Utrzymanie ruchu i pomiary

Pomiary i testowanie to istotne zagadnienia w przemyśle produkcyjnym, w ochronie środowiska i energetyce oraz różnorodnych zastosowaniach laboratoryjnych i R&D. Powiązany z tym obszar metrologii stanowi jednocześnie dziedzinę o dużym zróżnicowaniu pod względem stosowanych technologii oraz rodzajów aparatury pomiarowej. Obejmuje ona w szczególności przenośne urządzenia pomiarowe, z których korzystają diagności, służby utrzymania ruchu oraz różne osoby zajmujące się stanem technicznym instalacji i nadzorem przebiegu procesów. W trzeciej z analiz bieżącego informatora omawiamy zagadnienia z tym powiązane, a także tematykę pomiarów wielkości nieelektrycznych z wykorzystaniem czujników i aparatury stacjonarnej.

Utrzymanie ruchu i pomiary

Przenośne urządzenia pomiarowe

Rynek przenośnych urządzeń pomiarowych, od omówienia którego rozpoczynamy trzecią z analiz, obejmuje dwie duże grupy wyrobów - takimi są mierniki do pomiarów wielkości elektrycznych (w tym dla energetyki) oraz przyrządy do pomiarów parametrów środowiskowych i innych wielkości nieelektrycznych.

Te pierwsze to m.in. multimetry (mierniki wielofunkcyjne), wersje cęgowe oraz urządzenia służące do pomiarów w energetyce. Zaliczyć tutaj można też przenośne systemy do akwizycji danych oraz testowania sieci komunikacyjnych.

Do drugiej z wymienionych grup należą urządzenia pomiarowe służące do pomiarów temperatur, wilgotności, hałasu czy natężenia światła, które uzupełniane są przez dziesiątki mierników popularnych wielkości fizycznych.

 
Najczęściej mierzone wielkości fizyczne i najpopularniejsze rodzaje pomiarów wykonywane z użyciem przenośnych urządzeń pomiarowych; kolorami wyróżniono wielkości nieelektryczne i elektryczne

Jakie przyrządy przenośne są w polskim przemyśle najpopularniejsze i jakie parametry mierzone są najczęściej? Zdaniem respondentów takimi są: wielkości elektryczne (czyli aparaturą są m.in. multimetry i mierniki cęgowe), w drugiej kolejności temperatura (mierniki dotykowe i bezdotykowe, w szczególności kamery termowizyjne), zaś na trzecim miejscu - pomiary energetyczne i powiązana z nimi aparatura.

Zestawienie obejmuje też sześć innych kategorii, przy czym warto zauważyć, że w stosunku do analogicznych statystyk z poprzednich lat wzrosła liczba wskazań dotyczących sieci cyfrowych. Reszta wyników jest podobna - z dokładnością do pojedynczych procentów, co pozwala stwierdzić, że rynek w aspekcie średnioterminowym właściwie się nie zmienia.

Należy również zauważyć, że omawianą grupę produktów podzielić można również pod względem parametrów i zaawansowania urządzeń, a także wyróżnić kilka segmentów cenowych. Doskonale widać to w przypadku popularnych na rynku multimetrów.

 
Najważniejsze dla polskich klientów cechy omawianych urządzeń

W tym przypadku pierwsza grupa dotyczy sprzętu niedrogiego, o podstawowych właściwościach i umiarkowanej dokładności. Kluczem jest tu maksymalizacja jakości w stosunku do ceny. Kolejna kategoria to mierniki bardziej zaawansowane, o większej rozdzielczości, które mają też więcej funkcji pomiarowych.

Trzecia grupa obejmuje sprzęt pomiarowy high-end, tj. o największych możliwościach i dokładności (np. z wyświetlaczami sześciocyfrowymi) oraz rozdzielczości. Takie urządzenia dostarczają zwykle czołowi producenci urządzeń pomiarowych, zaś one same stosowane są na stanowiskach kontrolnych, w kalibracji i laboratoriach.

Maciej Kosiński

CZAKI Thermo-Product

  • Jak wygląda rynek dostawców czujników temperatury produktów? Kto je wytwarza?

Producentów czujników temperatury w Polsce jest naprawdę wielu. Są to bardzo często firmy z kilkudziesięcioletnią tradycją, mające od lat ugruntowana pozycję na rynku. Czujniki to urządzenia relatywnie proste. "Relatywnie", bo im wyższa temperatura, im bardziej rzetelny pomiar, zaś im trudniejszy dostęp, tym czujnik jest bardziej skomplikowany. Trzeba pamiętać, że pomiar temperatury to w przeważającej większości pomiar bezpośredni, a to wydatnie komplikuje niektóre rozwiązania.

