物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測維護(hù)是一種利用傳感器、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備和大數(shù)據(jù)分析來預(yù)測機(jī)械或設(shè)備的維護(hù)需求的技術(shù)。通過監(jiān)控和跟蹤設(shè)備運行狀況和性能數(shù)據(jù)，基于物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)測性維護(hù)可以幫助預(yù)測設(shè)備何時可能發(fā)生故障或需要維護(hù)，從而采取主動行動來減少停機(jī)時間和維修成本。

物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測維護(hù)利用連接的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來監(jiān)控機(jī)械，收集溫度和振動等數(shù)據(jù)。通過識別模式，其可以預(yù)測潛在的故障，實現(xiàn)及時修復(fù)。這種方法降低了成本，確保了平穩(wěn)運行，改變了行業(yè)維護(hù)實踐。

本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測性維護(hù)的基本概念和主要優(yōu)勢，還探討了物聯(lián)網(wǎng)維護(hù)可以主動解決的一些問題。

什么是物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測維護(hù)?

物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測維護(hù)是一種先進(jìn)的策略，其使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來收集和分析來自設(shè)備上傳感器的數(shù)據(jù)。這種方法通過在潛在問題導(dǎo)致停機(jī)之前進(jìn)行預(yù)測以提高維護(hù)效率。智能傳感器監(jiān)控各種參數(shù)，將實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦I(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和后端預(yù)測維護(hù)軟件。然后分析這些數(shù)據(jù)以預(yù)測設(shè)備故障，從而實現(xiàn)主動維護(hù)。這種策略與反應(yīng)式方法形成對比，通過提前解決故障來避免故障。

原始設(shè)備制造商(OEM)和解決方案提供商也使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將預(yù)防性維護(hù)功能集成到其產(chǎn)品中，涵蓋了從工業(yè)設(shè)備監(jiān)控和輕型電動汽車到物聯(lián)網(wǎng)暖通空調(diào)和能源領(lǐng)域的各個行業(yè)。

基于物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)測性維護(hù)的好處

正如各種研究和報告所表明的那樣，基于物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)測性維護(hù)的好處是顯著的和可量化的。PwC和McKinsey在其物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測性維護(hù)報告中發(fā)布了定量數(shù)據(jù)，并強(qiáng)調(diào)了以下好處。

降低成本

預(yù)測性維護(hù)可以大幅降低維護(hù)成本。據(jù)McKinsey稱，預(yù)測性維護(hù)可將工廠設(shè)備相關(guān)費用減少高達(dá)40%。

提高正常運行時間

物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測性維護(hù)的實施可以顯著提高正常運行時間。PwC報告稱，物聯(lián)網(wǎng)維護(hù)平均將正常運行時間提高了9%，確保設(shè)備在更高效的時間內(nèi)保持運行。

降低風(fēng)險

通過物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測性維護(hù)，可以顯著降低安全、健康、環(huán)境和質(zhì)量風(fēng)險。PwC報告表明，通過利用物聯(lián)網(wǎng)維護(hù)策略，企業(yè)可以將這些風(fēng)險降低14%。

延長資產(chǎn)壽命

物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測性維護(hù)可以延長老化資產(chǎn)的使用壽命。平均而言，通過有效實施預(yù)測性維護(hù)實踐，企業(yè)可以將資產(chǎn)的使用壽命延長20%。

更短的維修時間

物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測性維護(hù)可以顯著減少維修或翻新工廠設(shè)備所需的時間。在對500家工廠進(jìn)行的調(diào)查中，實施物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測維護(hù)管理技術(shù)一年后，平均修復(fù)時間(MTTR)縮短了60%。

備件管理節(jié)約成本

物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測性維護(hù)有助于將備件庫存成本降低30%，因為更換部件僅在需要時存儲。

提高投資回報率(ROI)

物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測性維護(hù)可以通過減少停機(jī)時間、降低維護(hù)費用和提高生產(chǎn)率來帶來更高的投資回報。從生產(chǎn)中改善的收入流可以為企業(yè)帶來更好的投資回報率。

物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測維護(hù)示例

以下針對某些問題的簡明用例和示例，展示了如何將物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測性維護(hù)應(yīng)用于不同行業(yè)，以解決特定挑戰(zhàn)，減少停機(jī)時間并提高運營可靠性。

