Orbit Article

System 1 Decision Support

Jeffery Sipek
Jeffery Sipek
Software Product Manager
Bently Nevada
10 Min Read
System 1 Decision Support, condition monitoring software, condition based maintenance, vibration monitoring, machinery monitoring, predictive maintenance software, preventive maintenance programs, bently nevada
f (x)

소개

공정 집약적 산업의 경영자는 세계화, 인력 이동, 사이버 보안 위협 증가에 직면하여 생산을 간소화하기 위해 더욱 활발하게 디지털 혁신 활동에 뛰어들고 있습니다. 기술을 지능적으로 채택하고 구식 공정의 변화를 문화적인 방식으로 수용하지 않으면 안전하고도 효율적이며 신뢰할 수 있고 환경 친화적인 운영을 비롯해 다른 업체에 대한 경쟁 우위 확보를 사실상 달성할 수 없습니다.

Bently Nevada는 이러한 문제를 해결하기 위해 고객과 협력하고 있습니다. Bently Nevada는 400명 이상의 최종 사용자가 위치한 20개국에서 사용자 조사를 진행했으며 고객 팀의 역학 관계, 사이트 공정 및 기술 제품군을 연구하여 System 1이 플랜트 전체 기계 관리를 가장 잘 지원할 수 있는 방법을 결정했습니다. 이렇게 탄생한 플랫폼은 11개의 고유한 고객 사용 사례를 충족하며 각 사용 사례는 System 1의 연결성, 분석 및 시각화 기능 등 하위 집합을 활용합니다. Orbit 기사에서는 모든 운영 설비에 대한 향상된 통찰력을 제공하는 핵심 System 1 제품군인 Decision Support에 대해 살펴봅니다.

BakerHughes_sys1_9_20_1

System 1 Solution

 

문제

비즈니스 개선에 대한 기대는 지속적으로 증가하고 있으며, 디지털 혁신 및 빅데이터에 대한 전망으로 촉진되기도 합니다. 그러나 많은 문제로 인해 산업 관리자는 생산성 목표를 달성하면서 가동 중지 시간을 최소화하고 운영 무결성을 보장할 수 있는 능력에 제한을 받습니다. Bently Nevada는 여러 산업 분야의 시장 리더들과 함께 탐구 세션을 진행하여, 시간의 흐름에 따라 그 중요성이 더욱 높아진 오늘날의 최우선 비즈니스 과제를 파악했습니다. 그 문제에는 다음이 포함됩니다.

  • 엄청난 양의 데이터로 인해 알려진 고장 모드, 이상 및 추적 KPI (주요성과지표: Key Performance Indicator)에 대해 시설을 지속적으로 감시하고 분석하는 것이 어려움
  • 기계 운명 및 공정 개선과 관련된 기업 지식을 추적하고 유지하기 위한 중앙 지식 기반이 마련되어 있지 않음
  • 플랜트 신뢰성 전략 및/또는 OEM 문서에 설명된 대로 위험 완화를 지원하기 위해 검증된 분석을 수행하고 배포하기가 힘듦
  • 노령화된 인력으로 인해 기계 및 플랜트 지식의 손실이 발생함
  • 점증하는 설비 문제를 사전에 감지하기 위한 맞춤형 알고리즘 또는 KPI를 생성, 수정 및 배포하는 데 사용할 도구가 복잡함
  • 서로 다른 이력장치 감시 플랫폼으로 인해 근본 원인 분석을 위해 분석 결과를 기계/고정 조건과 연관시키는 기능이 제한됨

System 1

f (x)

이러한 문제를 해결하기 위해 Bently Nevada는 System 1 Condition Monitoring Platform을 확장하여 Decision Support라는 분석 솔루션을 제공합니다. Decision Support는 2000년대 초에 System 1 Classic용으로 처음 출시되었으며, 새로운 버전의 Decision Support는 향상된 기능을 포함하도록 전면 재설계되어 System 1(System 1 버전 20.1부터 시작)과의 긴밀한 통합 단계를 거쳤습니다. Decision Support는 System 1에서 수집된 풍부한 데이터 집합을 활용하고, 소정의 분석 규칙을 통해 해당 데이터를 처리하며, System 1 애플리케이션에 향상된 통찰력을 제공하여 보다 사전 예방적인 시설 관리를 가능하게 합니다.