Znacząco mniejszy jest rynek związany z czujnikami ciśnienia, wilgotności czy przepływu. Wynika to przede wszystkim ze znacznie mniejszych potrzeb i mniejszej liczby ich aplikacji. Ponadto produkcja takich wyrobów jest znacznie bardziej skomplikowana i w dużej części przypadków wymaga kalibracji czujnika, a to z kolei pociąga za sobą konieczność posiadania laboratorium.

Istnieją też obszary, gdzie nie ma obecnych krajowych producentów bądź też występują oni pojedynczo. Takim jest pomiar niskiej wilgotności gazów, gdzie w zasadzie działa tylko jeden producent krajowy.

Aplikacje aparatury przenośnej

 
Popularne w kraju marki przenośnych urządzeń do pomiarów wielkości elektrycznych – zestawienie nie odzwierciedla udziałów firm w rynku

Z omawianych przyrządów korzysta szereg grup użytkowników - związanych z przemysłem produkcyjnym, branżą energetyki, ochroną środowiska i wielu innych. Takimi są przykładowo elektrycy, elektroinstalatorzy oraz serwisanci, dla których multimetry oraz mierniki cęgowe stanowią podstawowe narzędzia pracy.

Z drugiej strony urządzenia przenośne do pomiarów czynników środowiskowych używane są przez przedstawicieli służb utrzymania ruchu, osoby odpowiedzialne za kontrolę działania instalacji w budynkach czy związane z sektorem wodociągowo-kanalizacyjnym. W zdecydowanej większości dotyczy to zastosowań profesjonalnych lub półprofesjonalnych, co nakłada na stosowane przyrządy wymogi co do dokładności, niezawodności oraz odporności mechanicznej i środowiskowej.

O najważniejsze zastosowania aparatury przenośnej i kluczowe grupy klientów regularnie pytamy również dostawców krajowych. Uzyskane w niedawnym badaniu rynku wyniki są zbliżone do tych z lat poprzednich.

Z omawianych urządzeń korzystają przede wszystkim serwisanci i służby utrzymania ruchu, energetycy, a także przedstawiciele firm produkcyjnych - szczególnie z sektora procesowego, a więc branże: chemiczna, petrochemiczna, częściowo też napojowa i spożywcza.

Do tego dochodzą laboratoria pomiarowe. Te cztery grupy firm wskazywane były (każda osobno) typowo przez dwóch na trzech ankietowanych i można uznać, że z nimi związany jest również trzon omawianego rynku.

 
Dostawy urządzeń przenośnych do pomiarów wielkości nieelektrycznych

Kolejne grupy statystyki to: branża produkcji dyskretnej, gdzie konieczne są przykładowo monitorowanie pracy maszyn i pomiary elektryczne, sektor ochrony środowiska (w tym branża wodociągowo-kanalizacyjna) oraz budownictwo. Wiele z wymienionych obszarów przenika się - przykładowo zastosowania związane z serwisem i utrzymaniem ruchu to w praktyce też przemysł produkcyjny, zaś wykorzystanie mierników energetycznych dotyczyć może zarówno energetyki zawodowej (i odnawialnej), jak też po prostu rozdzielni w zakładach przemysłowych, systemów infrastrukturalnych i budynkowych.

Istotnymi dla branży pomiarowej zagadnieniami są wreszcie kontrola klimatu i pomiary poza przemysłem - np. w logistyce i magazynach. Te ostatnie zaliczyć można do grupy "inne" na omawianym wykresie.

Metody inspekcji i utrzymanie ruchu

Utrzymanie ciągłości pracy i wydajności produkcji to w obliczu silnej konkurencji cele każdego zakładu przemysłowego. O ich realizacji decyduje wybór odpowiedniej strategii utrzymania ruchu i metod inspekcji, które pozwolą skutecznie zapobiegać nieplanowanym przestojom i spadkom zdolności produkcyjnych powodowanym awariami maszyn i innego wyposażenia.

W dziedzinie utrzymania ruchu wyróżnia się trzy strategie podstawowe: reakcyjną i predykcyjną, obie zaliczane do metod korekcyjnych, oraz prewencyjną, a także wiele technik złożonych. Przykładami tych ostatnich są: RCM (Reliability Centered Maintenance), która jest podejściem zorientowanym na niezawodność, polegającym na optymalizacji zadania utrzymania ruchu pod tym kątem przy jednoczesnym zachowaniu zasad bezpieczeństwa i ograniczeniu kosztów oraz TPM (Total Productive Maintenance). Całość kompendium na ten temat zatytułowanego "Metody inspekcji i utrzymanie ruchu". Poniżej przedstawiamy zestawienie najważniejszych strategii utrzymania ruchu.