鐵路軌道健康監(jiān)測

問題：軌道維護(hù)不當(dāng)可能會導(dǎo)致事故、服務(wù)中斷并增加維護(hù)成本。

解決方案：沿鐵路軌道安裝物聯(lián)網(wǎng)傳感器，以監(jiān)控鐵路軌道對準(zhǔn)、應(yīng)力和溫度等參數(shù)。當(dāng)機(jī)車車輛將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到位于中臺或后臺的管理中心時，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)連接數(shù)據(jù)并保證其安全。任何故障警告都可以立即建議操作人員進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。預(yù)測算法處理數(shù)據(jù)以識別鐵路軌道異常情況，發(fā)送偏差警報，以便及時進(jìn)行鐵路軌道維護(hù)，并確保安全運營。

制造工廠的傳送帶系統(tǒng)

問題：制造工廠嚴(yán)重依賴傳送帶系統(tǒng)在不同生產(chǎn)階段之間運輸材料。意外故障可能導(dǎo)致生產(chǎn)延誤和停機(jī)時間增加。

解決方案：沿傳送帶部署振動傳感器，以監(jiān)控設(shè)備的運行狀況。使用預(yù)測分析來分析隨時間變化的振動模式。當(dāng)檢測到異常振動水平時，系統(tǒng)會生成警報，使維護(hù)團(tuán)隊能夠在故障發(fā)生之前安排維護(hù)。這種方法可以最大程度地減少計劃外停機(jī)時間，并確保生產(chǎn)不間斷。

石油和天然氣行業(yè)的管道完整性

問題：管道泄漏和完整性問題可能導(dǎo)致環(huán)境破壞和經(jīng)濟(jì)損失。

解決方案：沿管道部署物聯(lián)網(wǎng)傳感器，以監(jiān)測壓力、溫度和腐蝕水平。機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析數(shù)據(jù)以識別腐蝕或泄漏的跡象。針對異常情況生成警報，促進(jìn)快速修復(fù)并防止泄漏。

商業(yè)建筑中的暖通空調(diào)系統(tǒng)

問題：商業(yè)建筑依靠暖通空調(diào)系統(tǒng)來維持舒適的環(huán)境。如果這些系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可能會導(dǎo)致居住者感到不適，并可能損壞敏感設(shè)備。

解決方案：在暖通空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵位置安裝溫度、壓力和濕度傳感器。如果溫度上升到一定的閾值以上，或者出現(xiàn)壓降，預(yù)測性維護(hù)解決方案就會觸發(fā)警報。

高層建筑的電梯系統(tǒng)

問題：電梯頻繁故障，給租戶和訪客帶來不便，影響建筑功能。

解決方案：安裝物聯(lián)網(wǎng)傳感器，以監(jiān)控電梯電機(jī)振動和門的運行。預(yù)測分析可以識別運動應(yīng)力和門未對準(zhǔn)的模式。

制造工廠中的數(shù)控機(jī)床

問題：數(shù)控機(jī)床故障會擾亂生產(chǎn)計劃，影響制造效率。

解決方案：為數(shù)控機(jī)床配備物聯(lián)網(wǎng)傳感器，以跟蹤電機(jī)性能和刀具磨損等參數(shù)。分析模型處理數(shù)據(jù)，以預(yù)測工具退化。當(dāng)工具接近故障時發(fā)出維護(hù)信號，以便及時更換和順利生產(chǎn)。

太陽能發(fā)電場的太陽能電池板

問題：退化的太陽能電池板會降低太陽能發(fā)電場的能源產(chǎn)量和整體效率。

解決方案：在太陽能電池板上安裝物聯(lián)網(wǎng)傳感器，以測量輸出電壓、電流和溫度。數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)輸出效率下降。警報會通知維護(hù)團(tuán)隊，從而實現(xiàn)有針對性的面板清潔或更換，以保持最佳的發(fā)電能力。

物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測維護(hù)解決方案

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和預(yù)測分析的融合引領(lǐng)了工業(yè)維護(hù)的范式轉(zhuǎn)變。通過無縫集成一系列先進(jìn)傳感器、關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和基于云的平臺，各行業(yè)能夠利用數(shù)據(jù)驅(qū)動的見解來制定最佳維護(hù)策略。這種方法不僅可以防止中斷，還可以最大限度地提高運營效率。下面探討一下核心組件在物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測維護(hù)解決方案中的作用。

智能傳感器

傳感器是第一線的數(shù)據(jù)收集器，經(jīng)過精心調(diào)整以捕獲設(shè)備行為的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。其有多種形式，如振動、溫度、聲學(xué)、壓力、超聲波等等，每種都能檢測磨損、異常或潛在故障的特定指標(biāo)。這些傳感器監(jiān)控和傳輸來自設(shè)備運行環(huán)境的實時數(shù)據(jù)，為明智決策奠定基礎(chǔ)。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是彌合傳感器豐富的邊緣與云智能之間差距的神經(jīng)中樞。其多方面作用對于整個預(yù)測性維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的有效性是不可或缺的:

