工場設備の予知保全を支援する診断技術 - Heartbeat Technology

Products Solutions Services Heartbeat Technology 機器の鼓動を把握する

2 Heartbeat Technology フィールド機器が独自の診断に基づき、 運転の最適化の可能性を提供してくれるとしたら、 どうでしょう。 様々な産業の技術者は、生産性を高く維持すると同時に、運用 「確実で効率的に運転の安全を確保するために、この機 および保全コストを低く抑ることを常に求められています。さら 器はどのように役立つのでしょうか？」 に、コンプライアンスを遵守し、製品の品質と安全な運転を確 保する必要があります。その結果、プラント計装に対する要求 事項は着実に増加しています。運転を最適化するために考慮す 「機器が問題が発生する前に何かしら通知をしてくれれ べき多くの領域があります。 ば、保全業務を最適化できるのでは？」 計測機器が効率的で安全な生産という大きな目標をどのように 「効率的な運転をしたいが、スタッフが新人ばかり。誤操 サポートできるのかを理解するために、次のような疑問がしば 作のリスクを最小限に抑えながら、機器で迅速に対応で しば生まれます。 きる直観的なインターフェースはありますか？」 「競争力を高めるには、稼働時間を最大化する必要があり 「デジタル化とIIoTによってもたらされる効率化の可能性 ます。高度な可用性を確保し、プロセスの中断を回避す からどのような利益を得られますか？それを実現するた るためには、どうすればよいでしょうか？」 めに役立つ技術はありますか？」 「何が間違っているかを知り、それを修正するために必要 な情報をどうすれば得られるのでしょうか？」

もし、計測機器の脈が測れたら？ 3 Heartbeat Technology がその答えになります 測定結果を把握し、詳細な見識を提供いたします Endress+Hauser では、お客様の目標達成をサポートするため に、Heartbeat Technology を多くの計測機器に搭載しています。 そのユニークな診断、検証、監視機能はすべて、プラントのパ フォーマンスを向上させるために日々努力するお客様をサポー トすることを目的としています。 測定の信頼性・安全性の向上 コンプライアンスを確保しながら生産性を向上 優れた診断範囲と国際標準に準拠した機器の開発で、高い性能 プロセスを中断することなく、トレーサブルな機器検証を通じて、 と信頼性を実現しました。 校正 / プルーフテストサイクルを最適化します。 業務の効率化 もう突然はない タイムリーで明確かつ標準化された診断メッセージと、必要な 機器とプロセスの状態に関する洞察を改善し、プロセスを最適 処置を推奨事項を明示することで効率的な運用をサポートしま 化し、安定した運転を支援します。 す。 プラントの生産性の向上に向けて… .. 信頼と安全性の向上 .. 検査・点検作業の効率化 .. プロセスの知見の向上 Heartbeat Technology .. 自己診断情報 .. 検査・検証 .. 監視 プリセスの中断なしに プロセスの最適化と プロセスおよび機器の連続した診断 機器の機能健全性の文書化 予知保全のための情報 www.endress.com/heartbeat-technology

4 Heartbeat Technology Heartbeat 診断 適切な情報を適切なタイミングで入手し、最新情報を常に把握 連続して広範な自己監視機能を備えた計測機器は、信頼性の • 明瞭 - 診断メッセージは、NAMUR NE107に準拠し、原因と 高い性能を提供します。これが Heartbeat 診断の目的です。機 対策を明確なテキストで提供する標準化されているので、 器の不調やプロセスの状態に問題が発生した際に、明確な診 適時、効率的かつ適切な保全を可能にします。 断メッセージを備えた優れた診断機能です。さらにポイントを目 的の状態に戻すための適切な対策も、同時に通知されます。 • 信頼性と安全性 - クラス最高の連続した診断範囲（最大 規格の概要 97%）とIEC 61508に準拠したデバイス開発で、測定信頼性 IEC61508 は、安全関連システムに適した計測機器 の向上、製品品質の保護、必要な安全レベルの長期維持が の設計方法を規定した国際規格です。高度に構造 可能になります。 化、文書化された透明性の高い開発手法を規定し ているため、機器の信頼性を高めることができます。 • 迅速 - 機器の不調やプロセス状態が機器の仕様を超えれば、 即座に通知されます。 NAMUR NE107 は、フィールド機器の診断情報を • 効率的 - 計画外のシャットダウンを回避することで、プラント 統一的に分類する方法を規定し、診断事象が発生 の可用性を高め、安全な操業を維持します。 した際に、ユーザーが適時正しく対処できるように 支援します。

