Các vòng bi thông minh làm nên các máy thông minh

2015 tháng hai 04, 08:30 CEST

Filippo Zingariello, Giám Đốc Phát Triển Chiến Lược Toàn Cầu tại SKF cho biết công nghệ vòng bi thông minh mang tính cách mạng sẽ là cơ sở để tạo ra các máy thông minh.  

Phát triển một chiếc máy thông minh là nhiệm vụ không hề dễ dàng. Trong thời kỳ đầu của công nghệ điện toán, người ta cho rằng đó là chiếc máy tính có thể trả lời các câu hỏi mà không thể phân biệt với các câu trả lời của con người. Theo nghĩa này, từ 'máy' có nghĩa là 'máy tính'. Nếu bạn tìm kiếm cụm từ 'máy thông minh' trên Google, bạn vẫn sẽ tìm thấy rất nhiều công trình ở tương lai tương tự.

Từ Điển McGraw-Hill về thuật ngữ Khoa Học & Kỹ Thuật định nghĩa nó như sau: 'Một máy tính sử dụng cảm biến để giám sát môi trường và điều chỉnh các hành động của mình nhằm thực hiện các nhiệm vụ cụ thể khi đối mặt với sự không chắc chắn và biến đổi'. Các ví dụ được trích dẫn bao gồm robot công nghiệp được trang bị cảm biến và các loại xe tự lái dựa trên tầm nhìn chứ không phải là vạch sơn.

Trong kỹ thuật, chúng tôi nghĩ một máy tính thông minh như là một hệ thống cơ học có thể tự chăm sóc mình: máy tính có khả năng tự chẩn đoán chính xác, có thể nhanh chóng thông báo tình trạng của mình cho người vận hành để vấn đề có thể được giải quyết càng sớm càng tốt. Nó có thể là bất cứ thứ gì từ một chiếc xe cao cấp đến một máy phức tạp trên sàn nhà máy. Điều này ngụ ý cho 'sự không chắc chắn và biến đổi': cũng như phản ứng với những thay đổi trong môi trường của mình, một chiếc máy tính thông minh phải tự chăm sóc mình, để nó có thể tiếp tục làm việc với hiệu suất tối đa.

Điều này không có nghĩa rằng chiếc máy tính thông minh không cần bảo trì – đó thực sự là một giấc mơ tương lai – nhưng nó sử dụng trí thông minh tích hợp sẵn của mình để phát hiện các vấn đề tiềm ẩn và sắp xếp hợp lý khoảng thời gian và quy trình bảo trì. Đương nhiên, tất cả các bộ phận cơ học đều có thể hỏng. Bí quyết là chủ động phát hiện tình trạng này, như là một phần của một chế độ theo dõi tình trạng theo kế hoạch và thực hiện hành động trước, thay vì chờ cho máy hỏng rồi mới dành thời gian và tiền bạc để sửa chữa nó.

Các máy tính thông minh sẽ dựa vào một số yếu tố quan trọng. Điều quan trọng nhất, cho đến nay, là thông tin. Nếu không có dữ liệu, có thể có không có sự thông minh hay khả năng chẩn đoán. Dữ liệu này cần phải được tập hợp, truyền để phân tích và xử lý, điều này lần lượt yêu cầu phải có các bộ cảm biến, truyền dữ liệu và sức mạnh điện toán. Tại SKF, chúng tôi đã có kinh nghiệm sâu rộng trong tất cả các lĩnh vực này và đã sẵn sàng để đưa nó lên cấp độ tiếp theo.

Giới thiệu về SKF Insight 

Câu trả lời ngay lập tức có thể lúc đầu chỉ đơn giản là theo dõi tình trạng nâng cao, thêm một loạt các cảm biến để máy đọc được những dấu hiệu quan trọng của nó, sau đó truyền các dấu hiệu đó qua WiFi đến một điểm trung tâm. Tuy nhiên, hiện nay một giải pháp hiệu quả hơn nhiều đã tồn tại dưới dạng SKF Insight: nó thu thập và truyền dữ liệu về quy trình một cách độc lập từ bên trong trung tâm của máy bằng cách sử dụng một thành phần kỹ thuật cơ bản: vòng bi.

SKF Insight biến một vòng bi đơn giản thành một cỗ máy chẩn đoán, bằng cách đưa vào vòng bi một cảm biến không dây tự cấp nguồn, nhỏ mà truyền thông tin trong thời gian thực về các tình trạng của quy trình. Nó đưa việc theo dõi tình trạng vượt xa những gì trước đây có thể. Công nghệ này, được giới thiệu tại Hanover vào năm 2013, đòi hỏi ba năm nghiên cứu chuyên sâu, trong đó có việc làm cho các cảm biến nhỏ hơn, vượt qua các thách thức về phát điện và xây dựng bao bì độc đáo cho các cảm biến và các thiết bị điện tử.