Reakcyjne utrzymanie ruchu

 
Ewolucja strategii utrzymania ruchu

Reakcyjne utrzymanie ruchu jest najstarszą spośród wszystkich wymienionych koncepcji. Przez lata było to w zasadzie jedyne praktykowane podejście. Wraz z rozwojem nowych strategii, takich jak prewencyjna, a zwłaszcza predykcyjna, zaczęto jednak od niej odchodzić, w porównaniu z nimi reakcyjne utrzymanie ruchu przynosiło bowiem więcej strat niż korzyści.

Dlatego aktualnie uzasadnione jest pytanie, czy z tego podejścia powinno się całkowicie zrezygnować, czy w pewnych przypadkach warto jeszcze rozważyć jego wdrożenie? Żeby na to odpowiedzieć, wcześniej trzeba poznać istotę, zalety oraz wady strategii reakcyjnej.

Przyjęto w niej w uproszczeniu następujące założenie: dopóki wszystko działa, nie podejmuje się żadnych działań. Interweniuje się dopiero, jeśli z powodu awarii urządzenie, maszyna, system lub instalacja nie spełnia swojej funkcji. W zależności od tego, jak poważna jest usterka, trzeba wówczas wykonać mniej lub bardziej złożone czynności.

Czasem, by przywrócić prawidłową pracę, wystarczy tylko wyczyścić zabrudzenie, usunąć blokujący element lub włożyć nową baterię. Innym razem konieczna jest wymiana jakiegoś podzespołu lub całego urządzenia, jeżeli nie można go już naprawić. Łatwiejsze czynności wykonuje personel zakładu, trudniejsze natomiast zwykle wymagają ingerencji specjalistów z zewnątrz.

Predykcyjne utrzymanie ruchu

 
Predykcyjne utrzymanie ruchu jest rozwiązaniem optymalnym pod względem kosztów

W strategii predykcyjnej działania podejmuje się w czasie najbardziej do tego odpowiednim, czyli tuż po tym, jak pojawią się pierwsze oznaki zbliżającej się awarii, lecz nim do niej dojdzie. Polega to na ciągłym monitorowaniu stanu urządzenia w celu natychmiastowego wykrycia ewentualnych niepokojących objawów.

Wówczas interweniuje się, aby zapobiec rozwinięciu się problemu, a w konsekwencji awarii. Jeśli dane pomiarowe są archiwizowane, z czasem im jest ich więcej, tym pełniejsza staje się wiedza o danym urządzeniu, która może się okazać przydatna w przyszłości w odniesieniu do niego albo innego podobnego.

Predykcyjne oraz reakcyjne utrzymanie ruchu zaliczane są do metod korekcyjnych. Do tej kategorii należą działania podejmowane w celu przywrócenia prawidłowego funkcjonowania urządzenia po wystąpieniu awarii albo odnotowaniu pogorszenia pracy ostatecznie do niej prowadzącego.

Prewencyjne utrzymanie ruchu

 
Potencjalne korzyści związane z różnymi strategiami utrzymania ruchu

Predykcyjne utrzymanie ruchu jest pośrednim rozwiązaniem pomiędzy skrajnymi podejściami, prewencyjnym i reakcyjnym. W związku z tym jego zalety i wady najlepiej wyjaśnić przez porównanie z nimi. W tym celu najpierw przedstawiamy koncepcję prewencyjną. Jest to wciąż najczęstsze podejście, które zyskało popularność dzięki temu, że pozwoliło zmniejszyć koszty i przestoje w porównaniu z reakcyjnym.

Prewencyjne utrzymanie ruchu polega na przeprowadzaniu regularnych i planowanych przeglądów, które mają na celu wykrycie i dzięki temu zapobiegnięcie awarii. Odstępy, w jakich są dokonywane, wyznacza się w zależności od specyfiki urządzenia i jego awaryjności - inspekcje przeprowadza się zwykle co kilka tygodni, miesięcy albo lat.

Jest to popularne podejście, lecz praktykuje się również uzależnienie częstości przeglądów od tego, jak długo urządzenie faktycznie działało albo jaką wydajność osiągnęło. W pierwszym przypadku odstępy wyrażane są liczbą przepracowanych godzin, a w drugim inspekcji dokonuje się na przykład po wyprodukowaniu określonej liczby produktów.

