Rondetafel 9 2018: Expertvisie Smart Sensors bij conditiemonitoring

World Class Maintenance en cross-sectorale experts ontwikkelen samen slimme onderhoudskennis. Het ontwikkelen, delen en toepassen van onderhoudskennis doen we in rondetafelgesprekken, fieldlabs en projecten. Op 8 februari bespreken twaalf experts tijdens het negende rondetafelgesprek de inzet van smart sensors bij conditiemonitoring om onderhoud op het juiste moment te doen.

Aanwezig zijn Bram van Meel en Diego Pareschi van ABB (industriële automatisering), Etienne Schol van Ericsson Telecommunicatie, Ruben Boom van ifm electronic (positie-, processensoren, systemen en oplossingen voor automatisering), Joris Verlinden van MaxGrip (asset management & IT), Marco Schroot van het Ministerie van Economische Zaken, Marcel Bos van NLR (Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum), Marcel Gerrits van ProRail (spoorinfrastructuurbeheerder), Gerben Rooijers van Semiotic Labs (smart asset monitoring), Edwin Langstraat van STC Brielle (onderwijs- en kennisinstelling voor scheepvaart, transport en havenindustrie) en Paul Havinga van de Universiteit van Twente. WCM-directeur Henk Akkermans is gespreksleider.

Innovatieprioriteit

De inzet van Smart sensors is de 2e innovatieprioriteit in maintenance voor de termijn 2017-2020, aldus ruim 50 maintenance-experts in het Delphi onderzoek Smart Moves for Smart Maintenance. Smart sensors zijn essentieel voor smart industry, maar waarom worden er niet meer slimme sensoren ontwikkeld? Volgens het Delphi onderzoek blijkt er geen budget en geen tijd te zijn, de data is te verspreid, nieuwe sensoren zijn niet altijd betrouwbaar, business cases zijn niet sluitend, er is te weinig ervaring en er blijkt te veel conservatisme te zijn bij nieuwe technologieën. Hoe kunnen we deze beperkingen overkomen?

Conservatisme

De olie- en chemische industrie is conservatief en het is lastig hun mindsets te veranderen. Er is een heel verschil tussen het diagnosticeren van grote of kleine machines. Maar we gaan het ook in de procesindustrie zien, dat het monitoren van machines niet zoveel meer zal kosten. Net zoals het meten van je hartslag met je smartwatch. Deze vorm van early sensoring (je hartslag kan een trigger zijn om naar de dokter te gaan) heeft de industrie dit soort signalen ook nodig, vóórdat de machine in de echte diagnose gaat.

Andere agenda

Er is een verschil tussen maintenance versus managers, hardware versus software. Een manager van 30 mensen gaat de smart sensors niet kopen, die zijn 30 mensen vervangt. Hij heeft een hele andere agenda dan de IT-er. Maar je moet de hele oplossing kopen, smart sensors is maar een onderdeel.

Aging assets

Asset owners hebben geen budget voor innovatie, maar als er 5% van de organisaties wel budget hebben, kan WCM het gestelde doel van de versnelde adaptie halen. De anderen kunnen de innovatie namelijk kopiëren. Nieuwe industrie kan meteen smart sensors nemen. Bij bestaande industrie zijn de kosten om de veranderingen bij te houden een barrière en dit terwijl aging assets juist frequenter geïnspecteerd moeten worden! Een ander probleem is, dat werktekeningen van bestaande apparatuur vaak niet meer aanwezig zijn. Dit is een probleem bij aanschaf en installatie van smart sensors.

Twee kernpunten voor smart sensors

1. De schaalgrootte van de inzet van smart sensors
Het juiste prijsniveau en waardepunten bieden, kan betekenen dat Schiphol bijvoorbeeld in elke container een sensor kan plaatsen.
2. De kwaliteit van informatie
Wireless sensoring is niet hetzelfde als smart sensoring. Er komt een machinelearning deel en artificial intelligence bij, die de smart sensors een vorm van levend maken om zo bijvoorbeeld boilergedrag over langere tijd te identificeren.
Smart sensors in infrastructuur compleet anders
Er wordt besproken om de engineer die meet uit de conditiemonitoring te halen; het moeten de sensoren zijn die meten. Maar bij ProRail kunnen ze niet alles door sensoren laten doen, want er komt omgevingsstof in de sensoren, terwijl die heel precies moeten meten. Ook is er niet overal energie langs het spoor om sensoren op aan te sluiten. Paul Havinga van Universiteit Twente geeft aan dat wanneer je artificial intelligence in de sensoren doet, dan bespaar je energie. Marcel Bos van NLR noemt smart sensoring voor de hele infrastructuur totaal anders dan voor een machine. Want 1 vlucht levert gigabytes data. Er is niet 1 type sensor, die goed is voor iedereen.

