Monitoraggio delle condizioni delle macchine utensili

Monitoraggio delle condizioni delle macchine utensili

Il funzionamento efficiente e preciso delle macchine utensili è di fondamentale importanza per la moderna industria manifatturiera. Il condition monitoring, ovvero il monitoraggio preventivo delle condizioni della macchina, previene i guasti prima ancora che si verifichino. L'individuazione di potenziali problemi in una fase precoce consente una manutenzione efficiente e basata sulle esigenze e costituisce la base per la manutenzione predittiva delle macchine. Con questo processo si possono evitare fermi macchina o danni non pianificati, così come viaggi inutili da parte del personale di assistenza. Ciò richiede dati accurati e precisi dei sensori, una tecnologia di comunicazione affidabile e un ambiente cloud sicuro.

I sistemi di monitoraggio delle condizioni delle macchine, come il condition monitoring (CM), stanno diventando sempre più importanti. Questo sistema consente di monitorare costantemente le condizioni dei componenti della macchina e di segnalare tempestivamente l'usura o i malfunzionamenti. Il monitoraggio delle vibrazioni svolge un ruolo centrale in questo ambito, essendo uno dei metodi più efficaci per il condition monitoring.

Perché il monitoraggio delle condizioni delle macchine utensili è utile e importante?

Le macchine utensili sono il "cuore" dell'industria manifatturiera. Esse costituiscono la base per la produzione di un gran numero di componenti in un'ampia gamma di settori, ad esempio in quelli tradizionali come l'ingegneria meccanica e la costruzione di veicoli. Ma le esigenze delle macchine utensili e da taglio sono elevate anche nei settori della tecnologia energetica, delle infrastrutture critiche e dell'industria dei beni di consumo. La loro elevata precisione e le loro prestazioni sono quindi fondamentali per la qualità e l'efficienza della produzione.

Il monitoraggio delle condizioni consente di monitorare le condizioni delle macchine e dei loro componenti in tempo reale. L'obiettivo è riconoscere i problemi prima che portino a guasti, interruzioni di processo o riparazioni costose. Un sistema di monitoraggio delle condizioni ben funzionante non solo assicura che i guasti imprevisti siano ridotti al minimo, ma contribuisce anche a prolungare la vita utile dei sistemi e a ridurre i costi di produzione.

Grazie alla registrazione continua dei dati rilevanti direttamente sulla macchina, gli operatori possono rilevare precocemente segni di usura, malfunzionamenti o addirittura irregolarità. Ciò consente di effettuare una manutenzione preventiva prima che si rendano necessarie costose riparazioni. Inoltre, l'uso del monitoraggio delle condizioni può contribuire a ottimizzare il funzionamento di una macchina, ad esempio individuando i componenti soggetti a uno stress eccessivo e monitorando al contempo il consumo energetico.

Un altro aspetto che depone a favore dell'utilizzo del monitoraggio delle condizioni è la crescente complessità dei sistemi. Le macchine utensili moderne sono costituite da un gran numero di componenti che interagiscono tra loro e possono influenzarsi a vicenda. Il monitoraggio di ogni parte della macchina, in particolare dei componenti più critici, mediante sensori e sistemi intelligenti, consente di riconoscere e correggere direttamente i problemi prima che si ripercuotano sull'intero processo produttivo.

Il ruolo del monitoraggio delle vibrazioni sulle macchine utensili

Il monitoraggio delle vibrazioni è una componente centrale del condition monitoring. È particolarmente efficace perché le vibrazioni forniscono un'indicazione diretta delle condizioni di molti componenti della macchina. Molti problemi meccanici, come squilibri, cuscinetti difettosi, problemi di azionamento o persino disallineamenti, generano modelli di vibrazioni caratteristici. Rilevando le vibrazioni in vari punti della macchina, è possibile riconoscere tempestivamente le irregolarità e i potenziali danni. I sensori di vibrazione possono essere installati in vari punti della macchina, ad esempio su cuscinetti, alberi di trasmissione o mandrini. Ciascuno di questi componenti ha un andamento caratteristico delle vibrazioni che ne indica lo stato. Un aumento improvviso dell'ampiezza delle vibrazioni può indicare un difetto o un'usura e spesso è il primo indicatore di un guasto imminente.

