Что такое предиктивная диагностика
Что такое предиктивная диагностика
Исторически обслуживание оборудования проводилось на основании стратегии «до отказа». В 1920-1930х гг. были разработаны стратегии и подходы ППР (планово-предупредительных ремонтов) оборудования. В 1970-80х гг., с развитием технологий, появились стратегии мониторинга состояния оборудования. Именно эти три стратегии в разных сочетаниях используются в настоящее время на подавляющем большинстве предприятий для оборудования любого типа.
С дальнейшем развитием технологии и удешевлением датчиков измерения параметров оборудования возникла ситуация, когда с оборудования снимается множество самых разных параметров и эта информация хранится годами. Однако для ремонта оборудования эта информация не используется вовсе, а для управления технологическими процессами используется не более 10% контролируемых значений. Кроме того, существующие системы АСУ ТП обеспечивают контроль показателей в очень широких диапазонах и без учета взаимосвязей (корреляции) параметров.
Все эти причины привели к появлению систем предиктивной/прогнозной диагностики или предиктивной аналитики, которые позволяют построить модель работы оборудования (набор взаимосвязанных параметров), обучить эту модель на исторических данных, соответствующих нормальным режимам работы, а затем использовать модель в реальном времени для раннего предсказания отказов оборудования. Новая технология позволяет совершить переход с реактивного и календарного подходов к проактивному (т.е. распознавание отказов и их предотвращение).
Подобные системы обеспечивают значительный эффект:
Повышение готовности оборудования за счет сокращения времени ремонта при одновременном снижении общих ремонтных затрат за счет качественного и своевременного планирования ремонтных работ;
Исключение отказов (т.е. объем выполняемых работ также уменьшается);
Возможность гибкого управления рисками и потерями производства за счет расширения горизонта планирования при принятии решений.
Компания Мейнтекс осуществляет весь комплекс работ, связанных с внедрением технологии предиктивной аналитики на производстве. Совместно со специалистами по надежности заказчика мы проводим анализ критичности оборудования и выявляем наиболее важные и рискованные для производства активы. Далее проводится анализ и подготовка исторических данных. На основе подготовленной информации строятся и обучаются модели, создаются диагностические правила. Наши консультанты выполняют сопровождение созданных моделей после подключения их к реальным данным, участвуют в анализах обнаруживаемых системой проблем и готовят отчеты по результатам работы системы предиктивной диагностики. Мы не используем “стандартные шаблоны”, мы анализируем каждую единицу отдельно, что позволяет заказчику получать достоверные данные и реагировать на малейшие изменения в работе оборудования
Мы предлагаем нашим заказчикам решения от признанных лидеров отрасли – Aveva PRiSM Predictive Asset Analytics и GE Smart Signal.
Что такое предиктивная диагностика
Сотрудником кафедры неврологии ФГОУ ВПО НГМУ, города Новосибирск, подготовлена статья, в которой рассматриваются новые подходы предварительного выявления и коррекции нарушений у детей с патологией нервно-мышечного аппарата.
Актуальны такие проблемы, как особенности нервно-мышечных (НМ) заболеваний в регионе, привлечение современных диагностических молекулярно-генетических технологий, пренатальной диагностики, коррекции и системы профилактики. Обсуждаются допустимые возможности индивидуального подхода к выявлению и оптимизации физиологических функций у детей с НМ патологией.
Наследственные заболевания нервно-мышечной ткани являются наиболее распространенной группой моногенной наследственной патологии нервной системы, которая характеризуется значительной частотой встречаемости в популяции, а также среди населения города Новосибирска и Новосибирской области. Особенностью нервно-мышечных заболеваний является неуклонно прогрессирующее течение, наследственный характер и высокий процент инвалидизации населения. При этом, диагностика раннего выявления данных заболеваний, последующая реабилитация и коррекция двигательных и соматических расстройств у ребенка связана со значительным уровнем материальных затрат. Актуальность исследования состоит в обосновании положительного эффекта, который может быть достигнут в результате решения выдвинутой в исследовании практической задачи.
