April 8, 2019 | Blog

What is the ideal type of ‘smart sensor’ for your assets?

Condition-based maintenance, Sensor

Sensors are an important tool to monitor the condition of electrical and rotating machines. They are available in different types and sizes. ‘Which sensor is ultimately the most suitable depends on the critical properties within the production unit and the failure modes of the machine,' says dr. Bram Corne, founder of Orbits. He supports companies and gives advice on signal and data processing of electrical or mechanical systems and processes with a general focus on condition monitoring of electrical machines. Corne did extensive doctoral research at Ghent University on condition monitoring of electrical rotating machines based on electrical current measurements.

“Electric machines use about 65 to 70 percent of the electricity generated worldwide. Industry uses the majority of these machines. They, therefore, play a crucial role in the production process of many companies. In recent years, much research has been carried out into monitoring such as monitoring the condition of these critical assets. Because in the event of unexpected failures, the costs can quickly increase considerably.”

Several techniques have been investigated, such as measuring temperature using temperature sensors. “If a part in a machine does not function as it should, this often leads to overheating. This is not always accurate at the component level, but can sometimes be sufficient to schedule a maintenance intervention.”

Another, more advanced technique is measuring vibrations. “If the measured vibration patterns of a machine deviate from the zero measurement (which is considered normal, ed.), this can indicate, for example, a bearing problem, an imbalance or misalignment.” Another method used is current analysis. “Based on measured current, both potential mechanical and electrical problems are revealed.”

Detecting both mechanical and electrical problems

Corne focuses on the differences between monitoring the condition based on vibration and current sensors. “In current analysis, the electrical machine is used as a sensor. It is possible to determine the nature of the problem when anomalies are detected because many causes of failure leave a specific fingerprint of failure in the current spectrum.”

Current measurement can determine both mechanical and electrical problems. “This is the big difference with vibration sensors. In vibration analysis it is often impossible to detect electrical problems or the problem is detected at too late a stage,” says Corne. “Whenever a motor experiences the start of an electrical failure, the deviation should result in such a strong force to actually induce mechanical movement of the machine. Only when the failure causes significant movement of the stator housing can the problem be detected vibration analysis. When monitoring the current, this problem can quickly be spotted before collateral damage is developed”. Current measurement can therefore often fail at an earlier stage.

Detecting electrical problems using current sensors have been going on for quite some time. In recent years, the detection of mechanical problems using these sensors has grown considerably. “In the past, it was very challenging to accurately determine the severity of mechanical problems. Mechanical problems are spotted in the current due to unique variations in the air gap between the rotor and stator (e.g., due to a bearing failure). This change can be detected in the current, but the electrical phenomenon must be linked to the severity of the mechanical problem. A company that installs a condition monitoring system wants to know exactly where it stands at a particular moment in time. (can’t end the sentence with when, missing text?)

Suppose that the detection system detects a bearing problem in the electric motor. The first question a company asks itself is: How much time do I have before a fault occurs? A year or a few days? If he knows the answer to this question, he can plan the maintenance, strategically. It is therefore very important to link the severity of the mechanical damage with the severity is reflected in the stator current. In recent years, an increase in modelling power and accumulated knowledge have made much better connections and estimates. Current sensors are consequently suitable for detecting both mechanical and electrical faults at an early stage.”

Installation of sensors

Another big difference between vibration and current sensors is the location of the sensors. “An advantage of current over a vibration analysis is that it is not necessary to carry out the measurement on site at the motor. Current measurement is possible from inside the motor control cabinet or at a central location. This makes installation easier, the environment is safe, clean and accessible, and it is easy to install. This enables this technique to have an advantage on motors installed in harsh environments (blast furnaces, cryogenic applications, submersible pumps, wind turbines, etc.)”. Laying an internet cable or amplifying a Wi-Fi signal is also relatively easy to conduct in a central location.

The flexibility of vibration sensors

On the other hand, vibration sensors are flexible. Corne: “It is possible to place a vibration sensor on almost every component to measure their condition, no matter how close or far away this component is from the engine.

