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La manutenzione predittiva gestita tramite un sistema EMS (Energy Management System)

Predictive Maintenance driven by the EMS (Energy Management System) - The Electrex solutions

Gli approcci alla manutenzione

Negli ultimi 30 anni sono stati sviluppati diversi approcci: oltre a quello della manutenzione reattiva è possibile adottare quelli della manutenzione preventiva oppure predittiva.

Manutenzione reattiva: si tratta della modalità “attendiamo che l’apparecchio si rompa”. Non è prevista nessuna azione o sforzo per la manutenzione dell'apparato.
Manutenzione preventiva: può essere definita così: l'esecuzione di regolari controlli di manutenzione e riparazioni pre-programmati.
Manutenzione predittiva: la manutenzione viene effettuata in base alle effettive condizioni dell’apparato piuttosto che secondo un programma predeterminato.

L'approccio della manutenzione predittiva è il più efficiente. La condizione degli apparati viene valutata tramite un monitoraggio periodico o continuo delle loro condizioni.
L'obiettivo finale è quello di eseguire la manutenzione nel momento più propizio: quando l'attività di manutenzione è più conveniente e prima che l'apparecchiatura subisca un grave degrado delle prestazioni.
Questo approccio è in contrasto con quello basato sul tempo e/o il numero di operazioni eseguite, nel quale la manutenzione dell’apparato potrebbe essere effettuata troppo presto o troppo tardi.
Un altro dei vantaggi dell'approccio predittivo è che consente di dare priorità all’attività / apparecchiatura che fornisce il miglior contributo in termini di ritorno sugli investimenti.

Secondo il Dipartimento statunitense dell'energia (fonte: Operations & Maintenance Best Practices: A Guide to Achieving Operational Efficiency), la manutenzione predittiva e l’analisi dei dati consente di risparmiare fino al 20% l'anno sui costi della manutenzione e dell’energia.

L'efficienza di questo approccio deriva anche dalla possibilità di prendere in considerazione informazioni provenienti da sistemi di analisi e gestione differenti: l’EMS (Energy Management System), il MES (Manufacturing Execution System), il BMS (Building Management Systems), ecc.

I sistemi Electrex per la gestione, l'utilizzo efficiente e il monitoraggio dei consumi energetici rispondono tra l’altro ai criteri delle "macchine 4.0". Questo significa che i sistemi che saranno installati entro il 31/12/2017 potranno usufruire dell’iperammortamento al 250%.
Si tratta di un’opportunità eccezionale e forse irripetibile, funzionale alla trasformazione tecnologica e digitale delle imprese secondo il modello Industria 4.0. Essa si colloca nel solco tracciato dal governo volto a rafforzare le misure a sostegno degli investimenti delle imprese con l’obiettivo di rilanciare la competitività del sistema produttivo italiano.

Come un EMS (Energy Management Systems) può indirizzare la manutenzione predittiva

Così come la tecnologia hardware è migliorata, anche i sistemi EMS (Energy Management Systems) e i sistemi MMS (Maintenance Management Systems) hanno sviluppato capacità di integrazione e interconnessione.
L'energia, i parametri ambientali e di processo o altri dati raccolti dall’ EMS possono essere utilizzati per comprendere le prestazioni dell’ apparecchiatura/sistema.
Lo scambio di dati tra i due sistemi consente il monitoraggio e la modifica dei profili energetici per ogni apparato.

Le moderne attrezzature consentono di effettuare la misurazione di vari parametri.

Un analizzatore di energia elettrica quale il Kilo net, che ad esempio effettua il monitoraggio di una macchina per lo stampaggio di plastica, può utilizzare i propri ingressi e uscite al fine di integrare i dati riguardanti il numero di pezzi prodotti o gli altri vettori energetici (vapore, gas naturale, aria compressa, ecc) coinvolti nella produzione.

Un altro esempio sono i sistemi HVAC. Tradizionalmente i filtri dell’aria e componenti vengono sostituiti con una cadenza prefissata - ad esempio ogni 3 mesi - anche se non fosse necessario. Un EMS può invece calcolare il profilo energetico e il tempo di funzionamento del singolo componente, oltre a fornire KPI personalizzati che attivano le notifiche verso la squadra di manutenzione. La sostituzione / riparazione del componente diventa un ordine di lavoro che può essere generato automaticamente.

Questo è un approccio efficiente, in quanto l'attività di manutenzione viene eseguita al momento ideale, le risorse non vengono utilizzate per lavori non prioritari, e il sistema è mantenuto ad un livello elevato di prestazioni.

Le soluzioni Electrex

L'architettura EMS - Energy Management System di Electrex si basa su tre elementi principali:

Dispositivi di misurazione e di raccolta dei dati: gli analizzatori di energia Electrex sono basati su microprocessori, dispositivi di I / O e sensori che offrono funzioni avanzate. Si tratta di dispositivi intelligenti che assicurano un accesso diretto e molto veloce alle misure e alle informazioni raccolte. Essi consentono di misurare anche i parametri ambientali e di processo che sono strettamente legati al consumo di energia quali la temperatura, l’umidità, la luminosità, i cicli di produzione, ecc

Data-logging e comunicazione: i dispositivi Electrex sono dotati di memoria, orologio e calendari per memorizzare localmente le varie misure in modo sincronizzato. In questo modo non ci sono dati che possono essere persi a causa di problemi di comunicazione. Lo scambio di informazioni avviene in modo aperto e sicuro per mezzo di un collegamento basato su specifiche documentate, disponibili pubblicamente e internazionalmente riconosciute (TCP-IP, HTTP, ecc.).

