Yhteistyöhön perustuva innovointi: Airius LTE-M langattomien värähtelyantureiden avulla

Me SPM:ssä olemme ratkaisukeskeisiä. Kehitystyömme syntyy aidosta intohimosta ratkaista ongelmia, ja merkittävä osa siitä tehdään yhteistyössä asiakkaidemme kanssa. Usein kyse on uusista ohjelmistotoiminnoista, mutta joskus tuloksena on myös tuotevalikoimamme laajennus. Näin kävi langattoman tärinäanturimme Airius LTE-M:n kohdalla, joka kehitettiin pitkäaikaisen asiakkaamme, ruotsalaisen metsäyhtiön Södra Cellin aloitteesta. Istuimme alas keskustelemaan Södra Cellin teknologiakehitysjohtajan Thomas Håkanssonin kanssa, joka lähestyi meitä vuonna 2019 visioineen digitalisointiteknologioiden hyödyntämisestä yrityksen tuotantomäärien kasvattamiseksi.

Koska Södra Cell on vakuuttunut siitä, että ihmisten ja teknologian välinen vuorovaikutus on avain tuottavuuden ja kustannustehokkuuden lisäämiseen, se on lähtenyt matkalle hyödyntääkseen ja kehittääkseen uutta teknologiaa ja ottaakseen samalla käyttöön uusia työmenetelmiä digitalisaation vaikutusten hyödyntämiseksi. Osa tätä työtä on pyrkimys entistä faktapohjaisempaan, tietoon perustuvaan kunnossapitotoimintaan.

Reittipohjainen mittaus tuhansissa mittauspisteissä kussakin kolmessa sellutehtaassa oli aikaa vievä tehtävä Södra Cellin kunnossapitoinsinööreille. Samaan aikaan - koneiden lukumäärän vuoksi - mittauksia ei suoritettu riittävän usein, jotta kaikki mahdolliset koneongelmat olisi voitu havaita, eikä niistä saatu riittävästi tietoa luotettavaa päätöksentekoa varten.

Tästä tuli lähtökohta ajatukselle korvata manuaalinen mittaus automaattisella tiedonkeruulla, joka helpottaisi kunnossapitoinsinöörien työtä ja tarjoaisi entistä enemmän koneen kuntotietoja kunnossapitopäätösten perustaksi. Online-valvontalaitteet, joihin liittyy huomattava määrä kaapelointia, eivät olleet tarkoituksenmukainen ratkaisu, koska kyseiset koneet ovat hajallaan suurilla tehdasalueilla. Koneet eivät myöskään ole kriittisimpiä, eivätkä ne näin ollen vaadi jatkuvaa valvontaa. Parhaaksi vaihtoehdoksi osoittautuivat näin ollen langattomalla tiedonsiirrolla varustetut mittauslaitteet.

Toimittajien saattaminen yhteen molemminpuolisen hyödyn saamiseksi

Tällainen ratkaisu edellyttäisi koko laitoksen laajuisia, turvallisia langattomia verkkoviestintämahdollisuuksia. Laajojen tehdasalueiden vuoksi omien Wi-Fi-verkkojen rakentaminen ei kuitenkaan ollut mahdollista. Ruotsalaisella teleoperaattorilla Telialla oli kuitenkin jo matkapuhelinverkon tukiasemia asennettuna kaikkiin kolmeen tehtaaseen. Södra Cell halusi siksi selvittää, voisiko langaton tärinäanturi käyttää tiedonsiirtoon matkaviestintää, ja otti yhteyttä Teliaan ja SPM:ään.

"Yhteistyö ruotsalaisen kunnonvalvontatoimittajan kanssa, joka on sekä tarpeeksi suuri että tarpeeksi pieni kuunnellakseen asiakkaan ideoita, on meille suuri etu. Samoin se, että langattoman viestintäverkon käyttövastuu on operaattorilla", Håkansson sanoo. "Emme halunneet kehittää ratkaisua itse, vaan asettaa vaatimukset ja saada mahdollisuuden testata tuotetta. Tässä hyödyimme SPM:n osaamisesta sekä antureiden valmistuksessa että toiminnassa ja Telian osaamisesta radiotekniikassa", hän jatkoi.