When measuring with current sensors, the focus is only on the motor. It is only possible to identify the electrical and mechanical problems of the motor and the systems directly connected to the motor. Components that are very far away from the motor are more difficult to monitor with current sensors.”

Current sensors combined with machine learning models provide the solution here. Through employing machine learning, anomalies or irregularities that would not be visible to a trained analyst can be detected. It shows when a pattern deviates from what it usually is, no matter how small the effect. “Thanks to the built up historical database of a machine, we can use a kind of fingerprint of the machine as a frame for reference. For example, as soon as the machine consumes a little more than before in the same load condition, the monitoring system generates an alarm. This small change in engine operation can, therefore, indicate a mechanical problem that occurs far inside the drivetrain. Through additional tests or inspections, you can then very specifically locate the causal error. The more knowledge you build up in this way, the more input there is to make the next current measurements more accurate. In this way, the system becomes smarter and smarter”.

Choice depending on asset and failure mechanisms

Both vibration and current sensors have advantages and disadvantages. The most suitable choice depends on the situation in which the drive is located. “Companies often have sufficient knowledge about the history of the most critical machines. They know from the past where and how the failure mechanisms occur that have a negative influence on the activity. If a component that often fails is far away from the engine, then perhaps a vibration sensor on the component is the best option. If a failure mechanism is often in or around the motor itself, or if the electrical components play a critical role, current sensors are the best option for condition monitoring.”

Do you want to know more about the difference between vibration and current sensors? Take a look at our solution, follow us on LinkedIn or schedule a call

March 15, 2019 | Client cases

SAM4 detects 100% of failures up to 4 months in advance

Condition-based maintenance

Case Study ArcelorMittal

The goal

ArcelorMittal has had a digital focus for a number of years, benefiting customers in particular. ArcelorMittal is making major investments, not only in terms of resources but also in time and in management attention, to remain at the forefront of digitalisation in the steel industry.
Investments in Smart Condition Monitoring solutions are aimed at improving Overall Equipment Effectiveness, prioritising maintenance tasks and improving the sustainability of production processes.

The challenge

ArcelorMittal’s rotating assets often operate under harsh conditions. A conveyor at the Ghent’s Hot Strip Mill facility moves plates of sizzling hot steel along the production process.
Under these circumstances, traditional, vibration-based sensor technologies fail due to high temperatures.

Andy Roegis - ArcelorMittal

“Our goal is to improve reliability in a cost-effective manner. In the steel industry, assets frequently operate in conditions that are not hospitable to sensitive sensor technologies. We were looking for a solution that could complement vibration-based condition monitoring systems to monitor assets that can otherwise not reachable. SAM4 installs inside the Motor Control Cabinet, enabling us to monitor assets operating under harsh conditions”.

Solution

SAM4 is a plug & play condition monitoring solution that installs inside the Motor Control Cabinet - and not on the asset in the field. It consists of sensors, analytics, and an online dashboard or API. SAM4 monitors data 24/7 and turns data into information about the health-status of equipment. The online dashboard offers actionable information about the health, performance and energy consumption of connected assets - allowing ArcelorMittal to schedule maintenance at the optimal time.

The Process

SAM4 was installed on motors at ArcelorMittal’s Hot Strip Mill. After a learning period of 4 weeks, SAM4 started to monitor for mechanical and electrical failures.
SAM4 sends an alarm as soon as issues are detected, so that ArcelorMittal’s maintenance teams can perform inspections, repairs or replacements before downtime happens.

Results

SAM4 detected 7 failures in 12 months, sometimes up to 4 months in advance. With virtually no false positives and no missed failures, the Proof of Concept was successful. ArcelorMittal expands its installed base based on these results.

Andy Roegis - ArcelorMittal

“The conveyor on our Hot Strip Mill is a critical part of the production process. Because it operates in harsh conditions, it is virtually impossible to apply manual monitoring techniques - or vibration-based systems. SAM4 detects upcoming failures by analysing electrical waveforms from inside the Motor Control Cabinet. The information about health, performance and energy consumption allows us to make data-driven decisions about resource allocation. Above all, it provides insights needed to prevent unplanned downtime”.

download PDF: ArcelorMittal case
ProductPricing - Demo

March 5, 2019 | Blog

Condition-based maintenance als oplossing voor personeelstekort

Condition-based maintenance, Maintenance personnel

..