Decision Support
System 1 + Decision Support. 향상된 통찰력을 위한 데이터 수집, 처리 분석

 

Decision Support에는 검증된 Bently Nevada 분석 모음이 포함되어 있으며 기계 또는 설비의 고유한 운영  애플리케이션에 맞게 조정할 수 있습니다. Decision Support를 활용하여 산업 장비 및 공정에 대한  비즈니스 지식을 수집, 전파 및 활용하는 데 도움이 되는 맞춤형 규칙을 만들고 배포할 수 있습니다.

Future Modes, Process, and Aux

   

BakerHughes_sys1_9_20_5
System 1 HMI 작업 공간에서 관련 설비에 할당 Decision Support 작업 결과

 

System 1 + Decision Support의 조합을 통해 향상된 통찰력을 가능하게 하는 연결성, 분석 및 시각화 기능 조합은 다음 섹션에서 자세히 확인할 수 있습니다.

분류 1: 연결성

배포 아키텍처

System 1 플랫폼은 종단 장치의 기계 데이터 소스에 대한 포괄적인 연결 기능을 제공하고 높은 해상도의 진동, 공정 및 제어 시스템 데이터를 수집합니다. 이 데이터는 3500, Orbit 60, Ranger Pro 무선 센서SCOUT와 같은 Bently Nevada 제품으로부터 수집할 수 있으며 Trend, Timebase/Waveform 및 Hardware 알람을 모두 가져올 수 있습니다. 또한 프로그래밍 가능 로직 컨트롤러(PLC) 또는 이력장치 (Historian)에서 공정 태그를 수집할 수 있습니다. 서버당 최대 15,000개의 OPC 및 Modbus 태그가 지원되므로 고객이 공정, 최초 출력 및 허용 데이터를 추가하여 기계 관리 프로그램을 향상시킬 수 있습니다.

Decision Support 엔진은 System 1 내의 고해상도 데이터에 액세스할 수 있습니다. 데이터 집합에는 진동, 속도, 압력, 흐름, 온도, 성능 및 배출량이 포함됩니다(이에 국한되지 않음). System 1으로 유입되는 데이터는 규칙 입력으로 사용될 수 있으며 논리적 단계와 수학적 단계를 거치게 됩니다. 규칙의 출력 값(즉 “결과”)은 시각화 및 추가 분석을 위해 System 1 플랫폼과 공유됩니다. 분석 구성에 따라 최대 초당 한 번의 속도로 실행되도록 규칙을 구성할 수 있습니다.

System 1 및 Decision Support는 동일한 서버에 상주합니다. 추가 사용 사례 및 고객 요구 사항을 충족하기 위해 Bently Nevada는 2021년에 최종 사용자 네트워크 수준 4에서 복제(Rx) 데이터베이스와 Decision Support를 통합하는 것을 목표로 합니다.

Pillar 1: Connectivity
System 1 Decision Support Developer Deployment
Integration with Replicated Systems Targeted in 2021

 

분류 2: 분석

Decision Support는 진단을 자동화하고 기계, 운영, 계측, 보조 장치 및 공정 이상을 조기에 탐지합니다.  이 애플리케이션은 System 1에서 고해상도 데이터를 수집하고 물리 및 모델 기반 논리적 규칙으로 분석한 다음 알림, 추세, 시각화 및 근본 원인 진단을 위해 결과를 System 1으로 반환합니다.

직원은 Decision Support를 사용하여 장비, 공정 및 비즈니스 솔루션에 대한 지식의 표현, 전파 및 활용에 도움이 되는 맞춤형 규칙을 설계하고 배포할 수 있습니다. 맞춤형 규칙은 쉽게 반복하고 관리할 수 있는 방식으로 광범위하게 적용할 수 있는 유용한 형식으로 운영 지식을 보존합니다. 또한 최종 사용자는 다양한 고장 모드를 탐지하도록 설계된 InsightPakTMAnalytics라고 하는 검증된 Bently Nevada 분석 기능을 사용할 수 있습니다.