Total Productive Maintenance

TPM, czyli Total Productive Maintenance, oznacza kompleksowe podejście, które ma na celu uzyskanie poprawy we wszystkich aspektach działalności przedsiębiorstwa, a przede wszystkim w trzech obszarach: dostępności sprzętu produkcyjnego dzięki usprawnieniu jego konserwacji i zwiększeniu efektywności napraw, wydajności oraz jakości produkcji.

Aby cele te zrealizować, korzysta się z różnych strategii utrzymania ruchu, zwłaszcza predykcyjnej oraz prewencyjnej i wprowadza nowe zasady w dziedzinie organizacji pracy. W proces ulepszania zaangażowani muszą być pracownicy różnych szczebli, czego dodatkowym efektem jest poprawa relacji między nimi, wzrost znaczenia pracy zespołowej i wzmocnienie związków pracowników z pracodawcą. Zmiany powinny być wprowadzane stale, ale stopniowo.

Nowości w technologiach pomiarowych dla przemysłu

 
Popularne w kraju marki przenośnych urządzeń do pomiarów wielkości nieelektrycznych – zestawienie nie odzwierciedla udziałów firm w rynku

Odbiorcy przenośnych urządzeń pomiarowych traktują te produkty zazwyczaj utylitarnie. Mierniki te mają mieć dobrze zdefiniowaną funkcjonalność oraz zdolności pomiarowe, a do tego charakteryzować się dobrą ceną - i taka kombinacja sporej części kupujących wystarcza. W miernictwie trudno jest też zaoferować coś rewolucyjnie nowego, bowiem zasady pomiarów zazwyczaj wiążą się ze zjawiskami fizycznymi, a charakter tych ostatnich jest niezmienny.

Powyższe nie oznacza jednak, że w branży nie mamy do czynienia z ewolucją techniczną. Spowodowana jest ona naturalnymi postępami w metrologii, elektronice oraz dziedzinach komunikacji i oprogramowania. Nowe modele urządzeń zapewniają użytkownikom również często innowacje jakościowe, związane z obsługą urządzeń czy komfortem pracy. Poniżej omawiamy najczęściej wskazywane przez respondentów obszary zmian.

Komunikacja bezprzewodowa

Wskazania dotyczące rozwoju możliwości komunikacji mierników z systemem nadrzędnym czy urządzeniami przenośnymi pojawiały się w odpowiedziach ankietowanych dostawców już od dawna. Możliwości takie same w sobie nie są nowością, bo nawet kilkanaście lat temu do wielu multimetrów dodawano kable pozwalające sprzęgać je z komputerami osobistymi i w ten sposób tworzyć proste systemy pomiarowe.

Duża zmiana nastąpiła po upowszechnieniu się USB, który wypchnął na margines stosowany wcześniej interfejs szeregowy i zapewnił łatwość podłączania oraz dużą szybkość wymiany danych. Również w wielu obszarach - np. aparaturze energetycznej, komunikacja z komputerem stała się jedną z ważniejszych funkcji, bowiem umożliwiła automatyzację przygotowywania protokołów i dokumentacji oraz łatwą archiwizację danych pomiarowych.

O ile kolejny ze standardów, tj. Ethernet, nie zrobił w przypadku aparatury trzymanej w ręku większej kariery, o tyle rozwój mierników przenośnych poszedł w kierunku bezprzewodowej wymiany danych. Producenci zaczęli dodawać do tych urządzeń moduły komunikacji radiowej, co pozwoliło zapewniać łączność pomiędzy poszczególnymi elementami pomiarowymi oraz sprzętem mobilnym.

Początkowo były to głównie wersje z interfejsem Bluetooth, który umożliwił przykładowo tworzenie przyrządów z rozdzielnymi głowicami pomiarowymi i jednostkami centralnymi. W miernikach stosowana jest też komunikacja NFC oraz, coraz częściej, Wi-Fi. Zainteresowanie bezprzewodowością jest widoczne nie tylko w pomiarach wykonywanych ad hoc, ale też takich, gdzie mierzy się i monitoruje średnioterminowo różne parametry technologiczne czy klimatyczne.

Warto tu dodać, że dostępność komunikacji bezprzewodowej urządzeń pomiarowych, choć na pewno jest przyszłością i będzie się upowszechniać, jest na razie traktowana przez rynek bardziej jako dodatek niż coś absolutnie wymaganego. Prawdopodobnie jest to konsekwencja faktu, że odbiorcy aparatury przenośnej są ciągle konserwatywni w podejściu do wykorzystywanego sprzętu, a nowości takie jak omawiane zwiększają koszty zakupu urządzeń.