L'analisi delle vibrazioni è uno dei metodi più semplici ed economici per monitorare le condizioni di una macchina utensile. Fornisce un feedback diretto sul funzionamento della macchina. I moderni sensori di vibrazione sono in grado di fornire valori di misura di alta precisione che misurano sia la frequenza che l'ampiezza delle vibrazioni. Questi dati possono essere utilizzati per diagnosticare e classificare in modo affidabile le fonti di guasto.

E questo può essere fatto anche in remoto, indipendentemente dalla posizione della macchina. Non sono necessari controlli di routine in loco; le informazioni sono disponibili per le persone autorizzate in qualsiasi momento e in qualsiasi luogo. In particolare per i sistemi di grandi dimensioni o decentralizzati, ciò consente di risparmiare notevoli risorse umane e finanziarie e di ridurre l'impronta di CO2 evitando inutili spostamenti. Gli operatori delle macchine possono tenere sempre sotto controllo le condizioni dei loro impianti, mentre le società di assistenza e i produttori di macchine possono utilizzare i dati per ampliare il loro portafoglio di servizi.

In linea di principio, il monitoraggio delle condizioni è adatto a tutte le macchine. Ma quanto più elevato è il carico meccanico, tanto più importanti diventano le informazioni in tempo reale. L'IIoT offre già tutte le possibilità in tal senso, e molte applicazioni di Industria 4.0 non sarebbero possibili senza di esso. È quindi il momento giusto per iniziare.

Analisi intelligenti delle condizioni nel cloud

Si basa sui dati dei sensori registrati sulla macchina e trasferiti al cloud. I dati della macchina vengono analizzati e valutati lì. Qualsiasi deviazione da un valore target definito è una possibile indicazione di un guasto. I sistemi più complessi utilizzano analisi intelligenti dei dati basate sull'intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico per guardare al futuro: Quando è il momento ottimale per la prossima manutenzione, quando un componente raggiungerà la fine della sua vita utile? Sensori di vibrazione, sensori di temperatura e sensori di velocità induttivi forniscono solitamente risposte a queste domande, ma sono possibili anche altri tipi e combinazioni. I dati dei sensori vengono trasferiti a un ambiente cloud sicuro tramite un gateway e analizzati per monitorare le condizioni del sistema e prevedere eventuali guasti. Il monitoraggio delle vibrazioni è quindi un metodo collaudato e affidabile per i componenti delle macchine rotanti. Analizzando i modelli di vibrazione, è possibile rilevare tempestivamente i potenziali danni. Le vibrazioni elevate possono essere causate da squilibri, problemi ai cuscinetti o disallineamento. Queste possono avere un impatto negativo sulle prestazioni dei sistemi e, nel peggiore dei casi, portare a guasti.

Piccoli, integrati e autosufficienti: la tecnologia giusta

Per sfruttare appieno il potenziale del monitoraggio delle condizioni in qualsiasi luogo e su qualsiasi macchina, è necessaria una soluzione dotata di alimentazione indipendente, design compatto e connettività integrata. Il sensore IoT minion è una soluzione flessibile, esente da manutenzione e autosufficiente. Non richiede alcuna fonte di alimentazione esterna, nessuna infrastruttura di rete, nessuna soluzione cloud separata e quasi nessuno spazio. È facile e veloce da installare, anche in condizioni strutturali sfavorevoli. La soluzione cloud è offerta di serie. Grazie a queste caratteristiche, è possibile dotare qualsiasi macchina di sensori per raccogliere importanti dati operativi in modo rapido ed economico, anche senza grandi competenze o conoscenze informatiche.

Vantaggi del monitoraggio delle condizioni e delle vibrazioni sulle macchine utensili

Se si dispone della tecnologia giusta, l'implementazione del monitoraggio delle condizioni può avere un impatto notevole sull'azienda a un costo gestibile.

Piccoli sensori, grande effetto: i vantaggi in sintesi

I vantaggi più importanti sono

• Funzionamento regolare e riduzione dei tempi di fermo macchina
• Maggiore utilizzo delle macchine e produttività
• Protezione dei beni di valore, maggiore durata della macchina
• Gestione efficace della manutenzione
• Informazioni preziose per analisi più complesse

Sfide speciali nel monitoraggio delle condizioni e delle vibrazioni sulle macchine utensili

Nonostante i numerosi vantaggi, l'implementazione pratica del monitoraggio delle condizioni e delle vibrazioni presenta anche diverse sfide.

