Sähköaseman kytkinlaitteista kerätyn anturidatan hyödyntäminen ennustavassa kunnossapidossa
Roima, Aleksi (2018)
2018
Tietojohtaminen
Talouden ja rakentamisen tiedekunta - Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2018-12-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201811212704
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201811212704
Tiivistelmä
Moderneilla teknologioilla, kuten esineiden internetiin (IoT) liittyvillä antureilla, langattomalla tiedonsiirrolla ja pilvipalveluiden laskentakapasiteetilla, voidaan mahdollistaa ennustava kunnossapito, jolla tunnistetaan vikatila jo ennen kuin se vaikuttaa systeemin toimintaan. Tällä voidaan saavuttaa merkittäviä kustannussäästöjä ja entistä luotettavampi toimintavarmuus. Tässä työssä käsitellään tapaustutkimuksena Fingrid Oyj:n kunnossapidon siirtymää kohti dataohjattua ennustavaa kunnossapitomallia.
Sähkön saantivarmuudella on merkittävä vaikutus koko Suomen kilpailukyvylle. Kriittisessä roolissa sähkönsiirrossa on kantaverkko, jota Fingrid kehittää ja ylläpitää. Fingridin vastuulla ovat esimerkiksi sähköasemien kytkinlaitteet, joiden tehtävänä on erottaa sähköverkon osat toisistaan ja ohjata energian kulkeutumista. Vuoden 2018 alussa Fingridillä siirryttiin uuteen kunnossapitomalliin, jossa huoltotarkastuksia tehdään aiempaa useammin koeohjausten avulla, ja näistä koeohjauksista kerätään dataa laitteiden toiminnasta.
Muutokseen liittyen käynnissä on pilottihanke, jossa kytkinlaitteiden komponentteja monitoroidaan IoT-antureilla. Tarkastelun kohteena ovat kytkinlaitteiden moottorit, katkaisijoiden iskunvaimentimet sekä erottimien ja maadoituskytkimien vaihteistot. Tässä työssä selvitettiin, miten IoT-anturoinnilla mahdollistetaan mekaanisten laitteiden kunnonvalvonta, ja mitä kunnossapidon siirtyessä dataohjattuun päätöksentekoon on huomioitava.
Tutkimuksessa löydettiin kirjallisuuskatsauksen ja Fingridin kunnossapidon asiantuntijoiden kanssa käytyjen keskustelujen perusteella laitteiden komponenttien kuntoa kuvaavia tunnuslukuja liittyen virtaprofiiliin, äänispektriin ja äänen värähtelysignaaliin. Empiirisenä aineistona toimi Fingridin sähköasemalta kerätty todellinen anturidata eli virta- ja äänisignaalit. Tutkimuksessa esitettiin tunnuslukujen määrittämiseen anturidatasta tarvittavaa matemaattista taustaa, signaalinkäsittelyn menetelmiä ja laskennassa käytettävät ohjelmakoodit sekä kuvaavat visualisoinnit python-ohjelmointikielen avulla.
Kunnossapidon siirtyessä dataohjattuun päätöksentekoon on tehdyn kirjallisuuskatsauksen perusteella huomioitava, ettei muutos ole pelkästään teknologinen. Analytiikasta on luotava iteratiivinen toiminto, joka vaikuttaa johtamistapaan, teknologiaan, henkilöstön osaamiseen, päätöksentekoprosesseihin ja organisaatiokulttuuriin. Tavoitteena on löytää tilanne, jossa syntyvät kustannukset ja saavutettava liiketoiminta-arvo ovat organisaatiolle optimaalisessa suhteessa.
Sähkön saantivarmuudella on merkittävä vaikutus koko Suomen kilpailukyvylle. Kriittisessä roolissa sähkönsiirrossa on kantaverkko, jota Fingrid kehittää ja ylläpitää. Fingridin vastuulla ovat esimerkiksi sähköasemien kytkinlaitteet, joiden tehtävänä on erottaa sähköverkon osat toisistaan ja ohjata energian kulkeutumista. Vuoden 2018 alussa Fingridillä siirryttiin uuteen kunnossapitomalliin, jossa huoltotarkastuksia tehdään aiempaa useammin koeohjausten avulla, ja näistä koeohjauksista kerätään dataa laitteiden toiminnasta.
Muutokseen liittyen käynnissä on pilottihanke, jossa kytkinlaitteiden komponentteja monitoroidaan IoT-antureilla. Tarkastelun kohteena ovat kytkinlaitteiden moottorit, katkaisijoiden iskunvaimentimet sekä erottimien ja maadoituskytkimien vaihteistot. Tässä työssä selvitettiin, miten IoT-anturoinnilla mahdollistetaan mekaanisten laitteiden kunnonvalvonta, ja mitä kunnossapidon siirtyessä dataohjattuun päätöksentekoon on huomioitava.
Tutkimuksessa löydettiin kirjallisuuskatsauksen ja Fingridin kunnossapidon asiantuntijoiden kanssa käytyjen keskustelujen perusteella laitteiden komponenttien kuntoa kuvaavia tunnuslukuja liittyen virtaprofiiliin, äänispektriin ja äänen värähtelysignaaliin. Empiirisenä aineistona toimi Fingridin sähköasemalta kerätty todellinen anturidata eli virta- ja äänisignaalit. Tutkimuksessa esitettiin tunnuslukujen määrittämiseen anturidatasta tarvittavaa matemaattista taustaa, signaalinkäsittelyn menetelmiä ja laskennassa käytettävät ohjelmakoodit sekä kuvaavat visualisoinnit python-ohjelmointikielen avulla.
Kunnossapidon siirtyessä dataohjattuun päätöksentekoon on tehdyn kirjallisuuskatsauksen perusteella huomioitava, ettei muutos ole pelkästään teknologinen. Analytiikasta on luotava iteratiivinen toiminto, joka vaikuttaa johtamistapaan, teknologiaan, henkilöstön osaamiseen, päätöksentekoprosesseihin ja organisaatiokulttuuriin. Tavoitteena on löytää tilanne, jossa syntyvät kustannukset ja saavutettava liiketoiminta-arvo ovat organisaatiolle optimaalisessa suhteessa.