Devos, projectleider van de proeftuin, legt uit hoe de vork in de steel zit.

Rory Moerman - 26 maart 2020

Lagerschade simuleren

Vandaag kan de proeftuin een oplossing voorleggen die bestaat uit verschillende blokken: “Eerst en vooral zijn er de datasets”, steekt Steven Devos van wal. “Die data hebben we gehaald uit zeven verschillende proef­opstel­lingen waarin we versneld lager­schade meten. De condities kunnen we zelf specifice­ren, waardoor we exact weten wat er gebeurt met de lagers. Zo kunnen we de beginschade van een lager groter of kleiner maken. Daarnaast kunnen we de belasting regelen of kunnen we het toerental laten variëren.”

De data van wat er met de lager gebeurt tijdens die proefopstelling, wordt vervolgens via trillingsmeting verzameld en verwerkt tot bruikbare datasets. Een eerste test was meteen erg leerrijk: “Aanvankelijk verstuurden we de data met een frequentie van 50 kHz naar de cloud, maar dit zorgde uiteraard voor een overbelaste server”, lacht Steven Devos.

“Daarop beslisten we om niet langer alle data naar de cloud te sturen, maar in de eerste plaats de gezondheidsindicatoren, die door algoritmes worden berekend aan de hand van de trillingsdata.” 

Ondertussen beschikt de proeftuin niet enkel meer over algoritmes voor lagers, maar ook voor andere machinecomponen­ten, zoals tandwielen of een motor.

Data verwerken en opslaan

Naast de algoritmes vormt Obelisk, imec’s cloudoplossing, met daarboven het dynamische dashboard een cruciaal aspect. Bovenop het opensource containermanagementsysteem Kubernetes is ook de Obelisk-architectuur leveranciersonafhankelijk, zodat je je niet hoeft vast te pinnen op één leverancier of merk.

“Die cloudinformatie wordt weer­gegeven op een door imec ontwikkeld semantisch dashboard, dat dynamisch de data op de best matchende manier visualiseert zonder hard-coded configuraties of een waaier aan de if‑then‑else regels, zodat je de data live kunt bekijken – zowel ter plekke op een beeldscherm als vanop afstand met de smart­phone”, besluit Steven Devos.

Drempel verlagen

Vier stappen

“De proeftuin werd in het leven geroepen om aan bedrijven te tonen hoe eenvoudig het is om in te stappen in industrie 4.0 op het gebied van onderhoud. Samengevat leveren we datasets aan (1) en maken een algoritme om die datasets te verwerken (2). Die slaan we dan op in een op cloud gebaseerd, schaalbaar softwaresysteem (3), waar die data live geraadpleegd kunnen worden op een dynamisch dashboard (4).”

“In de toekomst worden ook nog machine-learningmodellen aan de proeftuin toe­gevoegd, om de nog resterende levensduur van de lager te voorspellen.”

Financiële haalbaarheid

Bijkomend wilde de proeftuin de haalbaarheid van die instap onderzoeken.
“We voerden een studie uit naar sensoren en hun betaalbaarheid. Welke sensoren kun je gebruiken en welke werken bij welke opstelling? Finaal wisten we tot een lagekosten­systeem te komen dat de acquisitie van de signalen voor zijn rekening neemt, de berekeningen lokaal uitvoert en deze weet om te zetten naar gezondheidsindicatoren. ‘De kostprijs van zo’n opstelling?’ – Op vlak van componenten kom je op zo’n € 300, wat zo’n opstelling heel toegankelijk maakt.”

"De kostprijs van zo’n opstelling?’ – Op vlak van componenten kom je op zo’n € 300, wat zo’n opstelling heel toegankelijk maakt."

Haalbaarheid in relatie tot de schaal

De hamvraag bij het capteren van data schuilt veelal in de schaalgrootte. Hoe gebeurt data-acquisitie op grote schaal en welke kost is daarbij verantwoord? Blijkbaar zijn er ontwikkelingen waarbij vrij goedkope hardware het mogelijk maken hieraan te voldoen.

“Zo hebben wij validaties gedaan met een sensor van € 30 die in staat is om trillings­metingen tot 50 kHz uit te voeren. Die senso­ren zijn sinds twee jaar op de markt en zijn nog steeds in volle ontwikkeling. Ze werken trouwens aan de hand van MEMS-technologie (Micro-electro-mechanical systems) in plaats van piëzotechnologie, wat de sensor een stuk goedkoper maakt.”

Wat kan je ZELF DOEN?

“Met de proeftuin willen we aantonen hoe makkelijk het is om in te stappen in het verhaal van industrie 4.0. Veel bedrijven zijn op zoek naar concrete maatregelen die ze zélf kunnen toepassen. ‘Wat moet ik zelf doen?’”

Wacht niet af

“In ieder geval moet je als bedrijf echt niet zitten wachten tot de volgende technologische ontwikkeling, want die zullen sowieso toch blijven komen. Het is zaak om vandaag al op de kar te springen en vanaf daar dan verder te gaan. Vergelijk het met de computers die in de jaren ‘80 hun opgang maakten: men stapte toen ook al in, ook al waren de toestellen van toen nog mijlenver verwijderd van wat we vandaag ermee kunnen.”

Start met het verzamelen van data

De eerste stap die je kunt zetten, is de captatie van data. 
“Je moet immers eerst iets hebben vooraleer je er iets mee kunt doen. De investering is niet groot, maar wel al zeker nuttig om te doen. En zoals we reeds hebben aangetoond in de proeftuin: met sensoren van € 30 kom je al ver.” Via flandersmake.be/en/datasets heeft men ook enkele datasets beschikbaar gesteld voor ‘condition monitoring’-doeleinden, samen met informatie over de opstellingen.

Fasering

De proeftuin Smart Maintenance loopt intussen al sinds 2018.

“In het eerste anderhalf jaar ging het vooral om de realisatie van de testopstelling. Daar zijn we inmiddels geraakt, maar nu willen we dat exploiteren: data verzamelen in ver­schillende opstellingen. We willen dit ook demonstreren op locatie: tonen wat vandaag al mogelijk is, ook voor bedrijven. Zo zullen we onze demo geven op evenementen, zoals de Maintenance-beurs in oktober en Asset Performance 4.0 in september. En als een bedrijf een concrete vraag heeft voor ons, dan zijn we zeker geïnteresseerd om dit samen te bekij­ken. We kunnen onze opstelling, detectie-algoritmes, cloudoplossing en dashboard per­fect afstemmen op een specifieke toepassing.”

"Met de proeftuin willen we aantonen hoe makkelijk het is om in te stappen in het verhaal van Industrie 4.0”

verder op de ingeslagen weg

Steven Devos ziet het belang van Smart Maintenance enkel maar toenemen. “Het zal steeds meer deel uitmaken van een industriële om­geving. Bedrijven zullen daarmee hun KPI’s beter kunnen monitoren. Het zal ook steeds makkelijker worden om toe te passen, omdat er steeds meer voorbeelden zullen zijn. Bovendien kan de implementatie snel en vlot gaan, voor zij die instappen. Ik raad het ieder bedrijf aan; de evolutie toont immers dat er altijd winnaars en verliezers zijn.”

Lees zeker ook het interview met Leo Van de Loock, Transitiemanager Industrie 4.0!