규칙 작성

Build 환경에서 사용자는 포함된 단계 라이브러리를 활용하여 규칙을 그래픽으로 구성할 수 있습니다. 단계의 예로는 수학, 논리 및 타이머가 있습니다.

BakerHughes_sys1_9_20_7
맞춤형 규칙 생성을 위한 Decision Support 단계

 

기계 및/또는 공정 응답, 기계 실행 시간, 시작/종료 이벤트 수, 성능 데이터, 고장 모드 탐지 및 자동화된 분석이 필요한 여러 애플리케이션의 변화를 탐지하기 위해 맞춤형 규칙을 생성할 수 있습니다. Build 환경은 다양한 배경을 가진 최종 사용자가 규칙을 만들고 다른 사용자가 만든 규칙을 이해할 수 있도록 설계되었습니다. 규칙 생성, 배포 및 수정이 단순하기 때문에 프로그래밍 언어에 대한 배경 지식이 필요하지 않습니다.

BakerHughes_sys1_9_20_8
실행 시간 시작 카운터 규칙을 표시하는 Decision Support Build 환경

 

Build 프로세스의 주요 기능은 다음과 같습니다.

  • 전체 규칙 또는 규칙의 하위 섹션을 복사 및 붙여 넣어 규칙 개발을 촉진하는 기능
  • 비교 또는 수정을 위해 동시에 여러 규칙을 열 수 있는 기능
  • 입력이 올바르게 할당되었는지 확인하기 위해 입력 단계 데이터 유형을 정의하는 기능
    • 예: 입력 단계는 온도 태그로 정의할 수 있습니다. 배포 프로세스 중에는 엔지니어링 단위가 다르기 때문에 다른 태그 유형(예: 흐름)을 입력 단계에 매핑할 수 없습니다.
  • ​​​​​​​규칙 결과 매개 변수를 정의하는 기능
    • 결과의 측정 특성은 System 1의 추가적인 구성 없이 추세 및 시각화를 위해 System 1 데이터베이스에 통합할 수 있도록 Build 프로세스에서 설정됩니다.
  • ​​​​​​​다른 팀 구성원에게 정보를 전달하기 위해 규칙에 주석을 적용할 수 있습니다.
    • 예: 규칙은 효율성을 계산할 수 있습니다. 디지털 솔루션 규칙 작성자는 주석을 적용하여 수학 식의 세부 정보를 포함하거나 계수를 수정할 수 있는 위치를 강조 표시할 수 있습니다.
  • 라인 또는 오프라인에서 규칙을 작성하는 기능 - Decision Support가 System 1 데이터베이스에 연결된 경우 온라인 연결이 이뤄집니다. 그러나 최종 사용자는 System 1에 연결하지 않고 Decision Support를 설치하고 규칙을 작성할 수 있습니다. 오프라인으로 생성된 규칙은 나중에 온라인 Decision Support 연결로 가져올 수 있습니다.

내장된 추출

처음에는 Decision Support에 “추출”이라고 하는 사전 구성된 규칙 라이브러리가 포함됩니다. 추출 규칙은 고객 및 기계 진단 담당자로부터 배운 방법론과 동일한 Bently Nevada 방법론을 사용하며 측정, 상태, 참조 값 및 구성된 특성을 결합하여 설비 동작을 물리적으로 나타내는 간단한 값 집합을 생성합니다. 이러한 규칙은 최종 사용자가 하나 이상의 기계 동작에 대한 새로운 통찰력을 얻기 위해 사용하거나 규칙 생성 시간을 줄이기 위해 고유한 맞춤형 규칙의 입력 값으로 사용할 수 있습니다.

추출 라이브러리에는 맞춤형 규칙 생성 및 진단 분석에 사용할 수 있는 아래와 같은 기계적 상태 순환 설비 추출이 포함되어 있습니다. Bently Nevada는 API 왕복 압축기 및 Dry Gas Seal에 대한 추가적인 추출을 제공하며 후속 릴리스에서 추가적인 설비, 공정 및 보조 장치 시스템에 대한 제품을 추가할 예정입니다.

