ケーブルの予知保全について

予知保全では、故障前に部品を交換し、予期せぬダウンタイムを回避することができます。しかし、ケーブルの経年劣化を測定し、故障の時期を予測できるのでしょうか? LAPPは、ケーブル変更の必要がないイーサネットケーブル用のソリューションを開発しました。

LAPP予知ボックス

LAPPの予知保全ボックスは、LAPP試験センターで開発・改良されています。

予知保全は、工場でのデジタル化における最も重要な利点です。

部品が故障し、機械の動作が停止した後に初めて交換する「対応型保全」、また は、使用できる部品を交換する「予防保全」があります。予知保全は、部品の実際 の経年劣化を示すセンサーデータに基づいています。

予知保全の実装方法は、接続システムにも関連します。通常ケーブルが何年間も 使用できる場合でも、特に要件の厳しいアプリケーションでは、ケーブル劣化の可 能性を無視することはできません。 ケーブル接続は軽視してはなりません。低コストと思われるケーブルから、生産全 体に大きく影響を与える問題が発生することもあります。

「こうした理由から、ケーブルが損傷する前に警告を発するソリューションを提供 したいと考えました」と LAPP の製品開発および管理責任者である Guido Ege 氏は述 べます。

 

イーサネットケーブルへの注目

イーサネットケーブルは、特にケーブルチェーンに配線されている場合、そのサ イクル動作と高周波特性により、固定ケーブルよりも故障しやすい傾向がありま す。例えば、シールドが破損すると、EMC 干渉が増加します。電線の撚り線が切れると、減衰量が増加し、データ転送速度が低下します。また撚り線が破損すると、通 信が完全に遮断されます。

そのため Guido Ege のチームは、イーサネットケーブルに特化し、イーサネット ケーブルの予知保全ソリューションを開発しました。ケーブルの残存寿命を予測 し、機械動作の中断を最小限に抑える方法で交換を計画できるようにすることが目 的です。そのためにデータケーブルの伝送特性を監視し、特性の変化から予想され る耐用年数を計算します。つまり、工場の「スマート化」を支援したいと考えています。そのためには、予知保全は非常に重要となります

LAPP のソリューション

条件としては、ケーブルを交換せず、また、新たなケーブルを追加配線せずに測 定方法を開発することでした。それは、従来通りのコンフィグレーションのままと し、標準のイーサネットケーブル+RJ45 または、M12 などのコネクタを使用しま す。これには、既存のシステムを改良できるといった利点があります。

測定は、PMBX「予知監視ボックス」 (Predictive Monitoring Box)で行われま す。PMBX には 2 つのイーサネットポートがあり、監視対象のイーサネットケーブル の先端に挿入するだけです。データは、PMBX のイーサネットポート間で、遅延なく 透過的に送信されます。接続された PLC からは PMBX は単なる経由地点であるため、 データ通信には影響もありません。したがって、PLC ソフトウェアに変更を加える必 要がないので、既存のシステムにも最適です。

LAPPの予測指標

LAPP の予測指標は、最大 4 つの故障診断の伝送関連パラメータに基づいておいま す。いくつかの変数を測定することで、妥当性も確認できます。これにより、測定 値を誤って診断することを最小限に抑えることが可能です。予知保全システムは、 ディープラーニング(深層学習)アプローチを使用しています。LAPP のケーブルチ ェーン用ケーブルの場合、数百万の測定値が社内の試験センターに収集され、数学 的アルゴリズムを使用して分析されます。開発段階では LAPP は、PC 上でローカルに データを分析していましたが、顧客アプリケーションによっては後からクラウド上で行うことも可能です。

LAPP によるデータケーブル用予知保全システムの機能

LAPPの予知監視保全システムボックス(Predictive Monitoring Maintenance System Box)

LAPPの予知監視保全システムボックス(Predictive Monitoring Maintenance System Box)は、監視対象の ケーブルに挿入するだけで、接続されている PLCには影響を与えません。本機能は、伝送品質の測定、過去の測定データとの比較、残存寿命の計算、保全担当者へ情報伝達を行います。


LAPPの予知保全ボックス( PMBx)についての動画はこちらをご覧ください。

使用可能なデータの量が多いほど、予測の精度が上がります。システムは自己学 習型です。LAPP 独自の試験センターでデータを数週間収集した後、数時間から数日 前にケーブル故障の予測が通知されます。ケーブルの故障が予測可能であれば、ケ ーブルの交換を事前に計画することができます。保守技術者の確保も予備品も準備 でき、例えば機械設備の更新やメンテナンス期間に交換を予定できます。 ハノーバーメッセ 2019 にて、LAPP は futureLab で新しい予知保全システムを発表しました。「私たちは現在、多くの関係者や予知保全システムを試験的に利用してみたいという顧客と商談しており、LAPP のソリューションを特定のアプリケーショ ンに統合し、顧客に合わせて調整していきたいと考えております」と Guido Edge 氏は語ります。「次の段階では、適切なビジネスモデルを開発する予定です」

LAPP の成功の鍵は、特に新しいイノベーションプロセスである「未来のためのイ ノベーション(Innovation for Future)」にあります。弊社は従来のステージゲー ト法が適していない破壊的なラディカルイノベーションの実現を目指しています。「未来のためのイノベーション」には、3 つの必要不可欠な条件があります。技術的 なソリューションを持っていること、少なくとも1つの潜在顧客と話し合いをすること、そしてビジネスモデルキャンパスが埋まっていること、これら3つです。 Guido Ege 氏は、LAPP が「未来のためのイノベーション」によって大いに変化し、 製品ベースからシステムソリューションを提供する会社へ発展していくことに前向 きな姿勢を示しています。「『未来のためのイノベーション』によって、これが実 現可能になるでしょう」

PMBX の開発担当チームは、LAPP社内のイノベーション賞である Eddie Lapp 賞を受賞しました。「まさしくイノベーションとインダストリー4.0 を体現したプロジェ クトです」と、製品管理産業データ通信の責任者である Ralf Moebusは語っていま す。