Complessità e varietà delle macchine

Le macchine utensili sono molto complesse in termini di progettazione e funzionalità. Ogni macchina è unica e ha i suoi requisiti specifici per il monitoraggio delle condizioni. Pertanto, non è sempre facile selezionare il sistema di monitoraggio più adatto per ogni macchina. Anche l'installazione dei sensori e la loro integrazione nel sistema di controllo della macchina esistente possono rappresentare una sfida. Per ottenere risultati significativi, i sensori devono essere installati nei punti giusti della macchina, il che può essere particolarmente problematico per macchine complesse o con più parti in movimento. Il sensore IoT minion è il vostro piccolo aiutante in tutte le posizioni di installazione ed è adatto a qualsiasi macchina. Grazie al suo design salvaspazio, può essere utilizzato senza problemi anche in spazi di installazione ristretti. Gli adattatori adatti rendono l'installazione estremamente comoda e il cablaggio non è più necessario.

Volume e analisi dei dati

Un altro problema è l'enorme quantità di dati generati durante il monitoraggio continuo di una macchina. I dati raccolti misurando le vibrazioni devono essere archiviati ed elaborati in modo efficiente per poter essere analizzati in tempo reale. Ciò richiede potenti infrastrutture IT e strumenti di analisi avanzati per trarre decisioni basate sui dati grezzi. Gli algoritmi di apprendimento automatico e l'intelligenza artificiale offrono nuovi approcci, ma pongono anche nuovi requisiti in termini di tecnologia e competenze degli utenti. Oppure potete utilizzare il nostro minion e ottenere il massimo impatto con il minimo sforzo: il minion è pronto per l'uso subito dopo l'installazione e trasferisce i dati raccolti direttamente ad autosen.cloud o tramite un broker MQTT all'ambiente cloud di vostra scelta. Senza alcun intervento sull'infrastruttura IT, strumenti di analisi aggiuntivi o conoscenze di programmazione.

Costi di implementazione

L'installazione di un sistema di monitoraggio delle condizioni basato sul monitoraggio delle vibrazioni comporta un investimento iniziale. Questi includono i costi per i sensori, l'hardware per la raccolta e l'elaborazione dei dati e il software per l'analisi e la valutazione dei dati. Inoltre, spesso è necessaria una quantità non trascurabile di tempo per configurare il software e l'hardware. Questi investimenti possono rappresentare un ostacolo, soprattutto per le aziende più piccole che non dispongono di un budget elevato. Tuttavia, i risparmi a lungo termine derivanti dalla riduzione dei costi di manutenzione e dalla maggiore disponibilità delle macchine rendono spesso l'investimento economicamente conveniente.

Conclusione: una questione di competitività

In ogni azienda manifatturiera, la produttività, l'efficienza e la redditività dipendono in larga misura dall'affidabilità delle macchine utilizzate e dall'ottimizzazione dell'assistenza tecnica. L'uso del condition monitoring offre vantaggi competitivi in termini di costi operativi, di ciclo di vita e di manutenzione, di capacità di consegna e di prestazioni. Il monitoraggio delle macchine utensili rappresenta quindi una sfida importante, ma anche un'opportunità ancora maggiore. A seconda dell'applicazione, le possibilità vanno ben oltre il semplice monitoraggio: dalla pianificazione degli interventi di manutenzione e dal rilevamento dell'usura fino alla registrazione e alla documentazione di importanti dati chiave operativi, come l'efficienza complessiva delle apparecchiature (OEE).

Il monitoraggio delle condizioni e, in particolare, il monitoraggio delle vibrazioni sono strumenti indispensabili nella moderna tecnologia di produzione. Consentono il rilevamento precoce dei guasti, le misure di manutenzione preventiva e l'ottimizzazione a lungo termine del tempo di funzionamento delle macchine. I vantaggi sono evidenti: maggiore disponibilità della macchina, minori costi di manutenzione e migliore qualità del prodotto.

Le sfide associate all'implementazione e all'utilizzo di questi sistemi, come la complessità delle macchine e l'analisi di grandi quantità di dati, richiedono un'attenta pianificazione e l'utilizzo di tecnologie adeguate. Tuttavia, i vantaggi superano gli svantaggi, soprattutto in un settore che si affida sempre più all'automazione e all'efficienza.