鉄鋼製造向けの機械状態監視システムの導入

概要

　台湾最大手の鉄鋼メーカーは、グローバル競争力を維持しつつ、操縦の信頼性・効率・収益性の向上を目指していました。その一環として、機械監視ソリューションの導入コストと、設備停止（ダウンタイム）による機会損失コストを天秤にかけ、最適な保全投資の検討を進めていました。

　既存設備の維持管理は、金属・鉄鋼メーカー共通の大きな経営課題です。アドバンテックの機械状態監視ソリューションは、重要設備の状態をリアルタイムに可視化し、無駄のない効率的な保守運用を実現します。

システム要件

　鉄鋼の製造ライン（圧延・冷間圧延など）を支える大型設備には、絶対的な安全性と高い精度が求められます。これらの設備が発する振動・圧力・液位・温度といったデータをキャッチし、解析することで、スマートな稼働管理が可能になります。特に「振動データ」は、マシンの健康状態を知る上で最も重要なサインです。一方で、膨大な数のセンサーを設置する大規模設備では、センサー同士のタイミングを正確に合わせる「信号同期」が極めて重要であり、システム選定の成否を分ける決定的な要素となります。

　変化の激しい動的信号を正確に捉えるには、高性能なシステムプラットフォームが不可欠です。このプラットフォームには、大容量データストレージやリアルタイム演算をはじめ、時間領域・周波数領域解析といった高度な分析機能が求められます。機器のステータスをリアルタイムに更新・可視化することで、メンテナンスや管理業務の劇的な効率化に貢献します。

システム概要

　本プロジェクトでは、弊社のダイナミックデータ収集カード「PCIE-1802」4枚と同期ケーブルを採用。これを高性能エッジコンピューティングプラットフォーム「MIC-7500」およびソフトウェア開発キット「DAQNavi/SDK」と組み合わせたシステムを構築しました。PCIE-1802は最大24ビットの高分解能を誇る8チャネル同時サンプリングに対応。1チャネルあたり秒間216K、8チャネル同時では最大秒間1.6Mという驚異的なスピードで、微細な振動信号も漏らさず正確にキャッチします。

　鉄鋼生産設備の正確なデータ分析には、32台もの高分解能（24ビット）IEPE振動センサの統合が必要でした。このシステムでは、すべてのチャネルが完全にタイミングを合わせる「時間同期」が不可欠です。弊社は、4枚のPCIE-1802カードを専用の同期ケーブルで連結することで、32チャネルの完全同期収集を実現。システム全体で毎秒6.4Mサンプルという膨大なデータ処理を可能にし、極めて精密な設備診断を可能にしました。

　収集された膨大なデータは、高性能エッジコンピュータ「MIC-7500」へ即座に転送され、高度な処理と解析が行われます。これにより、時間領域および周波数領域の双方から、リアルタイムで正確な設備監視・管理が可能です。また、アドバンテックが提供する「DAQNavi/SDK」は複数のプログラミング言語に対応。業界で広く使われている「LabVIEW」のVI（仮想計測器）ツールキットも活用できるため、システムインテグレーターは既存のLabVIEW環境のまま、スムーズにアプリケーションを直接開発できます。

導入製品

• MIC-7500：高性能第6世代Intel® Core™i プロセッサ搭載 コンパクトファンレスPC
  
• PCIE-1802：216MS/s、24-bit、8-ch音・振動用PCIeカード
• PCIE-1803：128MS/s、24-bit、8-ch音・振動用PCIeカード
• DAQNavi/SDK：DAQ（データ収集）製品用ソフトウェア開発パッケージ
  

システム構成図

まとめ

　大規模な設備監視システムを成功させるには、「センシング」「データ収集」「コンピューティング」の3つの要素が不可欠です。弊社は、ダイナミック信号収集カード「PCIE-1802」と「DAQNavi/SDK」ソフトウェア開発キットを組み合わせた高性能プラットフォーム「MIC-7500」を提供し、本プロジェクトの核として重要な役割を果たしました。「DAQNavi/SDK」と「LabVIEW」の高度な連携により、お客様はアプリケーション開発期間を大幅に短縮することに成功しています。

　顧客固有の仕様およびコスト制約に対応すべく、弊社は1年未満の開発期間で「PCIE-1803」ダイナミック信号収集カードの最適化（スリム化）モデルを市場に投入し、予算・スペックの両面で顧客要件を満たしました。本モデルは「PCIE-1802」のソフトウェア資産をそのまま継承できる完全互換性を確保しつつ、30％のコストダウンを実現しています。弊社は、インダストリー4.0の推進・加速を目指すパートナーとして、今後も同様の大規模プロジェクトへ向けて最適なソリューションをグローバルに提供していく方針です。