• 數(shù)據(jù)聚合和預(yù)處理：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在邊緣運行，聚合和過濾來自無數(shù)傳感器的數(shù)據(jù)。其確保只有相關(guān)和壓縮的數(shù)據(jù)才能通過帶寬傳輸?shù)皆啤?/li>
• 通信協(xié)議轉(zhuǎn)換：傳感器通常采用多種通信協(xié)議。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是一個熟練的轉(zhuǎn)換器，可以協(xié)調(diào)這些協(xié)議，為各種傳感器的無縫通信創(chuàng)建統(tǒng)一的語言。
• 本地分析和實時響應(yīng)：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)不僅僅是一個傳輸工具;其還擁有本地化計算能力。其可以執(zhí)行輕量級算法來檢測即時危險信號，從而能夠?qū)崟r響應(yīng)關(guān)鍵事件，而無需導(dǎo)致延遲的云往返。
• 安全和數(shù)據(jù)完整性：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)配備加密和身份驗證機(jī)制，可保護(hù)傳輸數(shù)據(jù)的完整性和機(jī)密性。

云平臺

云平臺是一個智能中心，擁有所有有價值的數(shù)據(jù)流，為深刻的見解和戰(zhàn)略遠(yuǎn)見鋪平了道路。

• 數(shù)據(jù)存儲和可訪問性：云提供充足的存儲空間，可容納從傳感器收集的數(shù)據(jù)。其確保可訪問性和可擴(kuò)展性，不受限制地容納不斷增長的數(shù)據(jù)量。
• 高級分析和模式識別：云利用機(jī)器學(xué)習(xí)和預(yù)測分析，從歷史數(shù)據(jù)中提取模式和趨勢。其可以觀察細(xì)微的異常情況，預(yù)測即將發(fā)生的故障并指導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)主動維護(hù)。
• 可視化和決策支持：云通過將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為直觀的可視化，為利益相關(guān)者提供可行的見解。這些視覺提示有助于迅速決策，確保及時干預(yù)。
• 協(xié)作和可擴(kuò)展性：云的協(xié)作工作促進(jìn)了團(tuán)隊之間的見解交流，而不受地理分布的影響。其可擴(kuò)展性確保物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施可以隨著運營范圍的不斷擴(kuò)大而發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測維護(hù)常見問題解答

問：什么是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測性維護(hù)?

答：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測性維護(hù)是一種利用物聯(lián)網(wǎng)(IoT)從工業(yè)設(shè)備上連接的傳感器和設(shè)備收集實時數(shù)據(jù)的策略。然后使用高級分析和機(jī)器學(xué)習(xí)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以在潛在的設(shè)備故障發(fā)生之前進(jìn)行預(yù)測。這種主動方法增強(qiáng)了維護(hù)實踐，減少了停機(jī)時間，并提高了運營效率。

問：基于物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)測維護(hù)的架構(gòu)是怎樣的?

基于物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)測性維護(hù)的架構(gòu)通常包括以下幾個部分:

• 傳感器和數(shù)據(jù)收集
• 通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)傳輸數(shù)據(jù)
• 數(shù)據(jù)存儲和處理
• 分析和預(yù)測
• 警報和通知
• 維護(hù)措施

問：啟動基于物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)測性維護(hù)有哪些步驟?

答：啟動基于物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)測性維護(hù)計劃包括幾個關(guān)鍵步驟:

• 識別設(shè)備：選擇想要使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)控和維護(hù)的設(shè)備。
• 傳感器部署：在選定的設(shè)備上安裝正確的傳感器，以收集相關(guān)數(shù)據(jù)。
• 數(shù)據(jù)集成：建立數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施來收集、存儲傳感器數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)街醒肫脚_。
• 數(shù)據(jù)分析：實施分析來處理和分析收集的數(shù)據(jù)，識別模式和異常情況。
• 算法開發(fā)：開發(fā)或選擇機(jī)器學(xué)習(xí)算法，以根據(jù)數(shù)據(jù)模式預(yù)測設(shè)備故障。
• 警報系統(tǒng)：實現(xiàn)在檢測到潛在故障時發(fā)送警報和通知的系統(tǒng)。
• 維護(hù)計劃：使用物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測洞察力來主動計劃和安排維護(hù)活動。