Откройте предсказательную обработку MachineMetrics: реальные кейсы повышения надежности

Отказы шаровых подшипников (Ball Bearing Failures)

Похоже на отказы фрезы, отказы подшипников могут быть затратными и по материалам, и по рабочей силе.

Непохоже на отказы фрезы, отказы подшипников выглядят полностью иначе в плане паттернов, за которыми нужно следить.

Похоже на отказы фрезы, отказы подшипников используют тот же тип богатых моторных данных и методологию сбора.

Непохоже на отказы фрезы, отказы подшипников проявляются за долгие (дни до недель) периоды и могут быть предотвращены задолго до.

Сначала исследуем, что делает нагрузка на станке за несколько моментов до отказа подшипника, в снимке данных за 2 часа до отказа.

[Просмотр полноразмерного изображения]

Каждая из этих линий — нагрузка на конкретный инструмент. Не нужно быть ракетным учёным, чтобы понять, что происходит. Нагрузка взлетает ~15 минут до фактического отказа подшипника на каждом инструменте, вероятно, из-за того, что станок испытывает дополнительное напряжение от всё более компрометированного ключевого компонента.

Если посмотреть на прогрессию деталь-за-деталью в 15 минут до отказа, возникает другой интересный паттерн: нагрузка кажется дегенерирующей во времени. Видно, что для каждого реза нагрузка экспоненциально уходит из спека.

Сравните с другим отказом подшипника на другом станке, делающем ту же деталь — паттерны удивительно похожи. Потому что это уникальная сигнатура отказа подшипника. Пока отказы фрезы ведут к скачку нагрузки на последующем инструменте, отказы подшипников показывают сильную дегенерирующую нагрузку на всех инструментах.

И глядя на это во времени, видим, что деградация начинается за дни до фактического отказа. На двух отдельных случаях для двух станков видно повышение нагрузки задолго до финального крутого подъёма за последние 15 минут до поломки. Потому что подшипник не просто выходит из строя из ниоткуда. Вероятно, ослабление или трещина, которая остаётся непроверенной днями до финального hari-kari, вызванного неправильным использованием или отсутствием ТО. В этом случае отказавший подшипник также вызвал повреждение корпуса шпинделя — ещё пару тысяч долларов в ремонте.

Ноябрьский отказ подшипника, показывающий повышенную нагрузку ~2 дня до. [Полный размер]

Февральский отказ подшипника, показывающий повышенную нагрузку ~1 неделю до. [Полный размер]

Удивительная консистентность, которую мы видим для похожих типов отказа, обусловлена тем, что мы смотрим на физические феномены, которые, сюрприз-сюрприз, управляются законами физики. Таким образом, отказы следуют детерминированным паттернам, которые мы можем различить из достаточно высокоточных данных. Трюк — в получении этих данных и их очистке для полезности, что является большой частью нашей IP.

Приписываем эту инновацию конкретному миксу навыков в команде MachineMetrics — не верим, что типично иметь опытных операторов станков, работающих с экспертами по кибер-физическим протоколам, дополненными физиками из CERN и дата-сайентистами из глобальных мыслительных танков, все поддержанные инвесторами, верящими, что мы уходим в новую эру промышленности.

Каскадные отказы инструментов (Cascading Tool Failures)

Иметь полный столбец сломанных инструментов — фрустрирующий опыт для любого наладчика. К сожалению, это всеслишком частое явление в нашей отрасли. Что, если мы могли бы видеть, когда сломался первый инструмент, и сразу остановить станок до того, как остальные инструменты будут взяты?

Оказывается, можно. После того как первый инструмент ломается, изменение сигнатуры нагрузки на последующих инструментах почти подаётся на блюдечке.

В одном случае первый инструмент ломается за много циклов деталей до того, как станок остановит себя сам при детекции чего-то катаклизмического. К моменту самоостановки другие инструменты тоже убиты, стоимость лишних замен инструментов — сотни долларов. Первый инструмент, вероятно, ломался, потому что был изношен и за пределами ресурса, так что его, вероятно, не спасти. Но нет причины, почему последующие инструменты, некоторые свежезаменённые, тоже должны погубиться.

Можете увидеть анимацию ниже, где предполагаемый отказ инструмента по оператору, и когда станок сам остановился, было на Детали 40. Фактически сигнал начинает деградировать около Детали 37, полные 3 цикла до того, как станок сам идентифицировал, что что-то не так. За эти 3 цикла инструмент, следующий за сломанным, тоже сдох.

Разберём по периодам использования инструментов в дополнение к номеру детали — инструменты обозначены разными типами линий.

Приблизим проблемную зону. Чуть сложно вычленить, но похоже T101 — виновный инструмент, который сломан, и T117 — тот, который испытывает высокую нагрузку в циклах сразу после, затем флатлайнится (умирает). После замены инструментов сигнатура нагрузки примерно возвращается к тому, что было до (с учётом слайджефффекта от свежих инструментов).

Аннотация в этом случае: «H1t1 198/200 rougher broke, took out seat.» — означает «голова 1, инструмент 1, черновой инструмент сломан во время работы, на 198 из 200 запланированных деталей, и вывел из строя посадочный (последующий) инструмент».

[Просмотр полноразмерного изображения]

Именно так и случилось.

Оставайтесь на связи для Части 2, где мы разберём оценку ресурса инструмента, последствия неверных смещений на вашем станке и неполные отрезки от отказа инструмента.

Изображение для обложки любезно предоставлено Даниэлем Смит.