杜克在其設(shè)施中確定了10,000多項(xiàng)資產(chǎn)，并計(jì)劃為這些設(shè)備資產(chǎn)添加超過(guò)30,000個(gè)傳感器，包括加速度計(jì)、溫度傳感器、油液分析傳感器、熱像儀和接近式探針。這些傳感器增加了振動(dòng)、軸承溫度和油壓監(jiān)測(cè)等功能，還可監(jiān)測(cè)變壓器、溶解氣體和發(fā)電機(jī)等其他資產(chǎn)的電磁特征。

據(jù)估計(jì)，該項(xiàng)75％的成本不在于軟件或傳感器，而在于將傳感器連接到數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)的布線上。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)遍布該公司的各種設(shè)施，可連接多達(dá)30或40個(gè)硬連接的傳感器。電纜必須從傳感器連接到本地?cái)?shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)；然后信號(hào)從NI數(shù)據(jù)采集設(shè)備無(wú)線傳輸?shù)蕉趴四茉吹姆?wù)器。

為了采集振動(dòng)信息，可能需要每秒捕捉10,000到 100,000個(gè)樣本，持續(xù)幾秒鐘，才能對(duì)機(jī)器狀況進(jìn)行充分的測(cè)量。此外，杜克能源公司使用現(xiàn)場(chǎng)工廠服務(wù)器的組合來(lái)管理這些龐大的數(shù)據(jù)。每個(gè)工廠都有自己的OSIsoft PI服務(wù)器，該服務(wù)器可采集、存儲(chǔ)和組織各種來(lái)源的數(shù)據(jù)。

這些服務(wù)器位于杜克的監(jiān)控和診斷中心，其中 Instep的Prism模式識(shí)別和預(yù)測(cè)軟件（用于機(jī)械解決方案）和GP Strategy的EtaPRO熱狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件可幫助識(shí)別與預(yù)期行為的偏差。在監(jiān)測(cè)診斷中心內(nèi)，這些軟件工具由一個(gè)由五名技術(shù)人員組成的團(tuán)隊(duì)使用。

技術(shù)人員通過(guò)一個(gè)報(bào)警儀表板來(lái)了解設(shè)備是否發(fā)生某些意外行為。這樣，他們就可以調(diào)查并篩選問(wèn)題，以確定是否是真正的異常情況以及是否需要進(jìn)一步調(diào)查。如果對(duì)異常進(jìn)行標(biāo)記，就會(huì)發(fā)送一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流程電子郵件來(lái)提醒相關(guān)的人員解決問(wèn)題; 并以圖形化方式向他們提供信息，指出偏差并提供初步診斷建議，以便操作員可以檢查機(jī)器。

這些信息會(huì)發(fā)送到EPRI的資產(chǎn)健康管理系統(tǒng)，并與基于真實(shí)設(shè)備數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間編制而成的特征數(shù)據(jù)庫(kù)（來(lái)自多個(gè)公司）中的所有已知故障進(jìn)行比較來(lái)識(shí)別問(wèn)題。然后EPRI通知杜克能源的專家進(jìn)入 NI InsightCM Data Explorer（一款旨在幫助工程師快速定位、檢查、分析和報(bào)告測(cè)量數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)軟件）進(jìn)行全面分析。

目前，杜克能源公司將其所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部服務(wù)器上，因?yàn)镮T部門目前不開(kāi)放使用云。迄今為止，杜克能源公司已能夠處理使用這種方法所采集的龐大數(shù)據(jù)量。

杜克能源取得的成效

截至2017年3月，已有近30個(gè)工廠通過(guò)Smart M＆D架構(gòu)部署和管理近2000個(gè)CompactRIO系統(tǒng)。在這些工廠內(nèi)，杜克能源公司借助自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集功能，讓分析師可以將80％的時(shí)間用于分析，而不是數(shù)據(jù)采集；因此，分析結(jié)果更加可靠。

一年內(nèi)，杜克能源公司的監(jiān)測(cè)和診斷中心平均每天使用Prism發(fā)布兩次通知；其中只有四分之一 警報(bào)需要采取糾正措施。這些警報(bào)為專家提供了依據(jù)，使其可以在成本最低的時(shí)候?qū)υO(shè)備進(jìn)行計(jì)劃和修理，例如，當(dāng)設(shè)備計(jì)劃進(jìn)行維護(hù)而停機(jī)或需求較少時(shí)。

這些機(jī)器能夠繼續(xù)運(yùn)行數(shù)周，使專家可以選擇成本最低的時(shí)候安排維修。舉個(gè)例子，盡管軸承存在故障，杜克能源公司仍然能夠保持發(fā)電機(jī)運(yùn)行三周，直至安排安全且適時(shí)的維修。

公司以前只能每年從數(shù)據(jù)點(diǎn)采集四個(gè)數(shù)據(jù)，而現(xiàn)在每五秒就能采集一次數(shù)據(jù)。并非所有的附加數(shù) 據(jù)都可以永久存儲(chǔ); 因此該公司通過(guò)管理協(xié)議來(lái) 決定什么時(shí)候丟棄哪些類型的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)更智能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

四年來(lái)，杜克能源公司由于避免了故障帶來(lái)的高昂成本，節(jié)省了高達(dá)130%的資金預(yù)算。該項(xiàng)目實(shí)施的第三年，杜克能源公司開(kāi)始看到回報(bào)顯著增加。該公司正在計(jì)算由于避免手動(dòng)采集數(shù)據(jù)而節(jié)省的勞動(dòng)力成本。由于系統(tǒng)會(huì)持續(xù)分析數(shù)據(jù)，因此可 大大減少操作員輪次，同時(shí)顯著提高數(shù)據(jù)采集頻率。數(shù)據(jù)不再是每個(gè)月采集一次; 而是每天采集數(shù)次，每周采集數(shù)TB的數(shù)據(jù)，從而可以在更頻繁且一致地發(fā)現(xiàn)和跟蹤問(wèn)題。

圖2：基于網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件

（圖片為NI InsightCM）

這一轉(zhuǎn)變提高了可靠性并降低了運(yùn)營(yíng)成本，可幫助管理人員滿足更高可靠性的需求，并通過(guò)提高分析能力來(lái)優(yōu)化工作效率。

挑戰(zhàn)

推出該解決方案必須克服許多挑戰(zhàn)。