Monitoreo Avanzado de Condición de Máquinas: Impulsando Salud y OEE

¿Qué es el Monitoreo de Condición de Máquinas?

El monitoreo de condición de máquinas es la capacidad de evaluar la salud de una máquina a lo largo del tiempo. Esto puede incluir cosas como su eficiencia, ya que las pérdidas de eficiencia pueden indicar un problema subyacente. También incluye desgaste de piezas, indicadores de rendimiento como producción de piezas defectuosas, estadísticas de uso y estadísticas de mantenimiento.

Actualmente, la mayoría de la industria manufacturera opera con estrategias de mantenimiento primitivas, a menudo manteniendo su equipo basado en un enfoque reactivo o basado en calendario. La razón es que la mayoría de fabricantes no tienen los datos de condición de máquina para informarles sobre la salud operacional de su equipo.

Como resultado, sus opciones son mantener el equipo en un horario, o simplemente esperar a que falle, ninguna siendo una solución eficiente. Esto conduce a una cantidad asombrosa de desperdicio en forma de gastos de mantenimiento innecesarios o grandes cantidades de tiempo de inactividad de máquina.

En este artículo, exploraremos cómo el monitoreo de condición resuelve este problema, proporcionando a los fabricantes los datos necesarios de condición de máquina en tiempo real para tomar decisiones proactivas basadas en la salud actual de su equipo, incluso permitiéndoles introducir automatización en la planta.

Con el monitoreo de condición, tiene acceso instantáneo a la salud y diagnósticos de la máquina para una visión en tiempo real del rendimiento.

Diferencia entre Monitoreo de Condición y Monitoreo de Máquinas

Mientras que el monitoreo de condición proporciona diagnósticos y ayuda a determinar la salud de una máquina basándose en varias condiciones medidas, el monitoreo de máquinas proporciona un estado simple de la máquina: ¿Está la máquina siendo productiva o no?

El monitoreo de máquinas ciertamente es útil para fabricantes ya que proporciona datos de tiempo de actividad para que operarios y equipos de mantenimiento puedan reaccionar rápido a eventos de inactividad. Sin embargo, esto es inadecuado por dos razones principales.

Primero, no proporciona la analítica profunda de máquina del monitoreo de condición para diagnosticar problemas y ajustar procesos para optimizar el rendimiento de activos. Además, el simple rastreo de inactividad de máquina obliga a los fabricantes a incurrir en costosas medidas de mantenimiento preventivo innecesarias, o depender de mantenimiento reactivo, sin poder entender realmente la naturaleza del problema, simplemente arreglándolo hasta que vuelva a ocurrir.

Curiosamente, el sobre-mantenimiento (a menudo resultado de una estrategia basada en calendario) puede ser igual de derrochador que el tiempo de inactividad no planificado, ya que no solo es costoso sino también consume mucho tiempo.

Por otro lado, el monitoreo de condición permite a los fabricantes aprovechar condiciones en tiempo real de sus activos para monitorear y optimizar el mantenimiento y rendimiento de sus máquinas, asegurando que no están sobre-manteniendo ni sufriendo de inactividad no planificada.

Ejemplo del dashboard de turno actual de MachineMetrics mostrando datos de rendimiento de máquina en tiempo real.

¿Por Qué es Importante el Monitoreo de Condición?

El monitoreo de condición es importante para instalaciones de manufactura esbelta porque reduce tiempo de inactividad, impulsa eficiencia de producción, y ayuda con predicción de costos, suministros de repuestos, necesidades y tiempos de mantenimiento, así como predicciones de producción más precisas.

En resumen, el monitoreo de condición de máquinas ayuda a los fabricantes a exprimir más de su equipo existente, sin gastar tiempo y presupuesto en mantenimiento innecesario. Pueden hacer esto porque tienen una visión más profunda y precisa del rendimiento de su equipo, que puede usarse para una mejor toma de decisiones.

Esto permite operarios, gerentes y equipos de mantenimiento de mayor rendimiento, así como impulsa una variedad de KPIs notables, incluyendo tiempo de actividad de máquina, utilización, y, por supuesto, OEE. En cierto sentido, el monitoreo de condición es una forma más madura de monitoreo de máquinas, aprovechando datos útiles de máquina para aprovechar el punto medio feliz entre mantenimiento basado en calendario y mantenimiento reactivo.

Aunque la mayoría de fabricantes pueden comenzar simplemente monitoreando tiempos de actividad de equipos, eventualmente la competencia los obligará a progresar a monitorear condiciones de máquina para entender la salud de su equipo y optimizar su rendimiento.

Beneficios del Monitoreo de Condición

Los beneficios del monitoreo de condición son abundantes. Un gran beneficio es aumentar la longevidad del equipo. Si un parámetro específico está continuamente fuera de rangos esperados, especialmente factores que podrían dañar severamente una máquina o sus componentes, entonces los problemas subyacentes pueden evaluarse y repararse antes de que ocurra un evento de inactividad o daño costoso a largo plazo.

