Vibratorer

På SPM är vi lösningsorienterade och nyfikna. Vårt utvecklingsarbete bygger på ett genuint intresse för att lösa problem och en betydande del sker i samarbete med kunder. Ofta rör det sig om nya funktioner i vår analysmjukvara, men ibland blir resultatet en nyhet i vårt produktutbud. Detta var fallet med vår trådlösa vibrationsgivare Airius LTE-M, utvecklad på initiativ av vår långvariga kund massatillverkaren Södra Cell. Vi fick en pratstund med Thomas Håkansson, Head of Technology Development på Södra Cell, som 2019 kontaktade SPM med en vision om att dra nytta av ny teknologi inom digitalisering för att öka företagets produktionsvolymer.

På Södra Cell ser man interaktion mellan människor och teknik som nyckeln till ökad produktivitet och kostnadseffektivitet. Det har man tagit fasta på i målsättningen att utnyttja och utveckla ny teknologi och samtidigt införliva nya arbetsmetoder för att dra fördel av digitaliseringens effekter. En del i detta arbete är målet att bedriva ett mer faktabaserat och datadrivet underhåll.

Ronderingsmätning på tusentals mätpunkter på vart och ett av de tre massabruken var en tidskrävande uppgift för Södra Cells underhållstekniker. På grund av det stora antalet maskiner var det inte möjligt att mäta ofta nog för att fånga upp alla potentiella maskinproblem, och mängden mätdata från ronderingen gav inte heller tillräckligt underlag för trygga beslut om underhållsåtgärder.

Detta blev startpunkten för tankarna om att ersätta manuell mätning med automatiserad datainsamling, något som inte bara skulle avlasta underhållsteknikerna utan också resultera i en ökad mängd konditionsdata som beslutsunderlag. Eftersom maskinerna som övervakas manuellt är spridda över stora ytor på respektive bruk är övervakning via onlinesystem med omfattande kabeldragning inte en lämplig lösning. De aktuella maskinerna har dessutom inte högsta kritikalitetsklassning och därmed är kontinuerlig övervakning heller inte nödvändig. Mätutrustning med trådlös kommunikation framstod därför som det bästa alternativet.

Gemensam utvecklingsinsats med Telia

En sådan lösning skulle kräva fabrikstäckande och säker trådlös kommunikation, men på grund av de stora ytorna var det inte genomförbart att bygga egna Wi-Fi-nätverk. Vid alla tre massabruken fanns dock redan basstationer för mobiltrafik via Telia. Södra Cell ville därför ta reda på om en trådlös vibrationsgivare skulle kunna använda mobilnätet för dataöverföring och tog kontakt med Telia och SPM.

”Att jobba med en svensk leverantör av tillståndskontroll som är både tillräckligt stor och samtidigt tillräckligt liten för att vara beredd att lyssna på en kund är en stor fördel för oss. Att driftansvaret för det trådlösa kommunikationsnätet ligger hos operatören och inte hos oss är också ett plus”, säger Thomas Håkansson. ”Vi ville inte utveckla lösningen själva utan vara kravställare och ha möjlighet att testa produkten. Här kunde vi dra nytta av SPM:s kunskap inom både tillverkning och funktion på givare och Telias kunskap inom radioteknik”, fortsätter han.

I slutet av 2019 togs beslut om att gemensamt utveckla en version av Airius trådlösa vibrationsgivare som skulle nyttja Telias befintliga infrastruktur vid varje massabruk för att kommunicera via LTE-M. Knappt två år senare installerades de första serietillverkade givarna. Vid denna tidpunkt var detta marknadens första trådlösa vibrationsgivare med LTE-M-kommunikation.

LTE-M – ett flexibelt val för IoT

När Södra Cell valde mellan radioteknikstandarderna NB-IOT och LTE-M föll valet på  den senare – ett gediget val för flexibel och framtidssäker konnektivitet för IoT-enheter. Fördelar är bland annat en låg latens, kapacitet att inte skicka enbart skalära värden utan spektrum och tidssignaler vid varje överföring, och möjlighet att fjärruppdatera givarens firmware.

I viss utsträckning innebär dock den snabbare överföringskapaciteten hos LTE-M att batteritiden blir något kortare. För att uppnå den önskade batteritiden på fyra till fem år krävs både tillräckligt bra RSSI-värden (Received Signal Strength Indicator, styrkan på mottagen signal) och ett specifikt temperaturintervall.

”Tekniken fungerar; utmaningen nu är signalstyrka och batteritid. Vi kan inte göra något åt att temperaturen påverkar batteritiden på de givare som är installerade utomhus. Den andra faktorn som påverkar batteritiden är att trots att vi har de lokala basstationerna så är signalstyrkan ett problem i vissa delar av våra anläggningar. Detta ses nu över och kompletteras för bättre täckning”, säger Thomas Håkansson.

Effektiviserad datainsamling ökar produktionsvolymen

Det övergripande syftet med att utveckla en trådlös vibrationsgivare var att uppnå högre maskintillgänglighet och därmed öka produktionen – en ständig strävan inom industrin. Södra Cells investering i Airius-givarna vägs mot de kostnader som uppstår vid haverier samt den tid ronderingsmätningen tar.

Med de trådlösa givarna sker mätning för närvarande en gång per dygn. Det gör det möjligt att upptäcka maskinfel i ett tidigt skede och därmed att kunna planera och utföra underhåll innan ett haveri inträffar. På detta sätt kunde Södra Cell räkna hem en produktionsökning på mer än 4.000 ton bara under det första året med Airius LTE-M.

Airius-givarna är installerade på roterande utrustning som mindre produktionskritisk, som exempelvis skruvar och pumpar. Givarna är ett komplement till den onlineövervakning man använder för att få mer mätdata på de maskiner som är produktionskritiska.