Analisi dei dati, reporting e publishing: la soluzione Electrex utilizza tre piattaforme principali; built-in web server nei dispositivi, software basato su PC e un'interfaccia cloud. Ognuno di essi consente di gestire automaticamente e in tempo reale dei dati storici, configurare allarmi e notifiche, fornire report personalizzati. Il sistema Electrex può essere interconnesso a quello aziendale per scambiare informazioni con i sistemi interni (es. sistema gestionale, sistemi di controllo dell’automazione industriale, magazzino, altre macchine dello stabilimento, ecc.) ed esterni (es. clienti, fornitori, altri siti di produzione, ecc.).
L’utente è il proprietario dei propri dati raccolti. Per questo offriamo a lui tutta la flessibilità e gli strumenti necessari per ottenere il massimo dalle nostre piattaforme.

Integrazione dei dati multi-source e sincronizzazione

Uno dei vantaggi dei sistemi di monitoraggio e di controllo Electrex sta nella possibilità di integrare dati relativi all’energia e ai parametri ambientali e di processo utilizzando un riferimento temporale univoco.
Questo grazie al fatto che oltre al monitoraggio del consumo e della qualità dell’energia i sistemi possono essere dotati di sensori multifunzione, moduli I-O e gateway. Questa è una caratteristica fondamentale poiché il calcolo e la gestione degli indicatori di manutenzione, i KPI (Key Performance Indicators), necessitano di dati sincronizzati.
I dispositivi Electrex della serie Net sono dotati di un orologio/calendario astronomico real time con le regole per il passaggio automatico da ora solare (Standard Time) ad ora legale (Daylight Saving Time) e viceversa e con la gestione configurabile del Tempo Coordinato Universale (UTC). La sincronizzazione dell’orologio è automatica via NTP.



Contatori dei tempi di funzionamento

I dispositivi Electrex della serie Net permettono di monitorare e registrare il tempo di funzionamento di un carico / apparecchio e la relativa quantità di energia consumata. Possono essere impostati fino a 4 contatori di tempo che vengono attivati ogni volta un parametro configurato supera una certa soglia (es. spento, stand by, funzionamento al 50% e al 100%) o dal cambio di stato di un contatto tramite gli ingressi di cui può essere dotato il dispositivo.
Come si può vedere nell'immagine qui sotto questa funzione consente di monitorare l’effettivo tempo di utilizzo del componente / dispositivo e non quello stimato.


Come si può vedere nella figura seguente, i contatori di tempo possono essere attivati da allarmi che tengono in considerazione variabili multiple utilizzando anche funzionalità di tipo.

Allarmi e notifiche automatizzati (e-mail/SMS)

Questa caratteristica permette di gestire sia avvisi semplici (es. supero di una soglia) che quelli complessi (che tengono in considerazione contemporaneamente più parametri come valori di soglia, stato degli I/O, calendari personalizzati, ecc.) e l'invio di notifiche  via e-mail / SMS e/o comandi locali o remoti per il controllo di moduli I/O.
Si tratta di uno degli aspetti fondamentali dell'approccio alla manutenzione predittiva dal momento che rende possibile intervenire in caso di necessità, ma prima che il componente sia deteriorato in modo critico e possa verificarsi un guasto.

I dispositivi Electrex della serie Net possono essere equipaggiati anche con un editor di programmazione del linguaggio Ladder, lo standard di fatto nell’ambito dei PLC (Programmable Logic Controller) per poter gestire applicazioni complesse, come mostrato nell'immagine qui sotto.




L'analisi dei dati, il reporting e l'interconnessione con i sistemi informativi

Come dicevamo le soluzioni Electrex utilizzano tre piattaforme principali:

Built-in server Web: i dispositivi Electrex della serie Net sono dotati di un web server integrato che, oltre alla programmazione del dispositivo, consente di visualizzare sia i dati storici che quelli in tempo reale. L'interfaccia web può essere utilizzata da qualsiasi dispositivo tramite un browser (smartphone, tablet, PC) e il collegamento può essere effettuato sia in locale che da remoto. È uno strumento utile e flessibile per la verifica dello stato delle attrezzature.

Software basato su PC: il software Energy Brain integra tutti i dati provenienti dai dispositivi in campo. Le misurazioni possono essere messe in relazione tra loro in modo da rilevare le tendenze e confrontare le prestazioni. Esso consente di affinare le informazioni grazie all’analisi dei dati e supporta l'utente anche nell’individuazione di problematiche degli apparati e consente di definire la priorità delle azioni di manutenzione.

Piattaforma cloud: la piattaforma Energy Brain Cloud rende possibile pubblicare su un portale web, con accesso aperto o limitato, all’interno della rete dell’utilizzatore, cruscotti e widget anche personalizzati con i dati storici e in tempo reale che aiutano l'utente a monitorare in ogni momento e con la massima semplicità gli apparati e i macchinari più rilevanti per lui.

Le tre piattaforme indicate sopra permettono di gestire automaticamente e in tempo reale i dati, configurare allarmi e notifiche, fornire report personalizzati, applicare formule.

I sistemi Electrex possono essere interconnessi ai sistemi aziendali e il flusso delle informazioni può essere a doppio senso.
Energy Brain consente di importare dati provenienti da altri sistemi, nonché esportare in modo automatico i file Excel o CSV a livello locale o verso cartelle FTP. L'utente può programmare l'invio e il contenuto dei dati da esportare.









I dispositivi della serie Net con interfaccia web integrata possono anche inviare i dati in modalità push dal loro servizio di data-logging verso cartelle FTP in modo che siano accessibili a servizi informativi dell’utilizzatore.

I vantaggi dell’interconnessione con altri sistemi sono molteplici. Ad esempio la notifica di manutenzione per un determinato apparato può essere inviata anche verso il sistema di gestione dei ricambi generando un riordino automatico di quanto necessario, evitando attività di monitoraggio e gestione manuali.

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