مانیتورینگ تجهیزات صنعتی راهکاری برای مشاهده و مدیریت متمرکز وضعیت تجهیزات و فرایندهاست. وقتی تعداد تجهیزات یک مجموعه زیاد میشود، بررسی وضعیت آنها بهصورت دستی دیگر همیشه ساده و قابلاعتماد نیست. ممکن است یک دستگاه در نقطهای دور از محل حضور اپراتور دچار تغییر وضعیت شود یا یکی از پارامترهای مهم آن از محدوده معمول خارج شود و مشکل زمانی شناسایی شود که پیامدهای جدیتری ایجاد کرده باشد. در یک سیستم مانیتورینگ، اطلاعات مورد نیاز از تجهیزات دریافت و در یک محیط نرمافزاری نمایش داده میشود تا کاربران بتوانند وضعیت تجهیزات را سریعتر بررسی کرده و در صورت بروز شرایط غیرعادی، بهموقع از آن مطلع شوند.
اما مانیتورینگ فقط به نمایش چند عدد روی یک صفحه محدود نیست. وقتی دادههای تجهیزات در طول زمان ثبت و قابل بررسی باشند، میتوان از آنها برای شناخت بهتر وضعیت تجهیزات، تشخیص تغییرات و تصمیمگیری آگاهانهتر استفاده کرد.
مانیتورینگ تجهیزات صنعتی چیست؟
به زبان ساده، مانیتورینگ تجهیزات صنعتی یعنی جمعآوری و مشاهده اطلاعات مربوط به وضعیت تجهیزات و فرایندها از یک محل متمرکز. در یک مجموعه صنعتی ممکن است اطلاعات مورد نیاز از دستگاهها، سنسورها، کنترلرها یا تجهیزات مختلف دریافت شود. سیستم مانیتورینگ این اطلاعات را جمعآوری کرده و به شکلی قابل فهم در اختیار کاربر قرار میدهد.
بسته به نوع پروژه، این اطلاعات میتواند شامل مواردی مانند موارد زیر باشد:
- دما و رطوبت
- جریان و ولتاژ
- وضعیت روشن یا خاموش بودن تجهیزات
- وضعیت ورودی و خروجیها
- مقادیر ثبتشده توسط تجهیزات و کنترلرها
- هشدارها و رخدادهای مهم
- تغییرات پارامترهای عملیاتی در طول زمان
هدف این است که کاربر برای اطلاع از وضعیت تجهیزات، وابستگی کمتری به بررسی حضوری و دستی داشته باشد.
چرا مانیتورینگ تجهیزات صنعتی اهمیت دارد؟
در بسیاری از محیطها، مشکل اصلی نبود اطلاعات نیست؛ بلکه دسترسی نداشتن به اطلاعات در زمان مناسب است.
فرض کنید یک پارامتر مهم بهتدریج از محدوده معمول خود خارج میشود. اگر این تغییر فقط هنگام بازدید دورهای مشاهده شود، ممکن است فرصت واکنش مناسب از دست رفته باشد. یک سیستم مانیتورینگ میتواند با جمعآوری مستمر اطلاعات، شرایط را سریعتر در اختیار کاربر قرار دهد.
مهمترین مزایای این رویکرد عبارتاند از:
کاهش وابستگی به بررسی دستی
کاربر میتواند اطلاعات تجهیزات را از یک محیط متمرکز مشاهده کند و نیاز به بررسی مداوم همه تجهیزات کاهش پیدا کند.
تشخیص سریعتر تغییرات
وقتی اطلاعات بهصورت مستمر دریافت میشوند، تغییرات مهم میتوانند زودتر شناسایی شوند.
دسترسی بهتر به اطلاعات
بهجای اینکه اطلاعات در چند تجهیز یا محل مختلف پراکنده باشد، میتوان آنها را در یک محیط واحد مشاهده کرد.
تصمیمگیری بر اساس داده
اطلاعات ثبتشده فقط برای مشاهده وضعیت فعلی نیستند. بررسی دادههای گذشته میتواند به شناسایی روندها و الگوهای غیرعادی نیز کمک کند.