De tijd van grote onderhouds teams die in staat zijn om alles continu in de gaten houden binnen een fabriek is voorbij. De krapte op de arbeidsmarkt voor onderhoudstechnici leidt nu al tot openstaande vacatures. Door de vergrijzing zal dit verder toenemen. Ruwe schattingen gaan ervan uit dat maar liefst een kwart van de techneuten binnen 10 jaar met pensioen gaat. Jongeren staan helaas niet te trappelen om hun plek in te nemen. Grote industriële partijen zoeken de oplossing in condition-based maintenance om de schaarse vakmensen efficiënter en doelmatiger in te zetten.

Arbeidsmarkt technici

De opgave waar de industrie voor staat is groot. Hoewel de uitstroom van technische vakmensen door vergrijzing nog aan het begin staat, ondervindt een kwart van de bedrijven in de technologische sector nu al hinder van het tekort aan goed geschoolde mensen. ING berekent in het rapport My Smart Industrie dat om de groeidoelstelling van bedrijven van 4% per jaar tot 2030 te halen, 50 duizend extra mensen nodig zijn. In die periode gaan circa 70 duizend technische vakmensen met pensioen waardoor de sector voor de opgave staat om tot 2030 maar liefst 120 duizend nieuwe mensen aan te trekken.  

Tegenover de grote uitstroom staat een geringe instroom. Uit de jaarlijkse ROVC TechBarometer blijkt dat slechts 8 % van het technisch personeel jonger is dan 30 jaar. Het merendeel, 60%, heeft en leeftijd tussen de 40 en 65 jaar. Als belangrijkste oorzaak van het tekort aan technici wordt de slechte aansluiting van het reguliere onderwijs op het bedrijfsleven genoemd. Daarnaast wijst 23% naar het slechte imago van de technische branche als grote oorzaak. Jongeren voelen er over het algemeen weinig voor een technisch vak te leren, zij vinden het ontwerpen van apps of games veel spannender.  

Bron: ROVC TechBarometer

Op dit moment leidt de krapte aan monteurs al tot onvervulde vacatures en een hoge werkdruk. Grote onderhoudspartijen als ENGIE, SPIE en BAM, leveren onderhoudsdiensten aan bedrijven die de mensen zelf niet in huis hebben. Iedereen vist naar kandidaten in een vijver die steeds kleiner wordt. Waar in het onderwijs wordt geprobeerd de tekorten op te vangen door zij-instromers, ligt dit in de techniek niet direct voor de hand. Om een motor uit elkaar te halen en weer in elkaar te zetten, heb je vakspecifieke  kennis nodig.

Smart monitoring

Bedrijven moeten leren leven met de realiteit dat in de toekomst meer werk moet worden verzet door minder mensen. Dat kan alleen door een nog efficiëntere inzet van vakmensen. Bij het vergroten van de effectiviteit van onderhoudsmonteurs bieden nieuwe technologieën een helpende hand. Het is mogelijk om het meten en controleren van de conditie van bijvoorbeeld rotating equipment door slimme sensoren te laten doen. Zonder sensoren is dit een tijdrovend proces dat nu nog vaak handmatig plaatsvindt

Door deze sensoren te koppelen aan kunstmatige intelligentie ontstaat een systeem dat in staat is 24/7 de conditie van motoren, pompen en transportbanden te meten. Uit de verkregen data worden, met behulp van algoritmen, vroegtijdig afwijkende patronen gesignaleerd. De onderhoudsmonteur krijgt een seintje dat er iets mis is en kan dan gericht actie ondernemen.