Zdalna kontrola i aplikacje mobilne

 
Najbardziej perspektywiczne sektory rynku będące odbiorcami przenośnych urządzeń pomiarowych

Opisywane możliwości komunikacyjne to dopiero część większego trendu w branży. Takim jest łączenie przyrządów pomiarowych z urządzeniami przenośnymi w celu wymiany danych, wyświetlania wyników pomiarów oraz ich analizy. Aplikacja działająca na telefonie czy tablecie jest tak samo (lub nawet bardziej) przydatna, jak ekran w mierniku, a do sterowania przyrządem i wymiany danych można wykorzystać Bluetooth lub Wi-Fi.

Urządzenia przenośne zapewniają też możliwości przesyłania danych za pośrednictwem Internetu i dalszego gromadzenia ich w chmurze, przez co archiwizacja stała się jeszcze łatwiejsza.

W tym przypadku pojedynczy miernik staje się źródłem informacji, które trafiają do systemu i korzystać z nich mogą różni użytkownicy.

Możliwe jest też wspomniane rozdzielenie warstwy sprzętowej dokonującej pomiaru (akwizycji danych) od tej przetwarzającej dane i wyświetlającej wyniki. To ostatnie poprawia komfort pracy i bezpieczeństwo obsługi, a także pozwala na zastosowanie presetów, tworzenie scenariuszy pomiarów, itd.

Wszystko to ułatwia pracę, przesuwa też funkcjonalność aparatury przenośnej w stronę możliwości zapewnianych dotychczas przez większe systemy pomiarowe.

Oferty dostawców kalibratorów oraz urządzeń przenośnych do pomiarów elektrycznych i akwizycji danych przedstawiono w poprzednim wydaniu informatora (IRA 2019).

Poprawa cech i parametrów, możliwości rejestracji danych

 
Dostawcy przenośnych urządzeń pomiarowych i oferowane przez nich marki produktów

Wśród wskazań respondentów znalazło się wiele tych dotyczących cech funkcjonalnych i parametrów omawianych urządzeń, co można połączyć w jedną większą grupę. Do zmian należy ciągła miniaturyzacja urządzeń, polepszanie ich ergonomii oraz łatwości użytkowania, a także wytrzymałości i odporności środowiskowej.

Jeżeli chodzi o wnętrze mierników, to tutaj następuje rozwój związany z dokładnością pomiarów i rozdzielczością przetworników pomiarowych oraz ogólną rozbudową funkcjonalności. Klienci cenią sobie możliwość korzystania z intuicyjnego menu, dostępność dobrze widocznego wyświetlacza czy prostą obsługę urządzeń.

Ważnym obszarem rozwoju przenośnej aparatury pomiarowej jest też wzrost możliwości w zakresie rejestracji i gromadzenia danych w pamięci oraz ich przesyłania w formie zbiorczych wyników do systemu nadrzędnego.

Konwergencja funkcji pomiarowych

Na rynku rośnie również potrzeba konwergencji funkcji pomiarowych przyrządów, bowiem coraz więcej odbiorców chce - podobnie jak korzystają dzisiaj ze smartfonów - używać jednego miernika do wszystkiego. Jest to nie tylko tańsze, ale przede wszystkim wygodniejsze w przypadku pracy w terenie.

Z tych powodów rośnie zainteresowanie "kombajnami" pomiarowymi, które łączą wiele funkcji - np. multimetru i kamery termowizyjnej. Przyrząd uniwersalny musi być oczywiście odpowiednio dobry jakościowo i niezawodny.

Nierzadko jeden miernik pozwala na pomiary kilku powiązanych ze sobą parametrów - np. temperatury i wilgotności, stając się specjalizowanym przyrządem do określonej grupy aplikacji - w tym przypadku związanych z branżą HVAC i magazynową. Podobne trendy można zaobserwować w sprzęcie pomiarowym do analizy i pomiarów przepływu gazów oraz w przypadku urządzeń dla energetyki.

Można spodziewać się, że procesy konwergencji będą w przyszłości postępowały, a wraz z nimi przenośna aparatura pomiarowa będzie miała charakter coraz bardziej uniwersalny, zaś coraz mniej przypisany do konkretnych aplikacji czy typów grup odbiorców.

W analizie zawartej w poprzednim wydaniu informatora (IRA 2019) opisana została m.in. sytuacja na rynku, dostawcy działający w branży i popularne w kraju marki przenośnej aparatury pomiarowej.

Najlepsi w branży

Zobacz również