传感器令制造商从工艺和材料获益

作者：Sherborne传感器公司 Jesse Bonfeld    来源：Aerospace Manufacturing and Design

欢迎访问e展厅 展厅 11 传感器展厅 差压变送器, 压力变送器, 压力传感器, 压力开关, 张力传感器, ... 功能与日俱增的传感器使制造商能够在工艺流程、工厂效率、产品质量和安全性方面得到显著的改善。然而，尽管越来越多的组织认识到需要在其工艺过程和设备上采用更多的传感器或功能更强大的传感器，但事实常常证明配置是极具有挑战性的。 增加的传感器配置面临着一些潜在的挑战。大多数设施都有现有的工艺和实体布局，这样进行修正以添加额外的传感器功能的话，可能会显著影响安全、时间和成本——所有这些都会对生产和传感器方案投资的预期回报产生不利的影响。 如果现有的工艺过程不停工，往往很难调配传感器。实际的考虑因素包括可用来操作传感器的功率，以及如何将信号从传感器传送回本地或全厂范围的监控系统。安装新的电源供应点和信号线缆，以支持传感器的运行，这也是一项很有意义和昂贵的任务。 无线连接 无线传感器，特别是无线传感器网络正在制造业和工业设施领域得到快速的推广使用。MarketsandMarkets 的分析师认为，全球工业无线传感器网络市场每年将增长近16％，到2017 年将达到38 亿美元，其中WirelessHART, ISA100.11a 和6LoWPAN 是主要采用的技术，还有IEEE802.11，ZigBee，蓝牙和手机（GPRS， GSM 和CDMA）等。 无线传感器网络由节点构成，其范围可以从几个到几百个，甚至几千个，每个节点都连接到一个或多个传感器上。该模型为桥接信息系统和现实世界提供了一个实用的解决方案。主要潜在好处的其中一点就是大量的单个无线传感器通常可以通过单一的显示装置，或各种各样的固定基站和可用的手持阅读器来进行监测。 无线解决方案主要是用来大幅度减少安装成本和传感器安装时间。无线传感器还能提高安全水平，因为它们往往可以远程配置或在安装前就配置好，并能够轻松更换下来进行校准、清洁和维护。相反，传感器安装得时间越长，维修费用越高。 由于各种使用不同的通信协议的无线解决方案现已有售，值得注意的是，这些不同标准的使用，使得混合装置可能更难管理。对基于开放格式的解决方案，免许可证的波长是优先选用的，以确保它不影响其他使用诸如WiFi 和Zigbee 等无线标准的系统。在制造业和工业设施中这些标准比较常见，可以用来减少执行专有解决方案所带来的挑战和成本。此外，结合无线数据传输和低功耗的电池操作的解决方案是首选，因为这样就消除了许多传感器安装和操作中的、通常与有线解决方案相关联的潜在破坏性隐患。 一个例子就是在制造业得到越来越多应用的无线电遥感测斜仪，因为它非常适用于常设角度测量的装置。该仪器也非常适合于故障诊断，或者检查角度测量和整个生产环境中出现的对准的准确性。 同样，事实证明，测量流量、压力或温度的无线传感器非常适用于故障诊断过程。特别是在制造商希望对特定区域的工艺过程进行短暂的监测，然后进入下一个工位，直到问题得到识别的案例中。在这里，需要考虑传感器的安装方案，因为临时的安装方案（使用的传感器可以很容易地移除）确保了安装的快速、高效和稳健。 持续的改进 传感器技术最重要的角色之一是提供必要的数据，以使制造商在产能上能够得到跃升。数据采集和分析已经成为实现持续改进和精益制造的关键所在，这些也是目前大多数公司所追求的。持续改进不仅能使他们提高生产力和释放能，也可作为推动创新和增长的基础。 例如，航空工业正在不断寻求开发新的复合材料，为铝、钛和钢提供切实可行的替代品。这就对那些传统上使用的材料在不同条件下的生产方法和制造工艺提出了要求，从而推动了整个生产过程中对功能更多的传感器和仪表的使用，以及在那些之前从未应用过的领域的使用。 另外一个例子中，金属加工，尤其是钢铁行业，在人们对能源消耗、工业排放物，以及新的标准和法规的关注的推动下， 越来越倾向于资本密集型生产。增加传感器的使用可以使制造商更好地控制和分析排放物，提高运营效率，并坚持最佳的做法，遵守标准和法规。 Frost ＆ Sullivan 公司的分析师估计2011 年传感器在金属行业的市场价值有6 亿美元至6.5 亿美元，他们还指出，这一市场正在迅速成长，传感和检测仪器发展很快。钢铁制造商以迅猛之势采用和实施了这些进展，期望对他们的运营带来重大的积极影响。 甚至传感器制造商自己也可以从传感器技术的发展中受益，以改善他们的工艺流程，实现产能的提升。例如，Sherborne 的传感器，有一个已经在市场使用多年的功能强大的校准系统。该系统最近进行了升级，使用了好几种类型的传感器，以提供更高水平的精确度，满足客户越来越高的应用需求。 新旧共同提升 有了一个良好的传感器执行程序，获取有关工艺和设备的数据相对来说比较简单。不断的程序改进，以及降低能耗和碳排放量的倡议，这些都是使用传感器的主要动力。通过对已提足折旧的厂房设备及机器加装传感器，来考虑延长它们的商业寿命的机会，比建设一个新工厂的成本明显低得多，这在当今严格的监管环境中， 甚至从商业上来说也未必可行。 通过传感器的使用和升级，制造商或许也可以降低运营成本。例如，通过密切监控工厂设备和产品规格的运行情况，制造商可以采取一些预测性维护措施，以确保这些昂贵的程序只在必要的时候运行。他们也还可以防患于未然，以发现和解决潜在的问题。这种方法有助于避免成本高昂的计划外停机时间，以及过于积极的维护计划。 类似地，对功能更强大的传感装置设备和改造进行适度投资，生产商可以： ◆有效利用原材料来增加产量； ◆缩短交货时间； ◆提高产品质量； ◆扩展所能生产的产品范围。 性能更强的传感器和无线解决方案的实施也有利于未开发的领域。最初用于传感器的资本支出会通过降低了的未来的运营和维护成本得到抵消，而随着工厂的老化和生产需求的变化，工厂的操作员将有更大的生产灵活性。 由于与传感器本身安装和日常维护相关的成本降低了，无线传感器的使用几乎总能增大一项扩展的传感器计划的利益。 由于配置了功能更强的传感器，制造商有机会找到更高效、更有效的方法来采集数据，分析所存储的海量数据，并找出需要改进的地方，最重要的是，可以作用于传感器所提供的智能性上。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (3/26/2014)