Sistema Ciber-Fisico basado en Industrial Internet of Things (IIot) para el mantenimiento predictivo de equipos críticos.

Tecnología

La tecnología corresponde a un sistema Cyber-fisico de monitoreo de condiciones basado en una arquitectura de Edge Sensors IIoT, los cuales podrán realizar el diagnóstico y pronóstico de cualquier tipo de maquinaria critica. Los algoritmos incorporados al sistema podrán detectar y diferenciar las fallas por degradación de las fallas aleatorias y/o de las provocadas por los operarios. Esto debido a que cuentan con una pluralidad de sensores, los que miden las variables que caracterizan fallas de una amplia variedad de maquinarias, dentro de estas variables se encuentran vibraciones, temperatura, humedad, presión ambiental, ruido audible, corriente y voltaje. Los sensores evolutivos consisten en un módulo embebido en resina con un grado de empaquetamiento IP66, sistema de comunicación inalámbrico y un firmware que evalúa de forma colectiva (con otros sensores) su desempeño. Los sensores están interconectados a través de Gateway IoT, el cual realizará la intercomunicación y entregará los algoritmos de diagnósticos y pronósticos más representativo de una maquina o de una serie de ellas. La arquitectura propuesta iniciara su monitoreo con algoritmos entrenados bajos modelos de simulación a través de métodos finitos o discretos, lo que reduce considerablemente el tiempo de calibración de los algoritmos a una tarea específica.

Qué problema resuelve esta capacidad

En industrias estratégicas como la minería y construcción, se caracterizan por utilizar maquinaria critica (estacionaria o no estacionaria) la cuales se tienen un alto impacto en la productividad de los procesos industriales. Las fallas imprevistas consumen un 30% de los recursos que se asignan al mantenimiento, por lo que es crucial el desarrollo de sistemas de diagnóstico y pronósticos en tiempo real del estado de salud de los equipos críticos que apunten a aumentar el _Remaining Useful Life_ (RUL) y el _Overall Equipment Effectiveness_ (OEE). Las maquinarias criticas varían mucho en su funcionamiento como también en sus fabricantes. En la industria de la construcción los equipos críticos están asociados a maquinarias no estacionarias tales como Bulldozer y Retroexcavadoras. En la industria minera estas suelen ser maquinarias estacionarias como correas transportadoras, chancadores, harneros y palas. Las fallas aleatorias de una maquina en la industria minera tiene un costo que oscila entre $ USD100.000 y $ USD200.000 por hora. Actualmente existen una serie de soluciones de monitoreo especializados en cada uno de estos equipos, estas soluciones se encuentran desarrolladas en hardware como software y mayoritariamente son sistemas _Original Equipment Manufacturer_ (OEM), por lo que no son soluciones universales y son difíciles de interconectar en equipos de distintos fabricantes. Ciertas soluciones del tipo _Original Technology Manufacturer_ (OTM), siguen siendo para ciertos equipos específicos, se requiere tiempos prolongados en planta para sintonizar la solución a maquinaria, la interconexión entre equipos de distintos fabricantes es sencilla. Estas soluciones están mayoritariamente en un nivel TRL 5 – TRL 7.

Cuáles son las ventajas competitivas de esta capacidad

El sistema Cyber-fisico se basa en una arquitectura Edge Sensors IIoT de diseño propio, los que tienen las siguientes características: (i) El diagnostico se realiza en tiempo real, con procesos verdaderamente automáticos, no hay humanos involucrados. Es decir, no se basa en diagnósticos manuales realizados por un equipo de expertos. (ii) Detección y notificación de defectos detallados y precisos. (iii) Compatible con cualquier maquina electromecánica (OTM). (iv) Implementación no invasiva, no afecta garantías de equipos debido a su arquitectura de hardware _Pick &Drop _y sistema de comunicación inalámbrica Low Energy. (v) De fácil escalabilidad, ya que no requiere estudios de implementaciones I+D costosas para cada tipo específico de maquinaria. (vi) Monitoreo de líneas de procesos que se componen por una variedad de diferentes maquinas, las que pueden funcionar de forma estacionario o no estacionaria. (vii) El carácter “inteligente” de sistema Cyber-Fisico permite que los algoritmos de diagnóstico y pronósticos tienen como objetivo disminuir al máximo el tiempo de “aprendizaje”. Por otro lado, el diseño electrónico y firmware de los sensores IIoT se pretende proteger con propiedad intelectual, actualmente se está trabajando en una solicitud de patente. También se evalúa el registro de software para proteger los algoritmos desarrollados como también un registro de marca.

Qué más deberías saber sobre esta capacidad

TRL 4

Contacto
Pablo Esteban Aqueveque Navarro Investigador / Responsable

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