dr inż. Maciej TABASZEWSKI

Wstecz


Agentowy system diagnostyczny

 

 

System został zrealizowany w Instytucie Mechaniki Stosowanej w ramach wieloletniego projektu badawczo - rozwojowego : 4. R.09
" Agent diagnostyczny dla redukcji ryzyka w użytkowaniu maszyn i urządzeń technologicznych ", finansowanego przez
Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego i koordynowanego przez Centralny Instytut Ochrony Pracy Państwowy Instytut Badawczy.

Wykonawcy : prof. zw. dr hab. Czesław CEMPEL , dr inż. Maciej TABASZEWSKI , mgr inż. Maciej KLEMM

 

        Cel

Podstawowym celem realizowanego zadania, było opracowanie diagnostycznego systemu monitorowania maszyn, który pozwala na bieżące
rozpoznanie stanu technicznego maszyny, identyfikację rozwijających się uszkodzeń w maszynie oraz prognozę czasu resztkowego do jej awarii.
Taki system pozwalający na obniżenie ryzyka wystąpienia nagłej awarii może przyczynić się do racjonalnej eksploatacji obiektów technicznych.

        Wynikiem całościowych działań było : opracowanie koncepcji systemu diagnostycznego, jego implementacja oraz weryfikacja jego pracy
na danych uzyskanych w warunkach do pewnego stopnia kontrolowanych. Idea wspomnianego systemu diagnostycznego oparta jest o koncepcję
wielu niezależnych aplikacji ( agentów ), stanowiących system otwarty oraz pozwalających na w miarę niezależne przetwarzanie danych.
Agenty charakteryzując się elastycznością i autonomią pozwalają na realizację zadań cząstkowych do pewnego stopnia bez interwencji obsługi.


        Opis systemu

    System składa się z następujących elementów :

    programy wyposażone w interfejs użytkownika, służące do wprowadzania i wyprowadzania informacji :

     agenty bez interfejsu użytkownika realizujące główne zadania diagnostyczne :

 

    Cechą charakterystyczną systemu jest jego elastyczność pozwalająca na wymianę elementów systemu i zastąpienie je innymi,
    działającymi na podstawie innych algorytmów.

    System realizuje następujące zadania :

    System został zrealizowany w postaci wielu niezależnie uruchamianych aplikacji w systemie MS Windows ® ( 32 bity ).
Do działania systemu wymagane jest posiadanie programu MATLAB w wersji 2009 a  ( 32 bity ) ( testowanie odbyło się w tej właśnie wersji ).

Do poprawnego działania systemu wymagane jest także posiadanie następujących dodatkowych narzędzi :

    Do akwizycji sygnału program wykorzystuje kartę przetwornika ICP typu NI PCI 4472B.
Jedna instalacja systemu ma możliwość nadzoru jednej maszyny w oparciu o sygnały z maksymalnie czterech punktów pomiarowych
oraz dodatkowo może uwzględnić do czterech parametrów roboczych  ( np. zmienna prędkość obrotowa, obciążenia itp. ).
W celu realizacji pomiarów konieczne jest wyposażenie nadzorowanego obiektu w odpowiednie sensory pomiarowe.

 

    Wymagania sprzętowe i programowe

Oprogramowanie wymaga :

               data acqusition toolbox,
               signal processing toolbox,
               statistics toolbox,
               neural network toolbox,

    Od strony sprzętowej wymagane posiadanie karty przetwornika NI  PCI 4472 B i odpowiednich sensorów pomiarowych.
Zalecane jest zastosowanie komputera z procesorem wielordzeniowym lub rozwiązania wieloprocesorowego i pamięci operacyjnej minimum 2 GB.
Wymagana pojemność dysku twardego zależy od częstotliwości cyklu pomiarowego, ilości punktów pomiarowych i ilości zdefiniowanych symptomów.
Wszystkie aplikacje są 32 bitowe.

 

    Testy systemu

        System został przetestowany na stanowisku do przyspieszonego zużycia łożysk tocznych.
Poniższy rysunek prezentuje schemat pomiarowy wykorzystany podczas testów systemu.

 

 

Schemat toru pomiarowego do badań testowych

 

    Jednym z zadań systemu jest ocena stanu technicznego w oparciu o badanie relacji symptomów z wartościami granicznymi.
Dodatkowo system wykrywa pasma częstotliwości, w których występują istotne zmiany w trakcie eksploatacji obiektu.
Za pomocą programu tablicy synoptycznej można dokonać całościowego przeglądu wszystkich wartości symptomów we wcześniej zdefiniowanych
i wykrytych pasmach częstotliwości. Poniższy rysunek ilustruje działanie programu w zakresie prezentacji oceny stanu w oparciu o poszczególne
symptomy określone w danych pasmach częstotliwości.

 

 

Ilustracja działania systemu w zakresie uproszczonej informacji o stanie technicznym w oparciu o poszczególne symptomy - kolor zielony stan zdatny,
kolor żółty ostrzeżenie, kolor czerwony przekroczenie wartości granicznej, kolor biały ocena jeszcze niedostępna

 

    Kolejnym ważnym zadaniem systemu jest prognoza czasu do awarii. Poniżej przedstawiono przykladowy zrzut ekranu z wynikiem opracowanej prognozy
i sygnalizacją zbliżającej się awarii. Prognoza czasu do awarii opracowywana jest w oparciu o symptomy ocenione najlepiej ( o największej wrażliwości, o istotnym trendzie ).

 

Prognoza czasu awarii oraz okno główne tablicy synoptycznej

   Użytkownik ma możliwość podglądu całej historii rejestracji poszczególnych symptomów  ( symptomowa krzywa życia ), a także sprawdzenia wyniku
pomiaru i ustalonej wartosci granicznej symptomu. Do zobrazowania symptomowej krzywej życia wykorzystuje się możliwości programu  MATLAB ® .

 

 

Przykładowa krzywa życia
W tle widoczne okno z wynikiem ostatniego pomiaru symptomu.   

 

System ma możliwość identyfikacji rozwijających się uszkodzeń z wykorzystaniem rozmytych reguł klasyfikacyjnych i analizę widmową.
Poniższy zrzut ekranu ukazuje przykładowe działanie systemu w tym zakresie.

 

 

Informacja o uszkodzeniach wykrywanych przez system

    W celu realizacji zadań związanych z określeniem stanu bieżącego oraz czasu do awarii obiektu, system wypracowuje informację o wartościach granicznych.
Stanowią one podpowiedź dla obsługi systemu na jakim poziomie powinny zostać one ustawione. Wartości graniczne mogą być ustalane także w oparciu
o doświadczenia obsługi oraz na podstawie odpowiednich norm czy ogólnych zaleceń.System ma także możliwość uczenia się w przypadku wystąpienia awarii,
lub przedwczesnego wyłączenia obiektu na skutek fałszywego alarmu.

Poniższy zrzut ekranu ilustruje działanie systemu w trakcie prezentacji listy zdefiniowanych wartości granicznych związanych z poszczególnymi symptomami.

 

 

          Zrzut ekranu z informacją o wypracowanych wartościach granicznych.