BakerHughes_sys1_9_20_9

규칙 배포 및 규칙 유지관리

규칙이 작성되면 규칙을 System 1 플랫폼에 배포할 수 있습니다. 배포 프로세스에는 규칙을 System 1 내의 대상 위치(예: 기계, 공정 시스템, 보조 장치 시스템)에 연결하는 작업이 포함됩니다. 또한 배포에는 정의된 규칙의 입력에 대한 측정 데이터 매핑이 포함됩니다. 규칙에 대한 입력 값은 대상 기계, System 1 계층 구조 내의 다른 위치 또는 다른 Decision Support 규칙에서 제공될 수 있습니다. 배포 모드에서 Decision Support는 System 1에 연결하고 구성된 계층을 노출하며 규칙에 공급할 데이터 집합을 제공합니다.

규칙이 배포되면 분석 결과가 System 1 데이터베이스를 자동으로 채웁니다(추가적인 System 1 구성이 필요하지 않음). 규칙 결과는 탐색, 시각화 및 진단이 보다 쉽도록 논리적으로 그룹화됩니다(배포된 기계 또는 공정 영역에 연결됨).

Decision Support는 규칙 배포 상태 조건에 대해 간단한 색상 코딩을 사용합니다.

  • 녹색은 배포 구성이 완료되었으며 실행하기에 적합함을 나타냅니다.
  • 빨간색은 배포 구성이 완료되지 않았음을 나타냅니다(예: 필수 측정이 아직 입력에 매핑되지 않음).
  • 색 및 노란색은 마스터 규칙 논리가 변경되었지만 해당 배포 사항이 아직 최신 개정 사항을 사용하도록 업그레이드되지 않았음을 나타냅니다.

규칙이 System 1 내의 많은 기계 및/또는 공정 위치에 적용되고 해당 마스터 규칙이 변경된 경우 최종 사용자(적절한 보안 권한이 있는 사용자)는 규칙의 모든 인스턴스를 신속하게 업데이트하거나 업데이트할 개별 배포를 능동적으로 선택할 수 있습니다.

akerHughes_sys1_9_20_10

InsightPakTM 분석

Bently Nevada는 약 60년에 걸쳐 기계 및 공정 조건에 중점을 두고 고객 문제를 해결해 왔습니다. 로터 동역학에 대한 깊은 지식은 InsightPak™ Analytics라는 패키지 제품에 포함되었습니다. InsightPak Analytics는 다양한 장비 유형과 관련된 고장 모드를 탐지하도록 설계되었습니다. 최종 사용자는 하나 이상의 기계에 InsightPakTMAnalytics를 배포하거나, 새로운 통찰력을 제공하기 위해 고유한 맞춤형 규칙을 만들거나, 두 솔루션을 결합하여 비즈니스 문제를 해결할 수 있습니다.

Bently Nevada는 초기에 회전 유체 필름 베어링 설비, API 왕복 압축기 및 원심형 압축기에 사용되는 건식 가스 Seal과 같은 보조 장치를 위한 InsightPaksTM를 제공합니다.

회전 설비를 위한 초기 InsightPakTM Analytics에는 다음이 포함됩니다.

  • 원심형 압축기
  • 속도 증가/감소 기어 박스
  • 일체형 기어 압축기
  • 산업용 가스 터빈
  • 항공엔진파생형 가스 터빈
  • 파워 터빈
  • 축방향 압축기
  • 전기 모터
  • 펌프
  • 블로워
  • 발전기
  • 스팀 터빈

 

다음에 대해 적절한 계측과 진단이 이뤄집니다.

  • 반경방향 프리로드 (Radial pre-load)
  • 유체로 인한 불안정성 (Fluid induced instability)
  • 고속 동기식 진동
  • 로터 런아웃
  • 서브 슈퍼 동기식 Rub
  • 오정렬
  • 로터 보우
  • 서지
  • 스톨
  • 기어 메시
  • 블레이드 패스
  • 연소기 럼블
  • 디지털 솔루션
  • 높은 배기/높은 차동 배기 온도
  • 전기 모터 불균일 공극
  • 펌프 캐비테이션

 

왕복 설비를 위한 InsightPakTMAnalytics는 수소, 플레어, LDPE 또는 천연가스 서비스의 API 유형 압축기를 지원합니다. 적절한 계측과 함께 아래 초기 진단이 가능합니다.

