Szerszámgépek és ipari robotok karbantartás-tervezését támogató szoftveralgoritmusokat fejlesztenek a GPK mérnökei egy nemzetközi konzorcium tagjaként.

„Sajátosan összetett és sokrétű szoftver megalkotására vállalkoztunk, amelyhez széleskörű együttműködés szükséges az ipar képviselői és az egyetemi kutatók között” – fogalmazta meg az Európai Unió Horizont 2020 kutatási és innovációs keretprogramjának „PROGRAMS” , („Prognostics based Reliability Analysis for Maintenance Scheduling”, magyarul „Előrejelzés alapú megbízhatóság analízis karbantartás ütemezéshez”) elnevezésű pályázatának elnyerése utáni feladatról Németh István, a BME Gépészmérnöki Kar (GPK) Gyártástudomány és -technológia Tanszék egyetemi docense. Az oktató elmondta: a hároméves kutatás-fejlesztési projektben Olaszországból, Spanyolországból, Görögországból, Németországból és Magyarországról 13 ipari vállalat, továbbá egyetemek és kutatóintézetek vesznek részt, köztük a konzorcium tagjaként a Műegyetem, azon belül a GPK.

„Gyártóberendezések, legfőképpen szerszámgépek és robotok meghibásodását, tönkremeneteli folyamatát modellezhetjük és előre jelezhetjük annak a számítógépes szoftvernek a segítségével, amelynek algoritmusait jórészt a tanszéken fejlesztjük ki. Az új szoftveralkalmazás egyik moduljával tervezhetővé és ütemezhetővé válnak a gyárakban szükséges karbantartások, ráadásul ezeknek az időzítése a klasszikus termeléstervezés szempontjainak figyelembevételével történik. Egy másik szoftver modul segítségével kiszámolható a kritikus szerszámgép-építőelemek (pl. golyós orsó, lineáris vezeték, főorsó csapágy) fennmaradó, hasznos élettartama” – mutatta be az ipari kutatás célját a GPK szakembere. A Gyártástudomány és -technológia Tanszék munkatársainak számítógépes programjával optimalizálható a gyártóberendezések karbantartása: a költségek minimalizálása mellett a gépi berendezések lehető legnagyobb rendelkezésre állását szeretnék elérni a kutatók. „Megpróbáljuk integrálni a karbantartás-ütemezést és a gyártásütemezést, így jelentős költségmegtakarítás érhető el a szoftvert működtető üzemekben, továbbá a fejlesztés kiszámíthatóbb munkatervezést és kedvezőbb munkaidő-beosztást is eredményez a dolgozóknak” – sorolta az előnyöket Németh István. Kifejtette, hogy elgondolásaik gyakorlati kipróbálására két demonstrációs környezetet alakítottak ki két konzorciumi tagnál. „Egy spanyolországi vállalat szerszámgépein szenzorokat (gyorsulás-érzékelők, hőmérséklet-szenzorok) helyeztünk el, amelyek adatokat szolgáltatnak a gépek terhelési állapotáról, amellett, hogy a gépek vezérlőiből kinyerhető adatokat (pl. motorok áramfelvétele, sebesség értékek) folyamatosan tároljuk későbbi feldolgozás céljára. Ezeket az információkat az optimális karbantartási stratégiák és a megelőző szervizelési időtervek kialakításához használjuk fel. A másik demonstrációs környezetet egy görögországi partnernél alakítottuk ki: hegesztőrobotokra szerelt kamerák által rögzített varratképeket dolgozunk fel a degradáció megfigyelésére.” Németh István kifejtette, egyrészt statisztikai módszereket dolgoznak ki a gyűjtött adatok feldolgozásához, másrészt analitikus és szimulációs módszereket fejlesztenek, melyek segítségével a statisztikai elemzések eredményeit felhasználva a degradációs folyamatok modellezhetők, illetve a meghibásodási és karbantartási események előre jelezhetők. Ezek alapján számolható a gépek életciklus költsége és rendelkezésre állása.

