Smart sensor driver di crescita nella manutenzione predittiva
Gli smart sensor sono tra le tecnologie fondamentali dell’industria 4.0, rappresentando l’elemento base per ottimizzare le performance, migliorare la sicurezza degli impianti e facilitare la manutenzione preventiva e predittiva.
Gli smart sensor rappresentano il futuro dell’acquisizione dati insieme alle altre tecnologie digitali e interconnesse. In questo documento cercheremo di capire esattamente che cosa sono e quali funzioni possono espletare.
Uno strumento di tecnologia smart sensor è un dispositivo in grado di elaborare i segnali ricevuti che possono essere di varia natura, elettrica, fisica o chimica, memorizzarli ed eseguire su di essi varie funzioni prima di inviarli in formato digitale ad un ulteriore sistema di elaborazione dati (sia in locale che in cloud).
Giusto per intendersi rapidamente di che cosa stiamo parlando, gli smart sensor sono stati applicati fin da subito all’interno degli smartphone e dei tablet. Un esempio sono gli accelerometri che consentono di misurare i passi percorsi (elaborando quindi il segnale, accelerazione, e generando un valore in termini di passi fatti).
Se lo vogliamo capire in base alla sua configurazione, la tecnologia smart sensor è formata da un sensore (o trasduttore), un microprocessore, un circuito di amplificazione, un’interfaccia di comunicazione e infine un convertitore analogico/digitale.
Con questi sensori intelligenti è decollato l’IoT (Internet of Things), che ha permesso all’interno delle aziende e dei sistemi produttivi un aumento dell’automazione di fabbrica con un costante monitoraggio dei processi e notevoli miglioramenti in termini di efficienza.
Come può essere usata questa nuova tecnologia, gli smart sensor?
Gli smart sensor vengono utilizzati pesantemente come ausilio nella manutenzione predittiva affiancandosi ai classici sistemi di misurazione utilizzati nell’impiantistica industriale. Posizionati in punti strategici possono rilevare varie anomalie e facilitare il monitoraggio dei parametri di funzionamento dell’impianto o anche individuare punti di cedimento delle strutture o il sopraggiungere di sollecitazioni indesiderate.
La cosa interessante di questi smart sensor per smart factory è che molti di loro offrono diverse modalità operative per adattarsi dinamicamente all’operazione che devono fare. Solitamente vengono inseriti nei punti critici dell’impianto per rilevazione, ad esempio, di frequenze di oscillazione fuori range.
Il costo in sé dei singoli sensori non è enorme, ma è necessario fare attenzione a quanti ne vengono posizionati perché, come sempre, è bene cercare di bilanciare i benefici con il costo che se ne aggiunge. Oltre al costo dell’apparato in sé, è necessario considerare anche il costo di gestione nell’acquisizione e trattamento del dato.
Nell’ultimo periodo sono uscite delle tecnologie smart sensor che non sono solo in grado di leggere il dato e di trasmetterlo, ma anche di farne una elaborazione in locale. Gli smart sensor, in pratica, sono in grado di analizzare le informazioni sul processo che sono necessarie per una specifica mansione di controllo da svolgere nell’impianto.
Molte aziende, per evitare di aumentare i costi di un impianto (che va poi giustificato al cliente) tendono a limitare l’uso degli smart sensor e si affidano ai dati che erano già disponibili all’interno dell’impianto e che servivano per il suo corretto funzionamento.
I dati necessari per la manutenzione preventiva con smart sensor, ricavabili appunto dall’impianto, non sempre riescono a soddisfare le necessità di controllo della manutenzione predittiva perché i modelli matematici usati hanno bisogno di molti più parametri che vanno rilevati con i nuovi strumenti (smart sensor) e non con i vecchi.
Risulta pertanto necessario trovare una giusta “via di mezzo” per identificare un uso adeguato e non eccessivo di smart sensor.
Questa grande quantità di dati estratti porta nell’ambito dei Big Data che si basa su nuove tecnologie di interrogazione delle informazioni che sfociano nell’intelligenza artificiale per evidenziare possibili eventi futuri di rotture o malfunzionamenti: una corretta manutenzione con una diagnostica efficiente evita tempi di fermo imprevisti e permette di pianificare gli interventi in modo accurato, riducendo notevolmente i costi.
In sintesi, possiamo dire che le nuove tecnologie (smart sensors) sono un aiuto indispensabile per Industry 4.0; senza di essi la vecchia maniera di rilevare informazioni non sarebbe stata in grado di fornire la mole di dati “raffinata” che porta ad una analisi efficiente e ad una identificazione predittiva dei problemi, semplificando così la pianificazione produttiva e la manutenzione dei macchinari.
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