Algoritmusok a sűrített levegő pazarlásának elleni küzdelemben

A Fraunhofer IPA kutatói mesterséges intelligencia segítségével szeretnék azonosítani a nyomástartó berendezések szivárgásait, és véget vetni a pazarlásnak. Ennek érdekében bemutattak egy demonstrációs berendezést. (Forrás: Fraunhofer IPA/Kép: Rainer Bez)

Lehetséges megtakarítási potenciál 30 százalék: A legtöbb sűrített levegő rendszer hatékonyságtalan. A levegő számtalan szivárgáson keresztül szivárog ki; ezek felderítése nehéz. A Fraunhofer Intézet Gyártástechnológiai és Automatizálási IPA kutatói most mesterséges intelligencia segítségével kívánnak fellépni a pazarlás ellen.

Német vállalatoknál körülbelül 60 000 sűrített levegő rendszer működik. Ezek évente összesen 16,6 terawattórát fogyasztanak, ami a hazai ipar teljes energiafogyasztásának hét százaléka. „Ezek költségeit akár 30 százalékkal is csökkenteni lehetne”, mondja Sauer professzor, az erőforrás-hatékony gyártás osztályvezetője a Fraunhofer IPA-nál, valamint az Energieffizienz in der Produktion (EEP) intézet vezetője a Stuttgarti Egyetemen. Az egyik legnagyobb megtakarítási lehetőség az, hogy a legtöbb sűrített levegő rendszer eddig hatékonytalanul működik. Ennek oka: tele van szivárgásokkal.

Lyukak és hajlatok a csöveken vagy szivárgó csatlakozók: mindezek nehezen észlelhetők. Gyakran nem minden része a sűrített levegő rendszernek könnyen és biztonságosan hozzáférhető, és a szivárgások olyan pici, hogy szabad szemmel csak nagyon nehezen vagy egyáltalán nem észlelhetők. Eddig ultrahangos mérőeszközt használtak, amely a nem hallható frekvenciaspektrumokat detektálja, ahol a levegő szivárog ki. A legtöbb vállalat csak évente egyszer végzi el ezt a felmérést, vagy egyszerűen elfogadja a szivárgásokat.

Lyukak, hajlatok és szivárgó csatlakozók

Mesterséges intelligencia segítségével Christian Dierolf és kollégája, Christian Schneider kívánják felderíteni a szivárgási helyeket a sűrített levegő rendszerekben, és véget vetni a pazarlásnak. Ennek érdekében az első lépésként egy demonstrációs rendszert építettek.

Ebben a rendszerben a sűrített levegő vagy sértetlen csöveken keresztül áramlik, vagy olyan csöveken, amelyek szinte láthatatlan lyukakon, hajlatokon és szivárgó csatlakozókon keresztül szivárog – ezek a leggyakoribb szivárgások az ipari sűrített levegő rendszerekben. Bármilyen úton halad is a levegő, a szabad szem számára ez nem különbözik: az aktorok végzik a dolgukat. Azonban a demonstrátor mér, hogy a levegő mennyire nyomással áramlik át a csöveken, meghatározza a áramlást, az aktorok helyzetét, a szelepek állapotát, és ultrahangjeleket rögzít.

Demonstrátor adatbázisként

Mindez időben szinkronizálva kerül tárolásra egy felhőben. „A demonstrátor így alapot teremt adat-alapú gyártáskutatásunkhoz, például az öntanuló algoritmusok betanításához”, magyarázzák a kutatók. Ezek az algoritmusok később ipari alkalmazásokra kerülnek át. Ott nemcsak a szivárgásokat azonosítják és lokalizálják, hanem a jövőben a problémás alkatrész megnevezését és rendelési számát is megjelenítik egy alkalmazásban. A sűrített levegő rendszerért felelős személynek nem kell többé keresgélnie a katalógusban. Ehelyett néhány kattintással beszerezheti a pótlást, így rövidítheti a kiesési időket. „A kutatás fókuszában a szivárgások osztályozása mellett az is áll, hogy a lehető legkisebb mérési ráfordítással azonosítsuk a gép sűrített levegő hálózatában lévő aktorokat”, mondja Dierolf.

Ez azonban csak a kutatók számos ötletének egyik jövőbeli terve. Az, hogy milyen lépésekkel, többek között az Industrie 4.0 segítségével, már ma kihasználható a meglévő hatékonysági potenciál és jelentősen csökkenthetők a költségek, az „Intelligens sűrített levegő – az Industrie 4.0 módszereivel azonosítható potenciálok és növelhető hatékonyság” című szeminárium mutatja be 2019. november 6-án a Fraunhofer IPA területén Stuttgartban.