El monitoreo de condición también es beneficioso para la eficiencia general de producción porque puede ayudar a los líderes a tomar decisiones importantes como si continuar o no la producción usando equipo parcialmente dañado y por cuánto tiempo sin incurrir en costos adicionales o reducir la calidad del producto. De esta manera, limita el tiempo de inactividad y los costos de piezas, porque las máquinas pueden usarse hasta su máxima eficiencia. Esto es especialmente importante para instalaciones 24/7 y fabricantes que operan una fábrica lights-out.

El monitoreo de condición de máquinas soporta una variedad de objetivos para fabricantes, incluyendo:

• Reducir y eliminar tiempo de inactividad no planificado de máquina
• Optimizar salud y rendimiento de máquina
• Mejorar calidad y reducir piezas de desecho
• Impulsar un programa de mantenimiento de mayor rendimiento basado en datos de máquina precisos
• Habilitar automatización basada en datos de condición de máquina en tiempo real

Un dashboard de monitoreo de condición de máquina para reportar tiempo de actividad, salud de equipos y proporcionar notificaciones para actividad de mantenimiento.

¿Qué Condiciones Puede Monitorear en una Máquina?

Hay una cantidad casi ilimitada de condiciones que pueden monitorearse en una máquina. El dispositivo Edge de MachineMetrics se conecta directamente al PLC de una máquina, dándole acceso a una amplia variedad de datos de máquina. Además, puede añadir sensores externos o conectar equipos antiguos con E/S digitales y analógicos para asegurar que todo el equipo sea monitoreado.

Estos datos de condición de máquina pueden analizarse para entender mejor la salud de la máquina y tomar acción para mantener el equipo cuando hay una variable dada que indica una falla inminente. A continuación, algunas de las condiciones y componentes que pueden monitorearse para identificar tendencias, predecir fallos y desplegar actividades de mantenimiento basadas en condición:

• Monitoreo de Vibración: Los patrones de vibración pueden indicar muchas cosas. Monitorear patrones de vibración puede ofrecer insight sobre durabilidad de piezas y cambios en este patrón pueden indicar una herramienta fallando, a menudo 15 minutos o más antes de que un operario humano pueda comenzar a ver un problema.
• Desgaste de Rodamientos: El desgaste de rodamientos de bolas puede causar daño a equipos de manufactura, y usualmente ocurre durante arranques y desaceleraciones porque la presión de fluido en la máquina no es lo suficientemente alta para mantener lubricación adecuada. Niveles bajos de lubricante también pueden causar desgaste de rodamientos, así como usar el tipo incorrecto de lubricante. Al monitorear la condición de rodamientos usando un dispositivo Edge, se puede prevenir mantenimiento costoso e inactividad, y los costos de máquina pueden reducirse drásticamente al volverse las fallas críticas cada vez menos frecuentes.
• Carga: A medida que una herramienta de máquina realiza trabajo en material, naturalmente se desafila, forzando a la máquina a aumentar la carga para asegurar el corte adecuado, similar a cómo puede aplicar más presión a un lápiz sin afilar al escribir. Lo que esto puede decir a los operarios es que a medida que la carga aumenta, la vida de la herramienta puede estar terminando.
• Torque: Identificar anomalías en la fuerza rotacional de la máquina, desarrollando mejor entendimiento de cómo cambia durante corridas de trabajo y cualquier correlación con piezas de desecho, fallas de máquina y herramientas rotas.
• Aceleración: Los ejes no inician inmediatamente a una velocidad dada, sino que aceleran y desaceleran basándose en el programa.
• Velocidad de Husillo: Analizar RPM (revoluciones por minuto) de sus husillos, notando cómo la velocidad del husillo puede aumentar desgaste en la herramienta, fomentar chatter, o llevar a roturas de herramienta.
• Temperatura: La temperatura es un indicador aparente de muchos problemas potenciales dentro de una máquina. Monitorear la temperatura de la máquina puede alertar a empleados de producción de una falla inminente o incluso riesgos de salud como roturas mayores de máquina o incluso incendios en algunos entornos de manufactura más hostiles.
• Falla de Herramienta: Con una solución de monitoreo de condición desplegada, no solo puede identificar cuándo una herramienta se rompe, sino incluso predecir cuándo una falla de herramienta es inminente, para poder desplegar mantenimiento preventivo y arreglar el problema antes de que ocurra.