De monteur hoeft niet langer uit voorzorg alle motoren te controleren. Hij kan zich richten op die motoren waarmee iets aan de hand is. Hierdoor wordt  zijn efficiëntie hoger en kan hij meer assets monitoren. Hij heeft bovendien meer tijd om te oorzaak van de storing te onderzoeken en na te denken over structurele oplossingen. Dit verhoogt voor specifieke probleemgevallen de betrouwbaarheid en beschikbaarheid van de installatie. Daarnaast weet de planner waar hij de monteurs nodig heeft. Hij kan daardoor effectiever gebruik maken van de schaars beschikbare manuren. Dit zorgt ervoor dat het personeelstekort veroorzaakt door de vergrijzing minder impact zal hebben op bedrijven die gebruik maken van smart monitoring.

Meer weten over hoe monteur en sensor elkaar kunnen aanvullen om betrouwbaarheid en beschikbaarheid te verhogen? Bekijk onze oplossing, volg ons op LinkedIn of plan een belafspraak.

February 27, 2019 | Blog

Onderhoud als concurrentievoordeel

Condition-based maintenance, Reliability

In het verleden werd onderhoud vooral gezien als kostenpost: een noodzakelijk kwaad om productie-achterstand te voorkomen. Er gaat wat kapot, het moet gerepareerd worden en dat kost geld. Daarbij had onderhoud vaak een stoffig imago. De werkzaamheden werden regelmatig geassocieerd met vuil en onaangenaam werk. Het kiezen voor een baan in maintenance was niet bepaald sexy.

Positieve kijk

Nieuwe technieken en onderhoudsstrategieën hebben geleid tot een andere, meer positieve kijk. Goed onderhoud draagt namelijk bij aan een hoge mate van beschikbaarheid van kritieke assets. Vindt onderhoud op het juiste moment plaats, dan kan het de productie en dus de winst verhogen.

Van data naar waardevolle informatie

Op het juiste moment onderhoud uitvoeren, wordt mogelijk dankzij een goed datamanagement. Machines genereren steeds meer data: denk aan gegevens over temperatuur, druk of drukverschillen, trillingen, spanning, CO2-gehalte, snelheden, geluid, enzovoort. Maar met deze data an sich kun je als bedrijf vrij weinig. Echter, wordt deze op de juiste manier gebruikt, dan veranderen data in waardevolle informatie. Het falen van een machine of onderdeel kan dan worden voorspeld. Dit heeft meerdere positieve effecten op de organisatie. Ten eerste is er meer inzicht in de machines. Ten tweede kan een organisatie vervangonderdelen tijdig bestellen. En ten derde kan in samenspraak met de productie een strategisch slim onderhoudsplan worden opgesteld. Onderhoud wordt daardoor niet langer gezien als een kostenpost, maar biedt een werkelijk ‘competitive advantage’.

Draagvlak creëren

Condition-based maintenance toepassen als onderhoudsstrategie doe je echter niet van de ene dag op de andere. Je zal als bedrijf eerst draagvlak moeten creëren binnen de volledige organisatie.

Er zijn plug-and-play oplossingen die je gemakkelijk kunt kopen en installeren, maar de organisatie zal er ook mee moeten leren werken. Zo zullen de productie- en onderhoudsprocessen mogelijk op een andere manier moeten worden ingericht. En productie, IT en maintenance zullen wellicht veel meer moeten samenwerken. Een implementatie van condition-based maintenance gebeurt daarom vaak stapsgewijs. Werknemers kunnen aan een nieuwe aanpak wennen en het verandertraject blijft overzichtelijk.

Laaghangend fruit eerst

De eerste belangrijke stap is het in kaart te brengen van welke assets kritisch zijn en een hoge beschikbaarheid vereisen. Ook het type, de hoeveelheid storingen en de impact ervan op de productie en op het bedrijf (zoals financiële impact) moeten inzichtelijk worden. Op die manier krijgt een bedrijf een nauwkeurig beeld van het machinepark, de faalvormen en weet men waar de grootste winst is te behalen.

Vervolgens bepaalt een bedrijf welke asset het eerste wordt aangepakt. Voor deze asset wordt bepaald welke data noodzakelijk zijn om storingen te kunnen voorspellen. Om meer draagvlak te creëren kiest het bedrijf bij voorkeur voor een asset waarbij het vrij eenvoudig is om snel successen te boeken. Meteen successen boeken, betekent een brede acceptatie in de organisatie. Het smaakt naar meer.