Анализ имеющейся литературы убеждает в том, что тактика подхода к решению обозначенной выше проблемы давно интересует врачей и ученых. Более того, большое количество работ посвящено этой теме. Решение вопросов ранней диагностики просматривается в современных молекулярно-генетических технологиях. Реализация последних формирует возможность идентификации большого количества новых генов родовых заболеваний индивида. Использование методов прямой и косвенной ДНК-диагностики и разработка новых подходов к генной терапии наследственных болезней создавали основу для решения ряда проблем. Эффективные профилактические мероприятия, направленные на предупреждение появлению на свет больных детей посредством установления заслуживающих доверия носителей дефектных генов и осуществления диагностики в последнее время стало реальным. Организация системы такого рода деятельности должна покоиться на достоверном знании распространенности отдельных нозологических форм миодистрофий с учетом территориальных особенностей генетического и клинического полиморфизма. По этой и ряду других причин изучение и контроль моногенной наследственной патологии в различных субъектах Российской Федерации регионах России столь необходимы.
Анализ имеющейся литературы и практики дает основание полагать, что в настоящее время высокоэффективных методов активной реабилитации нервно-мышечной патологии не просматривается. В тоже время, профилактика нервно-мышечных заболеваний, а также организация диспансерного наблюдения и реабилитации семей, отягощенных наследственными нервно-мышечными заболеваниями, остается основной задачей в решении стоящей проблемы. Это является значимым как в рассматриваемом, так и в социально-экономическом контексте, учитывая значительный процент инвалидизации детей.
При комплексном обследовании (необходимо определять патогенетические основы процесса, тип наследования, клиническую и генетическую картину, индивидуальность региональную распространенность различных нозологических форм), совместном наблюдении смежными специалистами возможны более эффективное выявление и последующая реабилитация пациентов и их семей. Помимо наблюдения неврологами, нервно-мышечным больным необходимы консультации и коррекция тактики ведения педиатрами, терапевтами, кардиологами, эндокринологами, ортопедами, травматологами и другими специалистами.
Ребенок – это растущий организм, которому требуется большое количество энергии, материала для поддержания развития. При наличии нервно-мышечных нарушений, у него развивается большое количество сопутствующих, которые требуют внимания. Учитывая, что ведущим признаком нервно-мышечных заболеваний является слабость мышц, мышечного каркаса, необходима коррекция возникающих двигательных нарушений. По мере прогрессирования процесса, изменяются двигательные стереотипы в конечностях. Нарушение физиологических искривлений в позвоночнике влияют на состояние и функцию внутренних органов и осанку. В патологический процесс вовлекаются сердечная мышца, что приводит к нарушению ее деятельности. Возникают умеренное снижение максимальной вентиляции легких, эвакуаторные расстройства.
В г. Новосибирске под патронажем кафедры неврологии НГМУ и тесном сотрудничестве с Новосибирским областным клиническим диагностическим центром (ОКДЦ), Государственной Новосибирской Областной клинической больницей (ГНОКБ) и Центром нервно-мышечных заболеваний (ЦНМЗ) при Областной консультативной поликлиники (ОКП) осуществляется научно-практическая работа по ряду направлений.
Именно Центр нервно-мышечных заболеваний (ЦНМЗ), осуществляет ведение регистра, организации диспансеризации и реабилитацию пациентов города Новосибирска и Новосибирской области. В частности, силами Центра проводится регистрация пациентов как уже имеющих нервно-мышечную патологию, так и впервые обратившихся за помощью, в том числе и впервые выявленных среди родственников ребенка при активном обследовании семьи. Активное участие в выявлении лиц отягощенных нервно-мышечной патологией происходит также путем оказания помощи врачами других специальностей, которые направляют в Центр на консультацию пациентов со специфическими жалобами. Для учета больных нервно-мышечными заболеваниями используется карта диспансерного наблюдения (КДН), в которой находит свое отражение информация о личных паспортных данных, сведения о семье пробанда, краткое изложение его родословной, клинические сведения (жалобы, анамнез, соматический и неврологический осмотры). Кроме того, В КДН сосредоточивают результаты генетического обследования, данные дополнительных исследований (биохимический, функциональный, нейровизуализационный) и т.д. На основании полученных за это время работы данных об истинной распространенности отдельных нозологических форм, выявления клинических особенностей их проявления и вариантов направлений разрабатываются реабилитационные мероприятия.