  • 크로스헤드 핀 로딩
  • 프레임 로딩
  • 압력 패킹 누출
  • 흡입/배출 밸브 누출
  • 실린더에서 저압 측 누출
  • 고압에서 실린더 측 누출

 

보조 장치용 InsightPaksTM시스템의 경우, 초기에는 원심형 압축기에 사용되는 두 가지 유형의 Dry Gas Seal이 포함됩니다. 아울러 해당 시스템은 탠덤 및 중간 래버린스가 탑재된 탠덤 모두를 대상으로 합니다. 이 두 유형에 대한 진단에는 다음이 포함됩니다.

  • 베어링 오일 마이그레이션
  • 저압 Seal 가스 DP
  • 저압 Seal 가스 온도
  • 저압 2차 Seal 가스 온도
  • 저압 분리 Seal 가스 DP
  • 1차 Seal 고장
  • Seal 가스 흐름 문제
  • 2차 또는 분리 Seal 고장
  • 2 Seal 고장
  • 2 Seal 가스 흐름 문제
  • 분리 Seal 가스 흐름 문제      
  • Seal 가스 부스터 오염 필터
  • Seal 가스 염 필터
  • 2차 Seal 가스 오염 필터
  • 분리 Seal 가스 오염 필터

 

향후에는 증가하는 설비, 보조 장치 및 공정 시스템을 포함하는 진단이 추가될 예정입니다. 추가적인 추출 및 InsightPakTMAnalytics에 대한 내용을 계속 확인하시기 바랍니다.

 

분류 3: 시각화

Decision Support의 규칙과 결과는 System 1 에 통합 및 저장되므로 사용자는 System 1의 풍부한 기능을 활용하여 새로운 통찰력과 가치를 끌어낼 수 있습니다. LP1 압축기에서의 Rub 조건에 대한 아래 예에서 이러한 시각화 기능을 확인할 수 있습니다. Rub 조건은 System 1의 실시간 데이터를 사용하고 Bently Nevada InsightPakTMAnalytics을 통해 데이터를 처리, 탐지되었으며, 이러한 결과의 시각화 및 추가 진단을 위해 System 1에 다시 통합되었습니다.

BakerHughes_sys1_9_20_11
위의 규칙은 InsightPak의 하위 구성 요소에 해당합니다. 위의 진단을 통해 Rub 조건이 탐지되고 활성화됨

 

HMI 보기

HMI Builder 작업 공간을 사용하면 고객이 호환 기계 및 지원 하위 시스템의 컨텍스트 내에서 전체 시설의 기계 상태를 시각적으로 나타낼 수 있습니다. 이 화면에 공정 인디케이터, 결함 조건 및 운영 KPI와 같은 Decision Support의 주요 규칙 결과를 포함시킬 수 있습니다. 탐색 링크를 구성하면 지원하는 HMI 보기로 빠르게 이동하거나 플롯 작업 공간 내의 관련 데이터로 직접 이동할 수 있습니다.

BakerHughes_sys1_9_20_12
LPI 압축기와 연결된 Decision Support 알람

 

Alarm 이벤트

System 1 Notification Plans는 여러 데이터 집합에서 정의된 조건을 기반으로 규칙 결과에 적용될 수 있습니다. 이러한 조건이 발생하는 경우 적절한 조치를 취하도록 해당 담당자에게 사용자 지정 메시지로 알림을 보낼 수 있습니다.

System 1 Event 목록 내에서 Decision Support 결과는 Alarm 이벤트로 문서화되므로 플롯 작업 공간 내의 지원 데이터에 빠르게 액세스할 있습니다.

BakerHughes_sys1_9_20_13
Decision Support Alarm 이벤트 관련 추세 데이터

 

상관 데이터 분석

System 1을 사용하면 많은 플로팅 형식을 사용할 수 있는 단일 플로팅 작업 공간 내에서 진동, 공정 및 제어 데이터를 볼 수 있습니다. 데이터가 최대 1초에 1회의 속도로 저장되므로 측정 값의 상관 관계를 쉽게 분석할 수 있습니다. 이를 통해 근본 원인 진단을 위한 데이터 프레젠테이션을 혼합하고 일치시킬 수 있습니다.