Vuoden 2019 lopussa tehtiin päätös yhteisestä kehitystyöstä Airius langattoman tärinäanturin uudesta versiosta, joka käyttäisi Telian olemassa olevaa infrastruktuuria kullakin sellutehtaalla LTE-M:n kautta tapahtuvaan viestintään. Vajaa kaksi vuotta myöhemmin ensimmäiset sarjatuotetut anturit asennettiin. Kyseessä oli tuolloin ensimmäinen markkinoille tullut langaton tärinäanturi, jossa oli LTE-M-viestintä.

LTE-M - joustava valinta IoT-yhteyksiin

Södra Cell valitsi NB-IOT- ja LTE-M-radiotekniikkastandardien väliltä LTE-M:n - vankka valinta joustavaan ja tulevaisuudenkestävään IoT-yhteyteen. Etuihin kuuluvat kyky lähettää pelkkien skalaaristen arvojen lisäksi spektri- ja aikasignaaleja jokaisessa lähetyksessä, alhainen viive ja mahdollisuus päivittää anturien laiteohjelmia etänä.

Valitulla tekniikalla on kuitenkin haittansa. Jossain määrin LTE-M:n nopeampi siirtokapasiteetti heikentää akun kestoa. Halutun neljän-viiden vuoden akkukeston saavuttaminen edellyttää riittäviä RSSI-arvoja (vastaanotetun signaalin voimakkuus) ja tiettyä lämpötila-aluetta.

"Teknologia toimii; tämänhetkinen haaste on signaalin voimakkuus ja akun kesto. Emme voi tehdä mitään sille, että ympäristön lämpötila vaikuttaa ulkotiloihin asennettujen antureiden paristojen kestoon. Toinen syy akun tyhjenemiseen on se, että paikallisista tukiasemista huolimatta signaalin voimakkuus on ongelma joillakin laitosalueilla. Tätä tarkastellaan nyt uudelleen ja täydennetään kattavuuden parantamiseksi", Thomas Håkansson sanoo.

Tiedonkeruun virtaviivaistaminen tuotoksen lisäämiseksi

Langattoman tärinäanturin kehittämisen yleisenä tavoitteena oli parantaa koneiden käytettävyyttä ja siten lisätä tuotantoa - alan jatkuva pyrkimys. Södra Cellin Airius-tärinäantureihin tekemää investointia punnitaan rikkoutumistapauksissa syntyviä kustannuksia ja manuaalisen mittauksen aikakustannuksia vastaan.

Langattomien antureiden avulla mittaukset tehdään tällä hetkellä kerran päivässä, mikä mahdollistaa koneen vikojen havaitsemisen varhaisessa vaiheessa ja siten mahdollisuuden suunnitella ja toteuttaa huolto ennen vian syntymistä. Tällä tavoin Södra Cell sai aikaan yli 4 000 tonnin tuotannonlisäyksen jo ensimmäisenä vuonna.

Airius-tunnistimet on asennettu vähemmän tuotantokriittisiin pyöriviin laitteisiin, kuten ruuveihin ja pumppuihin, ja ne täydentävät online-seurantaa, jolla saadaan enemmän mittaustietoa kriittisistä koneista.

Thomas Håkansson sanoi:Håskansson: "Käytämme langattomia antureita ikään kuin kalaverkkona. Sen avulla voimme havaita kehittymässä olevia ongelmia, jotka voimme vahvistaa käsilaitteilla tehtävillä lisämittauksilla. Etuna on se, että saamme enemmän mittaustietoa ja vältämme samalla sitä, että henkilökuntamme tarvitsee olla pyörivien koneiden lähellä". Se on työympäristöön liittyvä ongelma. Huonona puolena saattaa olla se, että mittauksia ei täydennetä ihmisen aisteilla - näkö, kuulo, haju jne., jotka voivat auttaa antamaan vihjeen siitä, vaikuttaako jokin asia normaalilta vai ei."