Диспансерное наблюдение за детьми имеющих нервно-мышечную патологию в г. Новосибирска и Новосибирской области осуществляется в рамках ЦНМЗ и тесном взаимодействии с неврологами, педиатрами и терапевтами поликлиник города и области, неврологическими отделениями стационаров, врачами МСЭК г. Новосибирска и области, диагностическими подразделениями и медико-генетическим отделом ОДЦ. На базе областной лаборатории ДНК-диагностики, реализуется молекулярно-генетическое обследование пациентов с целью выявления дефектов в структуре генов. Работа с больными и членами семей, отягощенными по нервно-мышечным заболеваниям, предусматривает совместные действия врачей на различных уровнях по определенному алгоритму. Необходимо создать систему раннего выявления таких больных и их направления в ЦНМЗ в целях дальнейшего обследования и окончательного определения диагноза. Последующее динамическое наблюдение и проведение реабилитационных мероприятий пациентов и их семей для предупреждения злокачественного прогрессирования заболевания. Профилактические мероприятия предусматривают возможность проведения пренатальной диагностики плода.
Активное динамическое наблюдение за семьей и пробандом способствует выполнению оптимальной реабилитационной программы. Пациентам проводится коррекция двигательного режима (лечебная физкультура, ортопедическая обувь, корсеты), даются рекомендации по диетотерапии, медикаментозное и физиотерапевтическое лечение, предупреждение и лечение развивающихся соматических, ортопедических, психологических осложнений заболевания, коррекция течения сопутствующих заболеваний. ЦНМЗ также осуществляет беседы с родственниками и самими пациентами с целью формирования адекватного представления о заболевании и его прогнозе, последующая профессиональная ориентация, возможна психотерапевтическая коррекция.
В заключение можно констатировать, что раннее предупреждение развития сопутствующей патологии у детей предполагает более позднее присоединение осложнений основного заболевания. Создание регистра нервно-мышечных больных обеспечивает возможность получения специализированной медицинской и социальной помощи детям и семьям, отягощенным по наследственным нервно-мышечным заболеваниям и организации оптимальной системы реабилитации в должной перспективе.
Предиктивная диагностика набирает популярность
Предиктивная диагностика неисправностей оборудования улучшает качество выпускаемой продукции, повышает производительность, сокращает время простоев, снижает издержки и ускоряет процессы. Но несмотря на преимущества, предложения внедрить такие решения на производствах пока вызывают больше теоретических споров, чем практических шагов.
Почему? Каждое конкретное производство имеет свои особенности, и схема диагностики должна их учитывать. И потому же иногда бывает куда проще рассказать про преимущества диагностики, чем начать ее применять. Кроме того, ИТ-инфраструктура отдельных предприятий попросту не предусматривает запуск сторонних приложений для диагностики, а многие станки устаревших моделей и не оснащены датчиками, не подключены к общей сети предприятия.
Предприятиям нужно загрузить в облако все необходимые данные для диагностики. Но на этом этапе возникают вопросы защиты данных. Например, обеспечения безопасной работы контроллеров, которые отвечают за автоматизацию управления производственными линиями. В дополнение ко всему, на рынке ощущается очевидный дефицит специалистов в области обработки массивов данных и экспертов в области безопасности автоматизации производства.
Непредвиденные остановки производственных линий грозят обернуться убытками. В отчете 2006 года Neilsen Research сообщила, что остановка конвейера на автомобильном заводе обходится предприятию до 1,3 миллиарда долларов в час. В 2017 года консалтинговое агентство Oneserve опросило британских производителей. Оказалось, из-за поломок они теряют до 3% рабочих дней в год, это примерно 49 рабочих часов.
Создание складов запасных частей выглядит попыткой угнаться за несколькими зайцами, особенно в случаях, когда предприятие не хочет замораживать оборотные средства на покупку запчастей. Для них вопрос диагностики это незаменимая часть производственного процесса. Однако крупные производства часто консервативно подходят к вопросам обслуживания оборудования. Еще одним фактором являются особенности стран, которые влияют на стратегию внедрения схем предварительной диагностики.
Обслуживание и надежность
Своевременная диагностика оборудования повышает эффективность производственных процессов и предсказывает неисправности, которые не сумеют предсказать инженеры. Диагностика увеличивает срок службы производственных линий в целом и отдельных узлов в частности, избегая незапланированных остановок или сокращая время простоя.
Существуют очевидные препятствия для внедрения подобных схем. Крупные производства строятся на двух принципах: безопасность работы и постоянная загрузка линий с минимальным количеством окон для остановки и технического обслуживания. Если оба принципа работают безотказно, руководство предприятия не видит необходимости срочных перемен. Производственные линии и их отдельные узлы сертифицированы и их не так-то легко заменить, а производственные процессы автономны и не завязаны на внешних факторах. Таким образом, коммуникация осуществляется в одностороннем порядке, от завода ко внешнему миру, с ограниченным инструментарием обратной коммуникации. Принципы умной диагностики предусматривают постоянное подключение оборудование к общей сети и выгрузку данных в облако.