„Tanszékünk a Gépészmérnöki Karon már közel 70 éve foglalkozik különféle gyártóberendezések tervezésével és üzemeltetésével. A közelmúltban több európai uniós kutatási projektekben (MECOMAT, NEXT, COPERNICO, EASE-R3) már foglalkoztunk gépek megbízhatóságának és karbantartás-tervezésének témaköreivel. A mostani projekt eredményeit várhatóan gyártóberendezéseket – pl. szerszámgépeket, ipari robotokat, anyagmozgató gépeket – üzemeltető gyárakban alkalmazhatják majd a karbantartások tervezésére” – osztotta meg várakozásait a projekt műegyetemi témavezetője.

Az előzetes tervek szerint a műegyetemi kutatók által készített algoritmusok webszerveren fognak futni, és a konzorciumi partnerek által fejlesztett egyéb szoftvermodulok (pl. adatbeviteli modul, eredmény megjelenítő modul, diagnosztikai modul) segítségével akár okos eszközökön (mobiltelefon, tablet stb.) is futtathatók lesznek. Így szinte bárhonnan – az üzemek területén belül, de akár kívül – könnyen elérhetők lesznek az adatbázisok és maguk a karbantartás-tervező algoritmusok. A közösségi médiához hasonlóan a gépkezelők és rendszermérnökök egy könnyen kezelhető felületen rögzíthetik a gépekben tapasztalt rendellenességeket, az elvégzett karbantartási műveleteket, kommentelhetik és megoszthatják a bejegyzéseiket, segítve a jövőbeli felhasználókat. A konzorciumi partnerek nagy hangsúlyt fektetnek az adatok egyértelmű megadására, és ezt a kifejlesztett adatgyűjtési és adatrögzítési módszerek és szoftver eszközök nagymértékben támogatják. Így lehetővé válik a meghibásodási és karbantartási események jól definiált rögzítése, aminek köszönhetően az ezen adatokra alapozott előrejelzések pontosabbak és megbízhatóbbak lesznek.

A három éves európai uniós projekt jelenleg a felénél jár, és Németh István félidős beszámolója szerint a Gyártástudomány és -technológia Tanszék munkatársainak sikerült teljesíteni az eddig vállaltakat. Egy-két hónapon belül elkészül a számítógépes szoftver első prototípusa, ezzel párhuzamosan pedig a műegyetemi szakemberek kidolgozzák az ipari partnerek számára a demonstrációs esettanulmányokat. Céljuk, hogy a harmadik év végére létrejöjjön egy piacon értékesíthető és a gyárakban is bevethető karbantartás-támogató webes alkalmazás és szoftvercsomag. Az országokon átívelő kutatásban a konzorciumi tagok folyamatosan kapcsolatban vannak egymással, az ipari partnerek rendszeresen szolgáltatnak adatokat a szoftver tökéletesítéséhez, és beszámolnak a tesztüzemek tapasztalatairól is.

Németh István fiatal kutatókkal és hallgatókkal dolgozik együtt a projekt eredményességéért, egyúttal arra törekszik, hogy az új tudományos eredmények a lehető leghamarabb beépüljenek a műegyetemi kurzusok tananyagaiba, naprakész tudást biztosítva a leendő mérnökgeneráció tagjainak a karbantartás-tervezés témájában. A kutatási projekt számos publikáció, doktori disszertáció, szakdolgozat és diplomaterv alapja is, másrészt jelentős bevétel a Gyártástudomány és -technológia Tanszék számára: fiatal kutatók felvételére, bérkiegészítésre, számítástechnikai eszközök és szoftverek beszerzésére, valamint konferencia-részvétel finanszírozására nyílik lehetőség. Németh István szerint a fejlesztés alatt álló egyedi szoftver komoly kihívás a szakembereknek, sikere jelentős mértékben hozzájárul a tanszék és a Gépészmérnöki Kar szakmai renoméjának bővüléséhez és a Műegyetem nemzetközi elismertségéhez.

TZS-GI
Fotó: Philip János