BakerHughes_sys1_9_20_14
InsightPak에서 탐지한 활성 마찰 조건을 나타내는 하위 동기식 활동(다른 입력 논리와 결합) 보여주는 데이터입니다. 왼쪽의 Orbit 플롯은 압축기가 정상 상태였을 때의 참조 서명(빨간색) 나타냅니다.

 

연결성 + 분석 + 시각화 = 완전한 솔루션!

East Shore of Lake Tahoe, a short drive from Bently Nevada’s HQ in Minden NV

연결성, 분석 및 시각화 기능을 결합하는 System 1은 모든 산업 관리자에게 있어 최고의 단말 이력장치 및 Condition Monitoring Platform으로 자리매김했습니다. 요약:

System 1은 시설 내의 모든 설비에서 데이터를 수집합니다. 정상 상태 작동 중에 초당 최대 한 번의 수집 속도를 얻을 수 있으며, 알람 및 시작/종료 이벤트(장치에서 사용 가능한 경우) 중에는 1초 미만의 속도로 데이터를 저장할 수 있습니다.

저장된 데이터를 분석할 있으며 다양한 도구를 사용하여 통찰력을 얻을 있습니다. 코어 System 1 애플리케이션은 임계값 기반 알람을 표시하지만 Decision Support Bently Performance 기계 상태 운영 조건을 조기에 탐지하고 보다 정확하게 이해할 있도록 추가 분석 기능을 계층화합니다.

복제는 플랜트 네트워크의 보안 경계에서 데이터를 해제하여 더 많은 사용자가 데이터에 쉽게 액세스할 수 있게 합니다. 최대 8개의 트랜스미터 데이터베이스를 비즈니스 네트워크의 수신기 데이터베이스 하나에 복제할 수 있습니다.

사용자는 비즈니스 네트워크에 연결되면 S1의 광범위한 시각화 기능에 액세스하여 비정상적인 기계 상태를 효율적으로 조사할 수 있습니다. 마지막으로 표준 인터페이스(예: OPC UA)가 풍부한 System 1 데이터를 외부 시스템에 제공하여 데이터 레이크를 정리하고 기계 학습 알고리즘을 지원합니다. 이러한 모든 기능은 현재 및 미래의 상태 감시 목표를 달성할 수 있도록 완전한 통합 솔루션으로 제공됩니다.

The System 1 Solution

v20.2에 계획된 내용

System 1 v20.2는 2020년 11월에 출시될 예정입니다. 대상 기능의 전체 목록이 아래에 나와 있습니다.

System 1 v20.2 Targeted Capabilities
System 1 v20.2 기능

 

System 1 Decision Support에 대해 자세히 알아보기

Decision Support Brochure

Decision Support Fact Sheet

Decision Support Website

Decision Support Blog

System 1 Website

Orbit 기사 - System 1 20주년 축하

System 1 “새로운 기능 - System 1 v20.1 소개”

System 1 기능 비디오 (유효한 M&S 계약 필요)

 

예정된 System 1 Orbit 기사

System 1 플랫폼의 심층 기능은 Orbit 매거진의 향후 릴리스에서 살펴볼 계획입니다. 다음과 같은 기사가 예정되어 있습니다.

 

2020년 4분기 System 1 – 일반 기계 감시

2021년 1분기 System 1 – 터보 기계 감시

2021년 2분기 System 1 – 왕복 압축기 감시

2021년 3분기 System 1 – 전체 Fleet 감시

Our Experts

Jeffery Sipek
Jeffery Sipek
Software Product Manager
Bently Nevada
System 1 Analytics
condition-based maintenance and asset management
System 1 Analytics
condition-based maintenance and asset management
Bio

As a Software Product Manager, Jeff listens to customer needs and establishes the direction for System 1 Analytics.  While working for Bently Nevada, Jeff has accumulated 30 years of experience in condition-based maintenance and asset management.  He has extensive field experience with roles in Field Service, Customer Training, Field Applications, Corporate Account Management, and Product Line Management.  Jeff holds a BS degree in Information Technology.