مانیتورینگ تجهیزات صنعتی چگونه کار میکند؟
اگر بخواهیم فرایند را بدون ورود به جزئیات پیچیده فنی توضیح دهیم، یک سیستم مانیتورینگ معمولاً از چند مرحله تشکیل میشود:
تجهیزات → جمعآوری اطلاعات → انتقال داده → نرمافزار مانیتورینگ → نمایش، ثبت و هشدار
در مرحله اول، تجهیزات و سنسورها اطلاعات مربوط به وضعیت خود را تولید میکنند.
سپس این اطلاعات از طریق زیرساخت ارتباطی مناسب به سیستم مانیتورینگ منتقل میشوند. نرمافزار اطلاعات را دریافت و پردازش کرده و آنها را در قالب داشبورد، نمودار، وضعیت تجهیز یا هشدار در اختیار کاربر قرار میدهد.
نوع تجهیزات، فاصله، زیرساخت موجود و نیازهای پروژه تعیین میکنند که چه روش ارتباطی برای انتقال اطلاعات مناسبتر باشد. به همین دلیل، یک سیستم مانیتورینگ موفق الزاماً به معنی استفاده از یک فناوری یا پروتکل مشخص نیست؛ معماری باید متناسب با تجهیزات و شرایط واقعی محیط انتخاب شود.
چه اطلاعاتی را میتوان در مانیتورینگ تجهیزات مشاهده کرد؟
یکی از مزیتهای مانیتورینگ این است که اطلاعات مورد نیاز را میتوان متناسب با نوع تجهیز و هدف پروژه تعریف کرد. برای مثال، در یک محیط صنعتی ممکن است تمرکز روی پارامترهای الکتریکی باشد:
- جریان
- ولتاژ
- توان
- وضعیت روشن یا خاموش بودن
در محیط دیگر، شرایط محیطی اهمیت بیشتری داشته باشد:
در برخی کاربردها نیز اطلاعات خود تجهیزات و کنترلرها اهمیت دارند؛ برای مثال وضعیت عملکرد یک دستگاه، مقدار یک پارامتر فرایندی یا اطلاعاتی که در PLC ثبت میشود. بنابراین، مانیتورینگ تجهیزات صنعتی یک مفهوم ثابت برای همه پروژهها نیست و میتواند بر اساس نیاز هر محیط طراحی شود.
نقش سنسورها، PLC و تجهیزات ارتباطی در مانیتورینگ چیست؟
برای مخاطبی که با مفاهیم IT و اتوماسیون صنعتی آشنایی زیادی ندارد، تفاوت این اجزا ممکن است کمی گیجکننده باشد.
بهطور ساده میتوان گفت:
سنسور شرایط فیزیکی یا محیطی را اندازهگیری میکند؛ مثلاً دما یا جریان. PLC یک کنترلر صنعتی است که میتواند اطلاعات ورودی را دریافت و بر اساس منطق تعریفشده، تجهیزات را کنترل کند. تجهیزات ارتباطی نیز وظیفه انتقال اطلاعات میان تجهیزات و سیستمهای دیگر را بر عهده دارند. در نهایت، نرمافزار مانیتورینگ اطلاعات دریافتشده را در اختیار کاربر قرار میدهد. بنابراین این اجزا رقیب یکدیگر نیستند؛ هرکدام بخشی از مسیر تبدیل وضعیت واقعی تجهیزات به اطلاعات قابل استفاده را تشکیل میدهند.
آیا مانیتورینگ فقط برای تجهیزات جدید کاربرد دارد؟
خیر. یکی از چالشهای رایج در پروژههای مانیتورینگ این است که بسیاری از مجموعهها از تجهیزات قدیمی نیز استفاده میکنند.
تعویض تمام تجهیزات موجود فقط برای اضافه کردن قابلیت مانیتورینگ همیشه منطقی نیست. در بسیاری از پروژهها میتوان با استفاده از تجهیزات ارتباطی مناسب، اطلاعات تجهیزات موجود را به زیرساخت جدید منتقل کرد. برای مثال، اگر تجهیزی از یک رابط ارتباطی صنعتی استفاده کند اما سیستم مانیتورینگ بر بستر شبکه قرار داشته باشد، میتوان از راهکارهای ارتباطی مناسب برای ایجاد ارتباط میان این دو بخش استفاده کرد.