Việc giám sát tình trạng thông thường phát hiện các dấu hiệu hư hỏng sớm bằng cách đo độ rung gây ra bởi những thay đổi trên bề mặt của vòng bi. Nhưng điều này có nghĩa rằng thiệt hại đã bắt đầu xảy ra rồi. Thay vì phát hiện hư hại này, SKF Insight phát hiện các tình trạng khiến hư hỏng vòng bi trước khi chúng có thể có ảnh hưởng và cung cấp thông tin này ngay lập tức cho người vận hành.

Mạch điện tử nhỏ, chạy bằng chuyển động của chính vòng bi, truyền dữ liệu về quy trình này thông qua một liên kết không dây. Không cần cung cấp điện bên ngoài. Điều này làm cho công nghệ vô cùng kín đáo, bởi vì không có dây 'bên trong' để cung cấp điện hoặc dây điện 'bên ngoài' để truyền tín hiệu. Điều này có nghĩa là nó sẽ hoạt động được ở những nơi mà trước đây là không thể. Chỉ cần tưởng tượng đang cố gắng đưa tín hiệu ra ngoài hộp số quay, ví dụ: nó sẽ hoàn toàn là một mớ hỗn độn, với dây điện vướng víu ở khắp mọi nơi. Với SKF Insight, tín hiệu có thể được lấy từ bất cứ nơi nào và chúng tôi đang phát triển các giải pháp trong các ứng dụng thử thách trong tua-bin gió và sản xuất thép.

Chúng tôi xây dựng SKF Insight bởi vì chúng tôi biết rằng vòng bi hiếm khi hỏng khi đang hoạt động trong các tình trạng hoạt động bình thường do các yếu tố như độ mỏi trên bề mặt phụ. Thay vào đó, nguyên nhân của hư hỏng thường bị dùng sai hoặc bỏ quên : không đủ bôi trơn, ví dụ, hoặc vận hành vòng bi trong các tình trạng ngoài các tình trạng quy định ban đầu. Cảm biến được gắn vào Insight đo lường các thông số quan trọng gây ra hư hỏng ban đầu với vòng bi, như nhiễm bẩn chất bôi trơn, hoặc nhiệt độ, cho phép các nhà vận hành thực hiện hành động khắc phục khi máy vẫn đang hoạt động. Kết quả trực tiếp là có thể tránh được các hư hỏng tốn kém, cản trở hoạt động, làm giảm tổng chi phí sở hữu tài sản và kéo dài tuổi thọ vận hành máy. Điều này cũng khiến cho việc các kỹ sư đánh giá chi tiết hơn về các nguyên nhân khác nhau mà có thể ảnh hưởng đến tính toán tuổi thọ của vòng bi.

Bằng cách áp dụng bộ cảm biến trực tiếp bên trong vòng bi, SKF Insight xác định được nguy cơ hư hỏng ngay cả trước khi thiệt hại rất nhỏ xảy ra.

Thuật toán SKF và chẩn đoán có thể xác định sai nhiệm vụ, nhiễm bẩn chất bôi trơn và các vấn đề bôi trơn, cho phép điều kiện hoạt động phải được sửa đổi và do đó, tránh thiệt hại trước khi nó xảy ra.

Bằng cách tích hợp SKF Insight với dịch vụ kiểm tra tình trạng vòng bi và chẩn đoán thiết bị, chúng tôi có thể gửi thông tin về các tình trạng họat động thực tế đến máy chủ để chẩn đoán từ xa, cho phép hiểu hơn về rủi ro hư hỏng và thiệt hại trong tương lai.

Suy nghĩ lại về bảo trì

SKF Insight cung cấp cho các kỹ sư bảo trì một công cụ mới mạnh mẽ để giữ cho máy móc ở tình trạng tốt nhất, tạo cho chúng khả năng vượt quá việc giám sát tình trạng truyền thống. Điều đó có nghĩa là có thể thực hiện bảo trì tại đúng thời điểm phù hợp (chúng tôi thậm chí có thể gọi điều đó là "bảo trì thích nghi"), chứ không phải được hướng dẫn bởi một lịch trình nghiêm ngặt không liên quan đến tình trạng thực tế của máy móc hay các thành phần của nó.

Công nghệ không dây thông minh bên trong vòng bi cho phép cấu hình vòng bi trong các mạng thông minh, giao tiếp qua các cổng không dây. Các cổng có thể là cục bộ với máy hoặc nhà máy.