Complete probleemoplossing

Ruben Boom van ifm electronic noemt het bovenstaande herkenbaar. Zij gaan voor een end-to-end oplossing, want wat is precies het probleem dat je wilt oplossen met sensoren. Hoe het probleem op te lossen hoe je de data verzamelt is ingewikkeld, maar het ligt er aan met wie je praat. Ifm heeft met SAP een strategisch partnerschap gesloten, ifm voor de sensoren, SAP op dataniveau.

Cloud platforms en connectiviteit voor smart sensors

Ericsson werkt aan 5G connectivity en cloud platforms voor de industrie. 5G smart sensors doen middels edge computing onboard processing in vliegtuigen. 5G is een connected global network, betrouwbaar en stabiel over de hele wereld. De bandbreedte tussen de sensoren en het datacenter zijn geen enkel issue meer in 5G. 5G is gebouwd voor schaalbaarheid, niet alleen voor lokaal gebruik. Veiligheid is enorm belangrijk via SIM en blockchain security, want bedrijven moeten wereldwijd kunnen vertrouwen op de verbinding met het signaal van hun sensoren. Op dit moment bij 4,5 G moet de industrie de veiligheid nog zelf inbouwen, bij 5G is veiligheid voorzien.

Smart sensing en digital twin

Luchtvaart heeft smart sensing en geen smart sensoring, daarvoor is heel veel intelligentie nodig. NLR ontwerpt een sensor voor onboard processing voor corrosie en maakt vervolgens netwerk sensoren en doet ze in een hub. Luchtvaart werkt met fibre optic sensing (nog niet smart maar zeer geavanceerde health sensing) en met een digital twin (een model van het vliegtuig).

Draadloze metingen

ABB maakt met sensoren “domme dingen smart” zonder dure kabels te leggen, maar via draadloze Wi-Fi. Internationale standaarden zijn belangrijk, zoals KPN LoRa. Ifm zet draadloos alleen in bij niet-kritische metingen, maar bij kritische metingen zoals bij voedsel houden zij kabels. Zonne-energie is in te zetten voor de energie van sensoren, maar voor ProRail is ook dit lastig. Wegens de veiligheid langs het spoor zijn de zonnecellen niet zomaar toegankelijk om ze schoon te maken. Er komen chips beschikbaar als onderdeel voor de smart sensors, die energie opwekken. De chips zijn duur, maar dan hoeft het monitoren niet op batterijen.

Big data

Sitech gebruikt proces data en sensor data. Hoge temperatuur geeft sensor uitval, een virtuele sensor kan de temperatuur berekenen. Een digital twin calculeert de strings en traint het systeem de strings te calculeren. Bij big data zijn onderhoudsdata vaak vervuild. Virtuele strings berekenen component uitval en leiden de severity factors af.
In de consumentenmarkt gaan technologische ontwikkelingen heel snel, maar bij bedrijven beschermt ieder zijn eigen data. Technology Readiness Level (TRL) is 3 of 4. Nederland en Duitsland zijn ver op dit gebied, zoals met LoRa van KPN.

Making sense of sensing

Een senior maintenance manager kan problemen voelen, zelfs ruiken. Deze mensen moeten we opvoeden en de waarde laten zien van smart sensors, want zij willen bewijs dat de sensor hetzelfde kan als zij kunnen. Menselijke fouten worden ook gemakkelijker geaccepteerd dan algoritmefouten. Sensing is één, maar “making sense of it” is het volgende. We worstelen niet met sensoren maar met big data: hoe gebruiken we de data en hoe slaan we het op.
Bedrijven hebben een test gehad, maar nu nog implementeren. Daar ontbreekt de tijd. Implementeren is zorgen dat het systeem werkt en dat het schaalbaar is naar industriële vorm. We moeten nu samen ontwikkelen, edge computing installeren, starten en mensen gewend laten raken en straks onze analytics op de volgende generatie hardware los te laten. STC Brielle pleit voor meer entrepreneurship en werken in multilevel projectteams. STC Brielle combineert al engineers van de studie met startups.

WCM kan helpen met fieldlabs

De internet-wereld loopt voor. Wij kunnen ook gratis proefperiodes met sensoren voorstellen om meer pull dan push te krijgen voor smart sensors. Fieldlabs bieden een omgeving om met innovatie aan de slag te gaan, die helpt om de botsing met schaalbaarheid en Return on Investment op te lossen. WCM kan de rollen van strategie op managementniveau (IoT en digital strategy) en operations (niet zeker/werkt niet, problemen op operationeel niveau, geen budget) samenbrengen.

