Algoritmen tegen luchtcompressor-verkwisting

Met Kunstmatige Intelligentie willen onderzoekers van het Fraunhofer IPA lekken in persluchtinstallaties opsporen en verspilling beëindigen. Hiervoor hebben ze deze demonstratieopstelling gebouwd. (Bron: Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez) / Onderzoekers van Fraunhofer IPA stellen voor om Kunstmatige Intelligentie te gebruiken om lekkages in compressoreenheden te identificeren en verspilling te stoppen. Daartoe hebben ze een demonstratieprototype gebouwd. (© Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez)

Een besparingspotentieel van 30 procent is mogelijk: de meeste persluchtinstallaties zijn inefficiënt. De lucht ontsnapt uit talloze lekken; het opsporen is moeilijk. Onderzoekers van het Fraunhofer-Instituut voor Productietechniek en Automatisering IPA willen nu met Kunstmatige Intelligentie tegen de verspilling optreden.

In Duitse bedrijven zijn ongeveer 60.000 persluchtinstallaties in gebruik. Samen verbruiken zij jaarlijks 16,6 terawattuur, wat zeven procent van het totale stroomverbruik van de binnenlandse industrie bedraagt. »De kosten hiervan kunnen met wel 30 procent worden verlaagd«, zegt professor Sauer, afdelingshoofd Ressourcenefficiënte Productie bij het Fraunhofer IPA en hoofd van het Instituut voor Energie-efficiëntie in de Productie (EEP) van de Universiteit Stuttgart. Een van de grootste besparingspotentielen ligt vooral in het feit dat de allermeeste persluchtinstallaties tot nu toe inefficiënt werken. De reden: er zit vol lekkages.

Gaten en knikken in de slangen of lekkende verbindingselementen: alles is moeilijk op te sporen. Vaak zijn niet alle onderdelen van een persluchtinstallatie gemakkelijk en veilig toegankelijk en zijn de lekken zo klein dat ze met het blote oog slechts zeer moeilijk of helemaal niet zichtbaar zijn. Tot nu toe wordt hiermee gewerkt met een ultrasone meetapparatuur die de frequentiegebieden detecteert die voor mensen niet hoorbaar zijn, maar waarin de lucht ontsnapt. De meeste bedrijven doen dit hooguit eenmaal per jaar, of ze leven gewoon met de lekken.

Gaten, knikken en lekkende verbindingselementen

Met Kunstmatige Intelligentie willen Christian Dierolf en zijn collega Christian Schneider lekkages in persluchtinstallaties opsporen en de verspilling een halt toeroepen. Hiervoor hebben de twee onderzoekers in eerste instantie een demonstratie-opstelling gebouwd.

In deze stroomt de perslucht afwisselend door intacte slangen of door slangen met nauwelijks zichtbare gaten, knikken en lekkende verbindingselementen – de meest voorkomende lekken in persluchtinstallaties in de industrie. Welke weg de perslucht ook aflegt, voor het blote oog maakt dat geen verschil: de actuatoren doen hun werk. Maar de demonstrator meet of de lucht met meer of minder druk door de slangen stroomt, bepaalt de doorstroming, de positie van de actuatoren, de toestand van de kleppen en registreert ultrasone signalen.

Demonstrator als databasis

Al deze gegevens worden gelijktijdig in de cloud opgeslagen. »De demonstrator vormt dus de basis voor ons datagedreven productieonderzoek, bijvoorbeeld door het trainen van zelflerende algoritmes«, leggen de onderzoekers uit. Deze algoritmes moeten later worden overgedragen op industriële toepassingen. Daar moeten ze niet alleen de lekken opsporen en lokaliseren, maar in de toekomst ook meteen de benaming en het bestelnummer van het betrokken onderdeel via een app tonen. De verantwoordelijke voor de persluchtinstallatie hoeft dan niet meer lang in de catalogus te zoeken. In plaats daarvan kan hij met een paar klikken vervangingen bestellen en zo de stilstandtijd minimaliseren. »Naast de classificatie van de lekken ligt de focus van het onderzoek op de identificatie van de actuatoren in het persluchtnet van de machine met minimale meetinspanning«, zegt Dierolf.

Dit is echter, net als vele andere ideeën van de onderzoekers, nog toekomstmuziek. Welke maatregelen, onder andere met behulp van Industrie 4.0, vandaag al bestaande efficiëntiepotentielen benutten en kosten aanzienlijk verlagen, wordt getoond tijdens het seminar »Intelligente perslucht – met methoden van Industrie 4.0 potentieel identificeren en efficiëntie verhogen« op 6 november 2019 op het terrein van het Fraunhofer IPA in Stuttgart.