Плюсы умной диагностики
У потенциальных клиентов неизменно возникает один и тот же вопрос: эффективная ли умная диагностика и стоит ли она своих денег. В подобных случаях мы приводим несколько примеров применения.
Один из клиентов Orange Business Services, французский производитель газовых отопительных котлов и водонагревателей e.l.m. leblanc (входит в структуру Bosch Group), внедрил схему предварительной диагностики на производстве. Основной причиной внедрения была необходимость повысить эффективность собственного конструкторского бюро, но схема аналогична внедрению диагностики на крупном производстве.
Orange Business Services предоставила e.l.m. leblanc кастомизированную платформу мониторинга и обработки данных на базе ПО Microsoft Azure. Она позволяет разработать индивидуальные решения для мониторинга оборудования, своевременной диагностики и технического обслуживания.
Система удаленного мониторинга отслеживает работу каждого котла и нагревателя и своевременно оповещает техников компании при возникновении проблем. Такая схема повышает эффективность технического обслуживания оборудования, своевременно выявляет и прогнозирует сбои в работе оборудования на основании анализа данных в режиме реального времени. Своевременные предупреждения о нарушениях в работе оборудования позволяют совершенствовать алгоритмы диагностики и анализа. Главными плюсами стали гибкий инновационный подход к техническому обслуживанию оборудования и высокая лояльность конечных пользователей.
Пример e.l.m. leblanc показывает, что умная диагностика уже стала отдельной технологией. Теперь производителям предстоит признать ценность оптимизации и повышения надежности производства. Это займет некоторое время — скорее всего, несколько лет. Схемы умной диагностики сначала будут применяться к отдельным, критически важным узлам производственных линий.
Перспективы
Важно отметить, что умная диагностика не решит моментально все проблемы производства. Она не дает ответы на вопросы о том, что и как производить, не предлагает готовую концепцию успешного бизнеса. Даже изменения в подходах к управлению производством и персоналом должны быть поддержаны руководством компании, внедряющей схемы умной диагностики. Но руководители крупных заводов заметят, насколько снизится время простоев, непредвиденные затраты на обслуживание оборудования, операционные риски и как это скажется на эффективности производства.
Подробнее о том, как увеличить показатели скорости и эффективности производства на любой стадии производственного цикла, повысить операционную прибыль и получить новые конкурентные преимущества, читайте здесь.
Предиктивное обслуживание оборудования: как избежать убытков из-за простоев и аварий
Можно отремонтировать заводской станок после того, как он уже сломался, но это чревато простоем на производстве, снижением объема выпуска продукции, а то и аварией.
Намного проще обслуживать оборудование до его поломки, устраняя слабые места — тогда останавливать производство и ликвидировать последствия сбоя не придется. Для этого и нужно предиктивное обслуживание оборудования — расскажем, что это такое и как работает.
Что такое предиктивное обслуживание оборудования
Давайте посмотрим на один пример. По данным статистики, самолеты — один из самых безопасных видов транспорта. Намного больше шансов попасть в неприятную ситуацию с машиной по пути в аэропорт, чем столкнуться с техническими проблемами во время полета. Предиктивное обслуживание — один из факторов, сделавших самолеты такими надежными.
Авиационные двигатели — сложная конструкция, от которой зависят жизни людей. Очевидно, что за их состоянием нужно тщательно следить, поэтому крупнейшие производители авиадвигателей встраивают в них множество различных сенсоров.
Во время полета эти сенсоры непрерывно пишут параметры работы системы во внутреннюю память. На земле данные о полете отправляются на сервер производителя, где анализируются. Затем авиакомпания-владелец получает рекомендации или требования — зависит от серьезности возможных проблем — о замене или ремонте тех или иных частей двигателя.
Внимания и ухода требуют не только самолеты, но и любое механическое и электронное оборудование, а также инженерные сооружения: здания, трубопроводы, сотовые вышки, насосы, погрузчики, плотины, станки и прочее.
Для крупных компаний с огромным парком техники, сооружений, многокилометровыми трубопроводами и офисами по всей стране сложно организовать обслуживание каждой единицы оборудования — это требует ощутимых затрат, организации графиков осмотра, специальных людей в штате. Даже при всех этих усилиях крупные поломки все же случаются и нарушают нормальный ход работы.