البته امکانپذیری و روش انجام این کار به نوع تجهیز، رابط ارتباطی، پروتکل، ساختار شبکه و نیازهای پروژه بستگی دارد. نکته مهم این است که هوشمندسازی یک مجموعه لزوماً به معنی کنار گذاشتن تمام تجهیزات فعلی نیست.
هشدارها چه نقشی در سیستم مانیتورینگ دارند؟
اگر قرار باشد کاربر دائماً داشبورد را بررسی کند تا متوجه هر تغییر شود، بخشی از مزیت مانیتورینگ از بین میرود. اینجاست که هشدارها اهمیت پیدا میکنند. برای مثال میتوان شرایطی مانند موارد زیر را برای ایجاد هشدار در نظر گرفت:
افزایش دما از یک مقدار مشخص- افزایش جریان
- قطع شدن یک تجهیز
- تغییر وضعیت غیرمنتظره
- ایجاد یک رخداد مشخص
- خروج یک پارامتر از محدوده تعیینشده
در این حالت، سیستم میتواند کاربر را از یک وضعیت مهم مطلع کند تا بررسی و اقدام لازم سریعتر انجام شود.
البته هر تغییر کوچکی نباید الزاماً به هشدار تبدیل شود. تعریف درست Threshold و اولویتبندی رخدادها اهمیت زیادی دارد؛ در غیر این صورت، تعداد زیاد هشدارها میتواند باعث شود موارد مهم در میان اعلانهای غیرضروری گم شوند.
تفاوت مانیتورینگ لحظهای با بررسی اطلاعات در زمانهای مختلف چیست؟
مانیتورینگ لحظهای به کاربر کمک میکند بداند اکنون چه اتفاقی در حال رخ دادن است. اما اطلاعات ثبتشده در طول زمان پاسخ سؤال دیگری را میدهند:
چه چیزی در گذشته اتفاق افتاده و آیا روند خاصی در حال شکلگیری است؟
برای مثال، اگر دمای یک تجهیز امروز کمی بالاتر از روزهای گذشته باشد، مشاهده یک مقدار بهتنهایی شاید اطلاعات زیادی ندهد. اما بررسی روند دما در یک بازه زمانی میتواند تغییر تدریجی شرایط را آشکار کند. به همین دلیل، یک سیستم مانیتورینگ کاربردی بهتر است فقط به نمایش وضعیت فعلی محدود نشود و امکان بررسی سوابق و روند تغییرات را نیز فراهم کند. این دادهها میتوانند در کنار اطلاعات عملیاتی برای تصمیمگیریهای فنی و مدیریتی مورد استفاده قرار بگیرند.
IoT چه نقشی در مانیتورینگ تجهیزات دارد؟
این همان نقطهای است که IoT میتواند نقش مهمی پیدا کند.
در یک رویکرد مبتنی بر IoT، تجهیزات و سنسورها میتوانند اطلاعات را تولید و از طریق شبکه به سیستمهای دیگر منتقل کنند. این اطلاعات میتوانند برای مانیتورینگ، ایجاد هشدار، ثبت سوابق و تحلیل وضعیت مورد استفاده قرار بگیرند. اما IoT را نباید فقط به نصب سنسور محدود کرد.
ارزش اصلی زمانی ایجاد میشود که اطلاعات تولیدشده بتوانند به یک فرایند مشخص متصل شوند:
اندازهگیری → انتقال داده → مشاهده → هشدار → تصمیمگیری
در برخی کاربردهای صنعتی، این زنجیره میتواند یک مرحله دیگر نیز داشته باشد:
اندازهگیری → انتقال داده → مانیتورینگ → تصمیم → فرمان
این رویکرد میتواند ارتباط میان تجهیزات فیزیکی، زیرساخت ارتباطی و نرمافزار را یکپارچهتر کند.
آیا مانیتورینگ میتواند به کنترل تجهیزات هم متصل شود؟
بسته به معماری سیستم، پاسخ میتواند مثبت باشد.
