Algoritmy proti plýtvání stlačeným vzduchem

S umělou inteligencí chtějí vědci z Fraunhofer IPA identifikovat netěsnosti v tlakových zařízeních a ukončit plýtvání. K tomu postavili tuto demonstrační zařízení. (Zdroj: Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez) / Výzkumníci z Fraunhofer IPA navrhují využít umělou inteligenci k identifikaci netěsností v kompresorových jednotkách a ukončit plýtvání. Za tímto účelem postavili demonstrační prototyp. (© Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez)

Potenciál úspor až 30 procent je možný: Většina systémů stlačeného vzduchu je neefektivní. Vzduch uniká z nesčetných úniků; jejich nalezení je obtížné. Výzkumníci z Fraunhoferova institutu pro výrobní technologie a automatizaci IPA se nyní snaží proti plýtvání bojovat pomocí umělé inteligence.

V německých podnicích je v provozu přibližně 60 000 systémů stlačeného vzduchu. Společně spotřebují rok od roku 16,6 terawatthodin, což odpovídá sedmi procentům celkové spotřeby elektřiny domácího průmyslu. »Náklady na to by šly snížit až o 30 procent«, říká profesor Sauer, vedoucí oddělení Efektivní výroba s využitím zdrojů na Fraunhofer IPA a vedoucí Ústavu pro energetickou účinnost ve výrobě (EEP) na Univerzitě ve Stuttgartu. Jedním z největších potenciálů úspor je podle něj především skutečnost, že téměř všechny systémy stlačeného vzduchu dosud pracují neefektivně. Důvodem jsou četné úniky.

Otvor, záhyb nebo netěsnící spojovací díl: To všechno je těžké odhalit. Často totiž nejsou všechny části systému stlačeného vzduchu snadno a bezpečně přístupné a úniky jsou tak malé, že je pouhým okem velmi těžké nebo dokonce nemožné je rozpoznat. Dosud se používá ultrazvukové měřicí zařízení, které detekuje frekvence, jež jsou pro člověka neslyšitelné, a které unikající vzduch zachytí. Většina podniků tento úsilí provádí nejvýše jednou ročně nebo se s úniky jednoduše smíří.

Otvor, záhyby a netěsnící spojovací díly

S pomocí umělé inteligence chtějí Christian Dierolf a jeho kolega Christian Schneider identifikovat netěsnosti v systémech stlačeného vzduchu a ukončit plýtvání. K tomu postavili v prvním kroku demonstrační zařízení.

V něm proudí stlačený vzduch buď přes neporušené hadice nebo přes ty s téměř neviditelnými otvory, záhyby a netěsnícími spojovacími díly – což jsou nejčastější úniky v průmyslových systémech stlačeného vzduchu. Ať už vzduch putuje jakoukoli cestou, na pouhém oku to není rozpoznatelné: Aktuátory vykonávají svou práci. Demonstrátor však měří, zda vzduch proudí s větším nebo menším tlakem, stanoví průtok, polohu aktuátorů, stav ventilů a zaznamenává ultrazvukové signály.

Demonstrátor jako datová základna

Vše je synchronizovaně ukládáno do cloudu. »Demonstrátor tak tvoří základ pro naše datově řízené výrobní výzkumy, například prostřednictvím tréninku samoučících se algoritmů«, vysvětlují vědci. Tyto algoritmy mají být později přeneseny do průmyslových aplikací. Tam by měly nejen detekovat a lokalizovat úniky, ale v budoucnu také přímo zobrazit označení a objednací číslo dotčeného dílu prostřednictvím aplikace. Odpovědná osoba za systém stlačeného vzduchu už nebude muset dlouho hledat v katalogu. Místo toho si může s několika kliknutími zajistit náhradní díly a tak minimalizovat prostoje. »Kromě klasifikace úniků je v centru pozornosti výzkumu také identifikace aktuátorů v systému stlačeného vzduchu s minimálními měřicími nároky«, říká Dierolf.

To je však stejně jako mnoho dalších nápadů vědců ještě hudba budoucnosti. Jakými opatřeními, mimo jiné za pomoci průmyslu 4.0, lze již dnes využít potenciálů efektivity a významně snížit náklady, ukazuje seminář »Chytrý stlačený vzduch – identifikace potenciálů a zvýšení efektivity pomocí metod průmyslu 4.0« dne 6. listopadu 2019 na areálu Fraunhofer IPA ve Stuttgartu.