Cultuuromslag

Maintenance managers zullen moeten accepteren dat ze onderhoud moeten uitvoeren op basis van wat de data voorspellen, ook al zegt hun intuïtie soms iets anders.  Ze zullen moeten vertrouwen op data. Door klein te beginnen en meteen successen te boeken, groeit dit vertrouwen. Men begrijpt steeds beter welke voordelen condition-based onderhoud biedt voor de organisatie. Onderhoud is dan geen kostenpost meer, maar biedt competitive advantage.

Meer weten over hoe onderhoud kan leiden tot een concurrentievoordeel? Bekijk onze oplossing, volg ons op LinkedIn of plan een belafspraak.

February 19, 2019 | Blog

Predictief onderhoud: Wat is dat nou eigenlijk?

Condition-based maintenance

.

Door een toenemende beschikbaarheid van data is er de laatste jaren steeds meer mogelijk. De juiste analyse van de beschikbare data kan leiden tot betere inzichten met een hogere efficiency en sterkere concurrentiepositie tot gevolg. De onderhoudsstrategieën veranderen. Waar vroeger vooral correctief en preventief onderhoud werd toegepast, schuift dit geleidelijk aan naar conditiemonitoring en predictive maintenance. In dit artikel worden de voor- en nadelen van verschillende onderhoudsstrategieën uiteengezet, waardoor duidelijk zal worden waarom Condition-Based Maintenance en Predictive Maintenance de onderhoudsmethoden van de nabije toekomst zijn.

Correctief onderhoud

Bij correctief onderhoud of het zogenoemde ‘brandjes blussen’ wordt weinig gebruik gemaakt van data. Een storing treedt op en de onderhoudsmonteur moet zo snel mogelijk de storing verhelpen. Correctief onderhoud brengt een aantal nadelen met zich mee. Bij een storing of wanneer een onderdeel kapot gaat, valt de productie ongepland stil. Dit kan behoorlijk veel stress opleveren. Afhankelijk van de ernst van de situatie moeten reserveonderdelen worden besteld en werkzaamheden ingepland. Dit kan zorgen voor een lange ongeplande downtime. De kosten – en verborgen kosten – kunnen snel hoog oplopen.

Preventief onderhoud

Om deze hoge kosten te vermijden, kiezen veel bedrijven voor een tweede strategie: preventief onderhoud. Bij deze strategie worden er vroegtijdig – nog voor er storingen optreden – inspecties uitgevoerd en onderdelen vervangen. De betrouwbaarheid en beschikbaarheid van de assets neemt daardoor toe.

Voor kritische assets waarbij de risico’s op falen niet worden geaccepteerd zal een preventief onderhoudsplan worden opgesteld. Een onderhoudsbeheerssysteem is aanwezig. Hierin staat duidelijk wat van de monteur wanneer wordt verwacht.
Desalniettemin zorgt ook preventief onderhoud voor onnodige kosten. Onderhoud wordt vroegtijdig (lees: te vroeg) ingepland om te voorkomen dat assets stilvallen. Aangezien onderhoud op dat moment nog niet noodzakelijk is en onderdelen te vroeg worden vervangen, gooit men in feite een deel van de levensduur van een machine of onderdeel weg.

Balans van preventief en correctief onderhoud

Veel organisaties balanceren daarom correctief en preventief onderhoud. Kritische assets waarbij de betrouwbaarheid en beschikbaarheid erg belangrijk zijn, worden voorzien van een preventief onderhoudsplan. Bij minder kritische assets waarbij storingen snel zijn op te lossen, krijgt correctief onderhoud de voorkeur. Op deze manier probeert de onderhoudsorganisatie een optimum te bereiken waarin correctief en preventief onderhoud in balans zijn om zo de total costs of ownership zo laag mogelijk te houden.
Deze twee strategieën werden vroeger erg vaak gebruikt. Door de toenemende beschikbaarheid van data is er steeds meer mogelijk en worden de onderhoudsstrategieën condition-based maintenance en predictive maintenance vaker gebruikt.