Hệ thống thông tin được cung cấp cho khách hàng để phân tích bằng cách sử dụng SKF @ptitude Analyst hoặc gửi qua đám mây SKF đến một trung tâm chẩn đoán từ xa. Từ đây, các bảng điều khiển và báo cáo có thể được cung cấp cho nhân viên vận hành nhà máy, nhà sản xuất máy, SKF hoặc bất kỳ người nào có thẩm quyền khác có truy cập internet. Việc đưa SKF vào trong danh sách 'những người nhận' là một việc quan trọng, vì hỗ trợ của nó trong việc thu thập và diễn giải dữ liệu sẽ rất quan trọng nhờ những kiến thức sâu rộng về vòng bi và máy hiện có tại SKF.

Do các vòng bi độc lập nên chúng có thể được sử dụng ngay tại trung tâm của máy, nơi mà trước đây không thể gắn cảm biến vào được. Đây là một bước tiến lớn trong tình trạng thời gian thực dựa trên bảo trì, và cung cấp một sự hiểu biết được cải thiện nhiều về môi trường hoạt động. Có kiến thức chuyên sâu về tình trạng hoạt động như vậy - trong thời gian thực - thậm chí có thể giúp nâng cấp máy, kéo dài tuổi thọ của máy hoặc đánh giá sức mạnh vượt ra ngoài đặc điểm kỹ thuật ban đầu của máy.

Các cảm biến truyền qua nhau và qua cổng không dây, để tạo ra một "mạng lưới", cung cấp cả thông tin về toàn máy và toàn nhà máy.

SKF Insight giúp việc theo dõi tình trạng được ứng dụng rộng rãi hơn, đặc biệt là trong những trường hợp trước đây đã từng được coi là không thể. Bởi vì điều này, SKF Insight đang được thử nghiệm trong các ngành công nghiệp như điện gió, đường sắt và sản xuất thép.

Các tình trạng khó khăn

SKF Insight cũng cung cấp các lợi ích tiềm năng to lớn cho các ngành công nghiệp như năng lượng gió, nơi mà chi phí bảo trì rất lớn. Trong một số ứng dụng gió ngoài khơi, thay đổi vòng bi chính trên một tua-bin gió tốn kém đến mức nó sẽ làm suy yếu trường hợp kinh doanh để xây dựng tua-bin tại địa điểm đầu tiên Được sử dụng ở đây, các vòng bi thông minh có thể theo dõi tình trạng tải và bôi trơn hiện tại, đang cung cấp nhiều thời gian để ngăn chặn sự phát triển của các tình trạng gây hại đến quy trình.

Chúng tôi đã phối hợp với khách hàng để phát triển SKF Insight để theo dõi tua-bin gió. Nó đánh giá các thông tin về vòng bi động trong tình trạng hoạt động thực, sau đó thông báo điều này qua không dây đến trung tâm theo dõi từ xa hay đội bảo trì địa phương. Giải pháp đang được xem xét sẽ theo dõi tốc độ, độ rung, nhiệt độ và bôi trơn của vòng bi. Quan trọng nhất là, nó có thể điều chỉnh cho phù hợp, do đó, có thể tăng khả năng hoạt động của cả tua-bin mới và hàng ngàn tua-bin đang hoạt động trên toàn thế giới.

Một giải pháp tương tự, xa hơn trong tương lai, đang được phát triển cho các vòng bi đầu trục bánh xe trong phân khúc xe lửa. Đây là những bộ phận rất quan trọng thường được thay vào những thời gian cố định bất kể tình trạng như thế nào. SKF Insight có thể tạo ra biện pháp thu thập dữ liệu theo dõi tình trạng tiết kiệm chi phí, do đó có thể xác định chính xác tuổi thọ vòng bi và thời gian thay thế dựa trên thực tế chứ không phải dựa trên tình trạng hoạt động được dự đoán.

Khả năng theo dõi và truyền tải thông tin về tình trạng hoạt động sẽ mang lại một cuộc cách mạng về vòng bi, về lập kế hoạch bảo trì, tổng chi phí sở hữu và tối đa hóa hiệu quả của máy. Vòng bi từ lâu đã được coi là trái tim của thiết bị quay. Bây giờ, bằng cách đưa vào vòng bi tính thông minh, SKF Insight cũng biến chúng thành bộ não. Nó vượt xa việc theo dõi tình trạng truyền thống, để trở thành cái có thể được gọi là 'độ tin cậy trong tương lai' – phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng xảy ra và thực hiện biện pháp khắc phục ngay lập tức.

SKF Insight đã được đưa vào hoạt động trong các ứng dụng cao cấp như tua-bin gió. Nhưng hãy xem xét loại máy mà chúng tôi dành phần lớn thời gian của mình với: xe ô tô. Hãy nghĩ về tất cả những vấn đề mà có thể tránh được với loại thông tin trước này và bạn có thể thấy lý do tại sao công nghệ được đưa vào SKF Insight thực sự là một cuộc cách mạng – kết hợp cả theo dõi vòng bi và theo dõi tình trạng hoạt động.

SKF logo