기술자

Chris Murphy, Analog Devices 애플리케이션 엔지니어

이 기사에서는 MEMS 기술의 최근 발전으로 인해 가속도계 센서가 상태 기반 모니터링 응용 분야에서 압전 센서와 경쟁하면서 어떻게 최전선에 서게 되었는지 설명합니다. 또한 이 모든 것을 가능하게 하는 새로운 개발 플랫폼을 사용하는 방법에 대해서도 논의할 것입니다. 또 다른 기사에서는 이 개발 플랫폼을 지원하는 소프트웨어 프레임워크와 이를 널리 사용되는 데이터 분석 도구와 통합하여 기계 학습 예제를 개발하는 방법과 궁극적으로 다양한 자산에 배포할 수 있는 방법에 중점을 둘 것입니다.

상태 기반 모니터링(CbM)에는 센서를 사용하여 기계나 자산을 모니터링하여 현재 상태를 측정하는 작업이 포함됩니다. 예측 유지 관리(PdM)에는 향후 자산 유지 관리 주기 또는 오류를 예측하기 위한 CbM, 기계 학습, 분석 등의 기술이 결합되어 있습니다. 전 세계적으로 기계 상태 모니터링이 크게 성장할 것으로 예상됨에 따라 주요 추세를 알고 이해하는 것이 필수적입니다. 점점 더 많은 CbM 회사가 제품 제공을 차별화하기 위해 PdM으로 눈을 돌리고 있습니다. 유지 관리 및 시설 관리자는 이제 무선 설치, 저렴한 비용, 고성능 설치 등 CbM과 관련하여 새로운 옵션을 갖게 되었습니다. 대부분의 CbM 시스템 인프라는 그대로 유지되지만 새로운 MEMS 기술은 이제 전통적으로 압전 센서가 지배하던 시스템이나 비용 장벽으로 인해 이전에 모니터링되지 않았던 시스템에 직접 통합될 수 있습니다.

일반적인 CbM 신호 체인 설계에는 다양한 엔지니어링 원칙과 고려해야 할 기술이 많이 있으며, 이는 지속적으로 개선되고 복잡성이 증가하고 있습니다. 이제 알고리즘 개발(소프트웨어만 해당) 또는 하드웨어 설계(하드웨어만 해당)와 같은 특정 영역에 대한 전문 지식을 갖춘 다양한 고객 유형이 존재하지만 항상 둘 다는 아닙니다.

알고리즘 개발에 집중하려는 개발자는 자산 오류 및 가동 중지 시간을 정확하게 예측하기 위해 정보의 데이터 레이크가 필요합니다. 그들은 하드웨어를 설계하거나 데이터 무결성 문제를 해결하고 싶어하지 않습니다. 그들은 단지 충실도가 높은 것으로 알려진 데이터를 사용하기를 원할 뿐입니다. 마찬가지로, 시스템 안정성을 높이거나 비용을 절감하려는 하드웨어 엔지니어에게는 기존 인프라에 쉽게 연결하여 기존 솔루션을 벤치마킹할 수 있는 솔루션이 필요합니다. 성능을 평가하는 데 시간을 낭비하지 않도록 사용 및 내보내기가 쉽고 읽기 쉬운 형식의 데이터에 액세스해야 합니다.

센서부터 알고리즘 개발에 이르기까지 모든 고객 유형을 지원하는 플랫폼 접근 방식을 통해 많은 시스템 수준 과제를 해결할 수 있습니다.

CN0549 상태 기반 모니터링 플랫폼은 자산의 진동 데이터를 알고리즘/기계 학습 개발 환경으로 충실도 높게 스트리밍할 수 있는 고성능 기성 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션입니다. 이 플랫폼은 고정밀 데이터 수집, 자산에 대한 입증된 기계적 결합 및 고성능 광대역 진동 센서를 제공하는 테스트되고 검증된 시스템 솔루션이므로 하드웨어 전문가에게 이점을 제공합니다. 모든 하드웨어 설계 파일이 제공되므로 설계한 제품에 쉽게 통합할 수 있습니다. CN0549는 상태 모니터링 신호 체인 하드웨어의 과제를 추상화하고 소프트웨어 팀과 데이터 과학자가 기계 학습 알고리즘 개발에 바로 뛰어들 수 있도록 해주기 때문에 SW 전문가에게도 매력적입니다. 주요 기능 및 이점은 다음과 같습니다.

CbM 개발 플랫폼은 그림 1에 표시된 네 가지 요소로 구성되어 있으며, 결합된 전체 솔루션을 살펴보기 전에 개별적으로 논의하겠습니다.

그림 1. CbM 개발 플랫폼의 요소

더 넓은 대역폭과 더 낮은 소음 센서를 통해 베어링 문제, 캐비테이션, 기어 맞물림과 같은 결함을 조기에 감지할 수 있습니다. 모든 데이터 수집 전자 장치는 측정된 진동 데이터의 충실도를 유지하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 중요한 오류 정보가 손실될 수 있습니다. 진동 데이터의 충실도를 유지하면 추세를 더 빨리 확인할 수 있으며 높은 확신을 가지고 예방적 유지 관리를 권장할 수 있으므로 기계 요소의 불필요한 마모를 줄이고 자산의 수명을 필연적으로 연장할 수 있습니다.