Condition-based maintenance

Bij Condition based maintenance (CBM) wordt het onderhoud uitgevoerd op basis van de conditie van assets - die op haar beurt weer wordt vastgesteld door een vorm van conditiemonitoring. In deze situatie nemen bedrijven een specifiek asset onder de loep, bijvoorbeeld een motor of een pomp. Aan de hand van real-time data krijgen bedrijven inzicht in de conditie van het asset. Zo kunnen zij inschatten hoe lang deze nog probleemloos kan draaien. Op deze manier kan worden bepaald wanneer onderhoud moet worden uitgevoerd.

Bij CBM gaat er weinig of geen (rest)levensduur van een machine of onderdeel verloren. Het vergt echter veel data over de conditie van de machines. En als het op grote schaal toegepast wordt, is het noodzakelijke deze data geautomatiseerd te analyseren en om te zetten in informatie over de restlevensduur van assets. Op basis van alle informatie die beschikbaar is, kan de onderhoudsafdeling kunnen bepalen welke assets aan onderhoud toe zijn en met welke prioriteit specifieke assets aangepakt moeten worden.

Predictive maintenance

Predictive maintenance, of voorspellend onderhoud, is eveneens een strategie die gebruik maakt van data. In deze strategie wordt over het algemeen niet naar de afzonderlijke asset, maar naar een volledige vloot van assets gekeken. Om onderhoudsvoorspellingen te kunnen doen, wordt historische data geanalyseerd. Daarnaast wordt er rekening gehouden met (bijvoorbeeld) externe omgevingsfactoren op de verschillende locaties. Een motor die in het koude Noorden is geïnstalleerd, zal door de klimaatomstandigheden een lager aantal uren kunnen draaien vóór er onderhoud nodig is ten opzichte van eenzelfde type motor die in een warmer klimaat draait.

Predictive maintenance is erg geschikt om assets slim in te kopen, toekomstig onderhoud nauwkeurig in te plannen en voor assets waar conditiemonitoring niet mogelijk is, of waarvoor dat te kostbaar is. Het gaat bij predictive maintenance dus om het ontwikkelen van steeds betere inzichten in de faalfrequentie van assets op basis van historische data en de invloed van omgevingsfactoren daarop.

Begin op tijd

Predictive maintenance en CBM zijn de onderhoudsstrategieën van de toekomst. Afhankelijk van de toepassing en het doel is CBM dan wel predictive maintenance het meest geschikt. Voorwaarde voor beide strategieën is dat er voldoende betrouwbare data beschikbaar is. Daarom is het van vitaal belang dat bedrijven op tijd te beginnen met het inventariseren van manieren om deze data te verzamelen en effectief om te zetten tot inzichten.

 

June 20, 2018 | External articles

Inventarisatie Conditiemonitoringstools in de praktijk

Condition-based maintenance

Inventarisatie van NVDO, World Class Maintenance & Semiotic Labs naar het gebruik van conditiemonitoringstools in de praktijk. De inventarisatie is een reactie op de toename van het gebruik van conditiemonitoring en de uiteenlopende beweegredenen om hierin te investeren.

Deelnemers hebben een korte vragenlijst ingevuld om zo een goed beeld te vormen van de huidige stand van zaken. De resultaten zijn verwerkt in een rapportage.

De belangrijkste kwesties die tijdens deze inventarisatie zijn onderzocht:

  • Welke tools gebruikt men
  • Welke assets komen voor monitoring in aanmerking
  • Wat is de impact op de dagelijkse werkzaamheden
  • Hoe zien de ontwikkelingen van de komende jaren eruit
  • En bovendien: Wat heeft het opgeleverd?

Lees het volledige rapport over conditiemonitoringstools hier.

Inventarisatie gebruik conditiemonitoringstools in de praktijk

June 16, 2018 | News

Imagine Chemistry 2018 winners

Collaborations, Condition-based maintenance

https://www.youtube.com/watch?v=cIqTxAeC3NE