Fieldlab NS/ProRail

In Fieldlab Camino lopen NS en ProRail aan tegen het eigendom van data en tegen aanbestedingswetten. De bedrijven die NS/ProRail contracteren moeten de innovatie brengen. Sensoren van treinen verschaffen heel veel data, maar die is van de leverancier en die zegt: “Schaf ons dashboard maar aan”. Terwijl NS en ProRail van de data zelf te hebben veel kunnen leren. We moeten co-creatie en pilots doen en hebben daarvoor partners nodig, maar voor overheid is dat ingewikkeld. We moeten altijd aanbestedingen doen boven de 60.000 euro. NS test nu met telefoons van passagiers voor locatiebepaling en ze hebben nu iemand die elke dag dezelfde route reist. Overheidsbedrijven komen moeilijk aan innovatie via co-creatie, omdat de wet het delen van informatie moeilijk maakt. Ieder dient hier een win-winsituatie te zoeken. Het is een kip-en-ei-situatie: een innovatieleverancier kan je niet zomaar boeken, want je krijgt als leverancier eerst meerdere inkoopmanagers en advocaten over je heen. Fieldlab Campione werkt wel en daar zitten ook grote namen in!

Actiepunten voor 2018/2019

1) Hoe gaan we de data van sensoren gebruiken? Gebruiken we smart of eenvoudige sensoren? ProRail heeft nu ruwe data naar de centrale server, hoe verplaatsen we intelligentie van de centrale server naar de sensor? LoRa naar ATEX sensoren werkt nog niet. WCM kan een fieldlab doen met smart sensors en met eenvoudige sensoren.
2) Business models
Vroeger kocht je een compleet systeem, nu is het alleen het begin. Een leverancier kan starten op de manier: “Wanneer ik je kan verbeteren, wil ik daar een aandeel van” maar dit werkt niet bij de NS, die alleen kosten heeft. Een nieuw rondetafelgesprek kan gaan over hoe te experimenteren met business models smart sensors.
3) Conservatisme
Neem business models en mindsets van de consumentenmarkt aan. De iPad thuis was er véél eerder dan in bedrijven.
4) Rondetafelgesprek met asset owners
Helaas komen bij IT-onderwerpen meestal minder asset owners, zij zijn niet geïnteresseerd in sensoren. We moeten techniek interesseren in hoe het bedrijf te verbeteren is, want ProRail bijvoorbeeld wil weten welk deel van het spoor over 2 weken kapot gaat en plegen dan direct onderhoud. Ze willen onderzoeken of ze daar andere, minder dure sensoren voor kunnen gebruiken. Wellicht kan een cross-industry fieldlab helpen in deze evolutie.
5) Top-to-bottom framework for smart plants
Welke data hebben we nodig om monitoring zonder mensen te laten functioneren? De technologie is niet beperkend. WCM kan helpen het probleem uit te kaderen en om mensen samen te brengen om innovatie te versnellen.
WCM kan de technologie erbij ontwikkelen vanaf het einddoel dat we willen bereiken en de problemen die we moeten oplossen. De implementatie en het concept is moeilijk (digital factory is not the solution).
6) Kleine en middelgrote bedrijven kiezen.
Zij zijn meer agile voor innovatieve business modellen.
7) Standaardisatie en open modellen belangrijk voor snelle groei.
Hopelijk kunnen we met LoRa leren wat de standaard moet worden.
8) Asset owners moeten praten met HRM
Strategische HRM weet vaak niet welke skills ze moeten zoeken bij nieuwe medewerkers. Ze zoeken vaak een kopie van de voorganger, maar zoek liever een digital savy-vervanger. Rondetafelgesprek met strategische HRM-medewerkers is een goed vervolg, noteert Henk Akkermans.
9) De data naar informatie krijgen
Hoe kan je de data kanaliseren en uitwerken? Hoe kan je de data presenteren via AR? En hoe krijg je het in het vliegtuig?
10) Het beeld heerst dat IoT een leuk speelgoed is, is een barrière
Meetsystemen moeten betrouwbaar zijn. Sensoren moeten het image kwijt van niet genoeg data. Energievoorziening zou geen issue moeten zijn.
11) Kwaliteitsmanagers moeten de waarde in gaan zien van smart sensors
Er is te lang met technici gesproken, smart sensors was te lang van data-experts. Nu met anderen hierover spreken.
12) Maak een systeem met een IT infrastructuur
Energie-opwekkend, draadloos, betrouwbaar en met onderhoud op de sensoren.