Чтобы минимизировать риск внезапных поломок и сократить расходы на обслуживание больших парков сооружений и техники, используют предиктивное обслуживание оборудования.
Суть в том, что за некоторое время до выхода системы из строя можно обнаружить мелкие сигналы, говорящие о проблемах. Небольшие скачки напряжения, отклонения в числе оборотов в минуту, выход температуры за допустимые значения, задержки при запуске двигателя, непонятный шум или постукивание, повышение уровня жидкости, минимальные изменения углов конструкций — по подобным признакам можно понять, что скоро случится поломка.
Вы установили для станка определенную норму — предположим, 150 движений в минуту. Если станок начнет совершать, допустим, 140 движений в минуту, то датчик отправит сигнал, что с ним что-то не так. Станок еще не сломался, но, кажется, ему нужно техническое обслуживание. Такой подход помогает предотвратить крупные поломки. Кроме того, собранные данные вы можете анализировать, чтобы знать: как часто ломается станок, при каких условиях, в какие сроки ему нужен профилактический ремонт. Это позволит заранее планировать время ремонта и заложить расходы в бюджет.
Предиктивное обслуживание оборудования — это когда набор специальных датчиков постоянно отслеживает различные параметры его работы и состояния, а система предиктивного анализа смотрит на замеры и предсказывает, что в ближайшее время какие-то узлы могут выйти из строя.
Предиктивное обслуживание и безопасность работы
Вот несколько примеров использования предиктивного обслуживания оборудования на практике для предотвращения аварий и катастроф:
Центр находится под контролем систем мониторинга и предиктивной аналитики. Источник
Предиктивное обслуживание оборудования на производстве, чтобы работать без простоев
Конвейеры на заводах производят продукции на миллионы рублей каждый час. Любая поломка одной из ступеней ленты производства приводит к остановке всего производства. Поэтому очень важно во время планового обслуживания конвейера превентивно заменить все, что может выйти из строя.
Крупные заводы оснащают свои производственные линии множеством различных датчиков, которые отслеживают состояние всех значимых узлов. Данные поступают в систему мониторинга, а если важные параметры выходят за пределы допустимых значений, соответствующие узлы или детали ставятся в лист профилактики для ближайшего планового обслуживания или сразу идут на замену.
Таким образом, даже самые сложные и многоступенчатые производственные линии могут предсказуемо и бесперебойно работать в течение многих дней.
Например, на Череповецком металлургическом комбинате внедрили предиктивное обслуживание на конвейере горячей обработки металлических изделий. Модель выявляет вероятность перегрева подшипника шестеренных клетей — одну из наиболее частых и ресурсозатратных причин остановки агрегата. Это позволяет сократить простои линии.
Предиктивное обслуживание помогает следить, чтобы оборудование не перегрелось в горячем цехе. Источник
В Simatic на производстве микроконтроллеров используют платформу на базе IoT и машинного обучения. Она позволяет собирать данные с датчиков и анализировать их в режиме реального времени. Это позволило полностью избавиться от производственного брака.
Предиктивное обслуживание оборудования в нефтегазовой отрасли
В добыче нефти, газа и других полезных ископаемых задействовано большое количество оборудования, многое из которого работает в автоматическом режиме, находится в труднодоступных местах или регионах с холодным климатом. Регулярно осматривать и обслуживать его силами сотрудников трудоемко и дорого, поэтому системы мониторинга и аналитики для предиктивного ремонта оборудования востребованы в отрасли:
За состоянием умной скважины наблюдают удаленно с помощью датчиков. Источник
Как внедрить предиктивное обслуживание оборудования
Для начала нужно наладить сбор данных:
Дальше начинается интересное — нужно предсказывать неисправности:
Построить систему предиктивного обслуживания и мониторинга оборудования сложно: надо правильно разместить датчики, организовать хранилище нужного объема для поступающих данных, наладить системы аналитики, машинного обучения, прогнозирования и предупреждения о сбоях.
При этом для таких задач существуют практически готовые решения — облачные IoT-платформы. Например, платформа от VK Cloud Solutions (бывш. MCS) объединяет инструменты для работы с большими данными, интернетом вещей и машинным обучением. К ней можно подключить датчики любого производителя, хранить и обрабатывать любые объемы данных — в облаках легко получить нужный объем хранилища и ресурсы для вычислений. Платформа интегрируется с технологическими решениями, которые уже используются в компании, и быстро встраивается в производственные процессы.