Hodnocení spolehlivosti technologických objektů s využitím bezdrátových kominikačních modulů

Martin Zuskáč

Doctoral thesis

Evaluation of reliability of technological objects using wireless data networks

Abstract:

Předkládaná disertační práce na téma „Hodnocení spolehlivosti technologických objektů s využitím bezdrátových datových sítí.“ je zaměřena na vývoj a otestování metodiky pro tvorbu digitálních dvojčat technického stavu. Práce definuje tento nový typ digitálního dvojčete a definuje jeho architekturu, která je založena na využití technologie bezdrátových senzorových sítí jako prostředku pro sběr a prvotní kontrolu dat z technologického objektu a využití expertního systému pro tvorbu diagnózy o technickém stavu objektu. Primární oblastí aplikovatelnosti tohoto nové druhu digitálního dvojčete je oblast údržby zařízení, kde je možné digitální dvojče technického stavu využít pro plánování strategií proaktivní nebo prediktivní údržby. Navržená metodika digitálního dvojčete technického stavu je prezentována na příkladu energetickém objektu – parovodu. Hardwarově je testované digitální dvojče založeno na bezdrátových sítích s technologií MIWI společnosti Microchip. Výhoda této technologie je nízká cena, nízká energetická náročnost, modulové struktura a možnost připojení širokého portfolia snímačů. Pro znalostní část digitálního dvojčete technického stavu byl využit expertní systém školicího pracoviště NTS. Diagnózy na základě měření byly vytvářeny v rámci testování off-line. Navržený a otestovaný typ digitálního dvojčete technického stavu ukázal nové možnosti v této oblasti a přispívá k rozvoji znalostního řízení průmyslových objektů. Práce má charakter aplikačně-základního výzkumu, kdy výsledky bude možné aplikovat jak v provozním prostředí v oblasti spolehlivosti, technické diagnostiky a údržby, ale primárním výsledkem práce je návrh metodiky tvorby nového typu digitálního dvojčete – digitálního dvojčete technického stavu průmyslového objektu. Výsledky práce tak mohou být přínosné nejen v provozní oblasti, ale mohou být inspirativní pro různé výzkumné projekty týkající znalostního řízení procesů a průmyslového internetu věcí.

Abstract:

Presented doctoral thesis “Reliability evaluation of technological devices with usage of wireless data networks” is focused on development and testing of methodology for technological state digital twin models. Thesis define this new type of digital twin concept and further define its architecture, which is based on usage of wireless sensor data networks as an instrument for data acquiring and initial data check from technological device and use of expert system for diagnosis of technological object’s state. Primary applicable areaof this new type of digital twin is a maintenance, where can be used actual technological state for proactive or predictive planning. Proposed technological state digital twin methodology is presented on energetic object example - steam pipe-line.The digital twin hardware is based on MIWI wireless networks topology from MICROCHIP company. Advantage of this technology is low price, low power consumption, modular structure and possibility to connect wide number of sensors. The expert system based on NTS department were used to creation of knowledge part of digital twin. Diagnosis were made off-line on the basis of real measurement. Proposed and tested type of technological state digital twin showed new possibilities in this area and contribute to development of industrial objects knowledge control. Thesis has character of applied-basic research, where the results will be able to applied as in operation environment in reliability areas, so the technological diagnosis and maintenance. Primary result of this thesis is proposition of methodology for creation new type of digital twin – technological state digital twin of industrial object. The results could be applied in operation area and could be inspiration for other research projects focused on knowledge control and industrial internet of things.

Keywords

digitální dvojče, znalostní řízení, spolehlivost, bezdrátové sítě, umělá inteligence

Keywords

digital twin, knowledge management, reliability, wireless networks, artificial intelligence

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 9. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 18. 12. 2019
• Supervisor: Jiří David
• Reader: Jaromír Škuta, Peter Brida, Petr Doležel

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Doctoral programme:
Řízení průmyslových systémů