مانیتورینگ معمولاً بر دریافت و مشاهده اطلاعات تمرکز دارد، اما در برخی پروژهها لازم است کاربر علاوه بر مشاهده وضعیت، بتواند فرمان مشخصی را نیز به تجهیزات ارسال کند. برای مثال، ممکن است یک سیستم علاوه بر نمایش وضعیت تجهیز، امکان تغییر یک پارامتر یا ارسال فرمانی مشخص را نیز در اختیار کاربر قرار دهد.
در چنین شرایطی، ارتباط میان نرمافزار و تجهیزات دوطرفه میشود. با این حال، قابلیت کنترل باید با توجه به نوع فرایند، سطح دسترسی کاربران، الزامات ایمنی و معماری کنترلی پروژه طراحی شود. همه تجهیزات یا همه کاربردها برای کنترل از راه دور مناسب نیستند.
مانیتورینگ تجهیزات صنعتی برای چه مجموعههایی کاربرد دارد؟
مانیتورینگ میتواند برای مجموعههایی مفید باشد که تعداد قابلتوجهی تجهیز دارند یا نیاز دارند وضعیت تجهیزات را بدون بررسی مداوم حضوری دنبال کنند.
برخی نمونهها عبارتاند از:
- کارخانهها و محیطهای صنعتی
- خطوط تولید
- اتاقهای تجهیزات و زیرساختهای فنی
- انبارها و محیطهای نگهداری
- تجهیزات پراکنده در نقاط مختلف
- سیستمهای اتوماسیون صنعتی
- زیرساختهایی که نیاز به پایش شرایط محیطی دارند
نوع اطلاعات و روش پیادهسازی در هرکدام از این محیطها متفاوت است. به همین دلیل، بهتر است قبل از انتخاب تجهیزات یا نرمافزار، ابتدا مشخص شود چه چیزی قرار است پایش شود و این اطلاعات قرار است چه کمکی به فرایند کاری مجموعه کنند.
سامانه مانیتورینگ سپهر چگونه از این فرایند پشتیبانی میکند؟
سامانه مانیتورینگ سپهر برای ایجاد دید متمرکز نسبت به وضعیت تجهیزات، زیرساختها و پارامترهای محیطی طراحی شده است.
در بهروزرسانیهای اخیر این سامانه، قابلیتهایی مانند دریافت اطلاعات از PLC و ارسال فرمان به تجهیزات نیز مورد توجه قرار گرفته است. این قابلیت در کنار ارتباط با تجهیزات و سنسورها، امکان حرکت از یک سیستم صرفاً مشاهدهای به سمت مانیتورینگ تعاملیتر را فراهم میکند. از طرف دیگر، پشتیبانی از ارتباطات و تجهیزات مختلف باعث میشود بتوان متناسب با ساختار هر پروژه، اطلاعات مورد نیاز را از منابع مختلف دریافت و در محیط مانیتورینگ متمرکز کرد.
در نهایت، هدف از چنین سیستمی فقط جمعآوری داده نیست؛ داده باید بتواند به اطلاع، هشدار و تصمیم بهتر تبدیل شود.
جمعبندی
مانیتورینگ تجهیزات صنعتی راهی برای ایجاد دید متمرکز نسبت به وضعیت تجهیزات و فرایندهاست. این سیستم میتواند اطلاعات را از سنسورها، PLCها و تجهیزات مختلف دریافت کند و در قالب داشبورد، سوابق، نمودار و هشدار در اختیار کاربر قرار دهد.
اهمیت نرمافزار مانیتورینگ زمانی بیشتر میشود که تعداد تجهیزات افزایش پیدا کند، دسترسی به آنها دشوار باشد یا واکنش سریع به تغییرات اهمیت داشته باشد. در کنار آن، فناوری IoT میتواند ارتباط میان تجهیزات، داده و نرمافزار را گستردهتر کند و در کاربردهای مناسب، مسیر را از مشاهده وضعیت به تصمیمگیری و اقدام نزدیکتر کند.
بنابراین برای انتخاب یک سیستم مانیتورینگ مناسب، بهتر است قبل از توجه به نام فناوریها و تجهیزات، ابتدا این سؤال را پاسخ دهیم: کدام اطلاعات برای ما مهم است، چه زمانی به آنها نیاز داریم و قرار است با دیدن این اطلاعات چه تصمیمی بگیریم؟