Södra Cellin tulevaisuuden visio on, että kaikki kohteet, joita ei valvota verkossa, ovat langattoman valvonnan piirissä, jolloin kunnossapito-osastot voivat keskittyä enemmän kohteisiin, joissa voi olla orastavia ongelmia. Pitkällä aikavälillä Södra Cell uskoo, että tämä mahdollistaa luotettavuuden parantamisen entisestään.

Uudet roolit ja yhteistoiminnallinen analyysi

Langattomien Airius-tunnistimien menestyksekkään kehittämisen ja käyttöönoton ansiosta Södra Cell on ottanut käyttöön kaksi uutta tehtävää tärinäanalyysiosaamista omaaville data-insinööreille.

Thomas Håkansson:"Hankkeen toteuttamisessa ei ole kyse vain teknologiasta. Digitalisaatiossa on kyse siitä, että teknologia ja ihmiset saadaan toimimaan yhdessä - siinä piilee potentiaali. Muuttuneet työmenetelmät ja roolijako ovat myös olleet meille matka."

Kukin tehdas mittaa edelleen manuaalisesti koneissa, joissa ei vielä ole Airius-tunnistimia. Kaksi uutta virkaa on varattu kaikkien kolmen tehtaan Airius-tärinälukemien analysointiin. Näin Södra Cell voi ottaa käyttöön samanlaisia työmenetelmiä kaikissa kolmessa tehtaassa, lisätä osaamista ja kehittää aluetta tärinäanalyysiosioon keskittymisen ansiosta. Uudet data-insinöörit auttavat kuitenkin myös muiden SPM-mittausjärjestelmien tietojen analysoinnissa, ja yksi tehtaista on siirtänyt online-mittausten analysoinnin kokonaan keskitetyn toiminnon tehtäväksi.

"Reittipohjainen mittaus on edelleen merkittävä osa rutiinejamme - kohteita on noin kaksitoista tuhatta. Noin kaksi tuhatta niistä on nyt varustettu Airius-tunnistimilla, joten edelleen on paljon kohteita, joita seurataan manuaalisella mittauksella. Pyrimme luomaan yhteistyötä, jossa reitityshenkilöstö osallistuu myös analyyseihin ja tutkimuksiin, jotta paikallinen tietämys voitaisiin yhdistää keskitetyn tärinäasiantuntemuksen kanssa. Pidemmällä aikavälillä, kun reittejä ei enää mitata, osa organisaatiorakenteesta saattaa muuttua - saatamme esimerkiksi tarvita enemmän ihmisiä työskentelemään analyysien parissa ja keskittymään enemmän tietointensiiviseen työhön", Thomas Håkansson sanoo. Hän jatkoi:"Olemme kulttuurisella matkalla, siirtymävaiheessa. Keskitetysti olemassa oleva osaaminen olisi hyödynnettävä täysimääräisesti. Emme kuitenkaan ole vielä siinä vaiheessa."

Toimittajayhteistyön onnistuminen

Digitalisaation ajama Airius LTE-M -kehityshanke on loistava esimerkki ruotsalaisten teollisuus- ja teknologiayritysten onnistuneesta yhteistyöstä.

Thomas Håkansson totesi: "Kaikki digitalisointihankkeet eivät lähde liikkeelle ja muutu toimiviksi ja käyttökelpoisiksi. Monet ideat ja hankkeet eivät koskaan pääse esimerkkien, proof-of-conceptien ja testauksen ohi. Tässä tapauksessa veimme ideamme seuraavaan vaiheeseen ja saimme sen toimimaan yhdessä Telian ja SPM:n kanssa, ja käytämme ratkaisua laajamittaisesti. Tämä tekee tästä kehitystyöstä erottuvan monien muiden joukosta. Uuden kokeileminen vaatii taloudellista voimaa ja tiettyä rohkeutta. Perustimme uusia työpaikkoja, muutimme työskentelytapojamme ja uskoimme tähän."

Tähän mennessä Södra Cell on asentanut ja kytkenyt noin kaksituhatta anturia, jotka on jaettu tasaisesti kolmen sellutehtaan kesken. Lisäksi on tilattu ja osittain toimitettu tuhat anturia.