[Caso de Estudio: Cómo BC Machining predice y previene fallas de herramientas de máquina, generando $72,000 en ahorros anuales por máquina]

Técnicas de Monitoreo de Condición de Máquinas

Hay tres tipos principales de técnicas de monitoreo de máquinas, incluyendo:

• Monitoreo de condición manual que implica inspeccionar manualmente equipos por desgaste, documentar fallas de equipos, temperatura y otros datos relevantes. Esta técnica analógica requiere que alguien esté in-situ para recopilar la información y espera un grado de precisión para el que los humanos no están generalmente diseñados. Por eso recomendamos dashboards de manufactura digital para asegurar visibilidad de datos de máquina en la planta.
• Monitoreo basado en control de máquina y sensores implica extraer datos directamente del control de la máquina, usando E/S digital y analógica, o poniendo sensores en máquinas para recopilar y evaluar datos. En entornos de manufactura, los sensores básicos a menudo experimentan problemas como ser derribados o volverse imprecisos por golpes, condiciones químicas o de calor, etc. Sin embargo, soluciones como el Adaptador de Datos de Alta Frecuencia de MachineMetrics son menos un sensor en el sentido tradicional en que se enchufa directamente al PLC y es inmune a golpes, inclinaciones, virutas de metal volando y otras condiciones peligrosas. También recopila datos a 1000x la velocidad de la mayoría de sensores en el mercado.
• Aprovechar IoT lleva el monitoreo de condición de máquina al siguiente nivel porque permite monitoreo remoto de máquina y puede utilizar software basado en la nube para agregar datos, ejecutar analíticas, crear reportes, y más. IoT también abre la posibilidad de mantenimiento basado en condición, a menudo en tiempo real.

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Habilitando Mantenimiento Basado en Condición

El monitoreo basado en condición impulsa una rutina de mantenimiento basada en condición donde el mantenimiento se completa cuando las máquinas indican que hay una alta probabilidad de falla de máquina.

Con una solución de monitoreo de condición habilitada, los fabricantes pueden pivotar rápidamente de estrategias de mantenimiento basadas en calendario o reactivas a un enfoque basado en uso o condición. Esto les da la oportunidad de apoyar tareas de mantenimiento de equipos en el momento adecuado, en lugar de sobre-mantener equipos o esperar a que una máquina se detenga.

Alarmas, Notificaciones y Automatización

El sistema de monitoreo de condición habilitado para IoT de MachineMetrics proporciona la infraestructura para integrar con otros sistemas para habilitar notificaciones y otras actividades automatizadas. De esta manera, los datos de condición de máquina en tiempo real pueden informar y empoderar a su equipo para tomar decisiones mejores y más rápidas basadas en datos precisos.

Repasemos algunos ejemplos:

• Integración con CMMS: Su equipo de mantenimiento y operarios son responsables de asegurar que su equipo funcione óptimamente, pero su sistema de mantenimiento no recopila datos de máquina precisos. Con MachineMetrics, eventos de inactividad, etapas de configuración, anomalías, uso general, o alarmas pueden enviarse automáticamente a un CMMS u otro sistema.
• Automatización de Mantenimiento: Al rastrear condiciones de máquina, una alarma puede habilitar un flujo de trabajo que notifica a la persona correcta del problema inmediatamente. No solo es útil para asegurar que el problema se resuelva lo más rápido posible, sino que, dependiendo de los datos de máquina, umbrales de condición pueden habilitar a operarios y equipos de mantenimiento a arreglar el problema antes de que se convierta en un problema. Por ejemplo, quizás una alarma de "fluido bajo" dispara una notificación para que un operario complete fluidos antes de que la máquina falle. Esto nos acerca al mantenimiento predictivo.

El mantenimiento basado en condición ciertamente es beneficioso para la línea de fondo de un fabricante comparado con una estrategia de mantenimiento reactiva que resuelve problemas de máquina solo después de que se rompen. Sin embargo, moverse hacia una estrategia de mantenimiento predictivo es aún más eficiente y lucrativo para fabricantes expertos en datos.

Con mantenimiento predictivo, el monitoreo de condición puede usarse como fuente de datos junto a otros para análisis que respondan a la pregunta: "¿Cuándo se romperá la máquina?" Mientras un modelo esté entrenado con precisión, este tipo de insight puede reducir tiempo de inactividad y costos incluso más que una rutina de mantenimiento basada en condición.

¿Máquina caída o falla inminente detectada? Notifique automáticamente a la persona correcta en el momento correcto para resolver el problema lo más rápido posible, o antes de que el problema incluso ocurra.

Soluciones de Monitoreo de Condición de Máquinas

La plataforma Industrial IoT de MachineMetrics ofrece un sistema para monitoreo de condición de máquinas para que los fabricantes puedan aprovechar los datos en tiempo real que fluyen de sus máquinas para monitorear rendimiento, desplegar mantenimiento, y más.

Ofrecemos una solución plug-and-play para conectar a máquinas vía PLC y recopilar y transformar datos en datos e insights de máquina consumibles en cuestión de minutos. Con esto en mano, puede fácilmente ver y gestionar la salud de su equipo, así como notificar a la persona correcta en el momento correcto para tomar acción cuando sea necesario. Además de los datos contextuales proporcionados por operarios, tendrá visibilidad instantánea no solo en el rendimiento y salud individual de máquinas, sino el estado de la operación en su conjunto.

Esto soporta una variedad de objetivos para fabricantes. Un despliegue simple de monitoreo de condición proporciona insight en salud de máquina vía diagnósticos y alarmas, y casos de uso más avanzados vía análisis de ciclos, así como flujos de trabajo automatizados.

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