Thomas Håkansson säger: "Vi använder de trådlösa givarna som ett slags fångstnät. Det gör att vi kan hitta begynnande problem som vi kan bekräfta genom kompletterande mätningar med handhållen utrustning. Fördelen är att vi får mer mätdata samtidigt som vi undviker att vår personal behöver vistas nära roterande maskiner. Det är en arbetsmiljöfråga. Nackdelen kan vara att de automatiserade mätningarna inte kompletteras av mänskliga sinnen som syn, hörsel och lukt, som kan bidra till att ge en ledtråd om huruvida något verkar normalt eller inte."

Södra Cells vision för framtiden är att alla objekt som inte övervakas online ska ha trådlös övervakning, så att underhållsavdelningarna kan fokusera mer på eventuella objekt som kan ha begynnande problem. På sikt bedömer Södra Cell att detta kommer att möjliggöra ytterligare tillgänglighetsförbättringar.

Nya roller och samarbete höjer kompetensen

Som en följd av det framgångsrika utvecklingsprojektet och införandet av Airius trådlösa givare har Södra Cell introducerat två nya roller för dataingenjörer med expertis inom vibrationsanalys.

Thomas Håkansson: "Att få det här projektet att flyga handlar inte bara om tekniken. När det kommer till digitalisering handlar det om att få teknik och människor att samarbeta – däri ligger potentialen. Förändrade arbetssätt och nya rollfördelningar har också varit en resa för oss."

Varje bruk fortsätter med ronderingsmätning på de maskiner som ännu inte är utrustade med Airius-givare. De två nya rollerna arbetar dedikerat med analys av vibrationsdata från Airius från alla tre massabruken. Det gör det möjligt för Södra Cell att implementera liknande arbetssätt på alla sina bruk, höja kompetensen och utveckla området vibrationsövervakning tack vare ett ökat fokus på analysdelen. De nya dataingenjörerna hjälper dock till med att analysera data även från andra SPM-mätsystem, och för ett av bruken sköts analysen av onlinemätningar helt och hållet av den nya, centrala funktionen.

”Ronderingsmätning är fortfarande en stor del av vårt arbete – vi har ungefär tolv tusen objekt att mäta på. Ungefär två tusen av dem är nu utrustade med Airius-givare, så det är fortfarande många som övervakas med handmätning. Vi försöker etablera ett samarbete där personalen som gör ronderingen också är involverad i analyser och utredningar för att kombinera den lokala kunskapen med den centrala vibrationsexpertisen. På längre sikt, när vi inte längre ronderingsmäter, kan en del av organisationsstrukturen förändras – till exempel kan vi behöva fler som arbetar med analys och fokuserar på det mer kunskapsintensiva arbetet”, säger Thomas Håkansson och fortsätter: "Vi är på en kulturell resa, en omställning. Den kompetens som finns centralt ska utnyttjas fullt ut. Där är vi dock inte än."

Framgångsrikt digitaliseringsprojekt

Utvecklingsprojektet Airius LTE-M är ett fint exempel på framgångsrikt samarbete mellan svenska industri- och teknikföretag, drivet av digitaliseringen.

Thomas Håkansson avslutar: "Alla digitaliseringsprojekt tar inte fart och förvandlas till något funktionellt och användbart. Många idéer och projekt stannar av efter exempel, proof-of-concepts och tester. I det här fallet tog vi vår idé till nästa steg och fick det att flyga ihop med Telia och SPM, och vi använder lösningen i stor skala. På så vis sticker den här utvecklingssatsningen ut från många andra. Att våga prova något nytt kräver finansiell styrka och ett visst mått av mod. Vi inrättade nya tjänster, förändrade hur vi arbetar och trodde på det här."

Hittills har Södra Cell installerat och kopplat upp cirka tvåtusen givare i en jämn fördelning mellan sina tre massabruk. Ytterligare ett tusen givare har beställts och delvis levererats.

Efter introduktionen på den nordiska marknaden tillkännager SPM Instrument nu lanseringen av en global lösning för den trådlösa vibrationsgivaren Airius II LTE-M i samarbete med nättjänstleverantören Onomondo.

Airius II LTE-M passar väl in i ekosystemet kring analys- och diagnostikmjukvaran Condmaster. Givaren är ett utmärkt komplement till Wi-Fi-versionen i miljöer där egna trådlösa nätverk saknas av olika anledningar. Utrustning i miljöer där Wi-Fi-nätverk är utom räckhåll, som takfläktar eller pumpstationer, kan också med fördel övervakas med en LTE-M-lösning för tillståndskontroll. Ytterligare ett lämpligt användningsområde för Airius LTE-M är transportband.

Genom att nyttja säkra mobilnätverk för dataöverföring elimineras behovet av ytterligare hårdvara och expertis för att lösa nätverks- och säkerhetsproblem. Givaren har ett eSIM-kort på moderkortet, låst till den fysiska givaren, och ett kommunikationsprotokoll som endast tillåter kommunikation initierad från kundens nätverk via en säker server. Överföringen från givaren till användaren är därmed säker mot intrång.

Genom att tillhandahålla en säker IoT-anslutning med global täckning erbjuder Onomondo omfattande LTE-M-täckning genom väletablerade teleoperatörer, varav de flesta stöds i den globala Airius LTE-M-lösningen. För de nordiska länderna är Telia fortsatt ett alternativ. I båda fallen innehåller lösningen en treårig mobilanslutning och datamängd för fyra dagliga mätningar med Airius i batteriversion eller tjugofyra mätningar dagligen för givare med extern strömförsörjning.

För ytterligare information om givaren, vänligen kontakta:
SPM Instrument AB
Telefon +46 (0)152-225 00 eller mail info@spminstrument.se