Heartbeat 診断 5 統一されていない診断情報は ... …定義された NE107 のカテゴリに分類されます。 NAMUR NE 107 に準拠した標準的な診断メッセージ ステータス信号 意味 対応 診断実行中 機器診断は実行中で、異常なし なし 機器の故障や計測環境が原因で出力信号 問題を分析し、必要な対策を実行（機器 故障 は無効 の修理が必要な可能性が高い） 出力信号は機器のシミュレーションを実 機器が再度有効な測定モードになるま 機能チェック 行中などの理由で一時的に無効 で、プロセスの運転を注意して実施 出力信号は有効だが、機器は使用範囲外 問題を分析し、必要な対策を実行（プロ 仕様範囲外 で動作中 セスや周囲環境条件を確認し、機器の メンテナンスが必要か検討） 出力信号は有効、但し、機器のメンテナン 問題を分析し、必要に応じてメンテナン 要メンテナンス スが必要 スを計画

6 Heartbeat Technology Heartbeat 検証 快適で安全かつコンプライアンスに配慮して生産・保守の効率化 Heartbeat 検証は、外部のツールやプロセスの中断をせずに計 • 信頼性 - ボタンを押すだけで、計測を中断することなく、その 測機器の機能をいつでも評価でき、コスト効率よく実施すること 場で機器を検証できるため、機器の機能に対し高い信頼性 が可能です。検証には、機器の各部品が基準値に適合している を確保 のか確認するだけでなく、計測器やプロセスの状態に影響を与 える可能性のある、腐食、摩耗、付着などの系統的な障害の存 • 明瞭 - 検証結果は、合否で表示 在も確認できます。さらに Heartbeat Technology による検証は • 包括的 - 検証の詳細がすべて検証レポートで確認できるた トレーサビリティが確保されており、その結果は関連する規格 め、文書作成や監査の労力を軽減 や基準に準拠して、文書化することができます。 • コンプライアンス - 検証コンセプトは、ISO9001に基づき第三 者認証され、トレーサビリティを確保 • 簡単 - 最小限の労力で、機器を取り外すことなく、校正とプルー フテストサイクルの最適化を可能にし、系統的な欠陥が発生す るリスクを低減

Heartbeat 検証 7 Heartbeat Technology検証レポート 機器と検証情報 シリアル番号 S901230119A デバイスのタグ EH_PMD75B_S901230119A 稼動時間 0d17h03m26s プラントオペレータ 検証の情報 稼働時間（検証） 0d17h02m12s 日時 2/28/2022, 15:55:6 検証結果 検証結果 合格 ノート ノート 確認 Heartbeat Verification verifies the function of the measurement instrument with a total test coverage TTC of > 95%. 日付 オペレータのサイン 検査員のサイン 2022-02-28 2 / 6 検証で 95% の TTC（Total Test Coverage）- これは何を意味するのか？ ランダム故障 （機器の機能） 万が一、機器にランダム Heartbeat な故障が発生した場合、 TTC Technology Heartbeat Technology で 95 検証レポート は、95％という高い確率 で故障を検知します。 系統的障害 （プロセス関連） Heartbeat Technology は、 腐食、摩耗、付着など、 アプリケーションに特有 な系統的な障害の存在を 示すこともできます。

8 Heartbeat Technology Heartbeat 監視 プロセスと機器の状態を把握することにより、効率的かつ積極的な運用へ 機器の測定性能は、プロセス条件がセンサ構成部品に与える • 情報提供 - センサの物理的応答は、簡単に理解できるプロ 影響が少ない、想定された使用範囲内で動作していれば、長 セスと機器の知見に変換されます 期間に渡って非常に安定していると予想されます。しかし、特 に厳しいプロセス条件下では、機器の性能と信頼性に影響を • 特定 - 専用の機器パラメータを監視して、プロセスの異常を 及ぼすような事象が発生する可能性があります。例えばセンサ 特定し、メンテナンスの必要性を予測することで、運用を最適 接液部の腐食や摩耗、タンク内での泡の発生、検出部への汚 化します れの付着などです。これらの事象は、センサの物理的応答に影 • 予測 - 潜在的に安全ではないプロセス条件や機器の誤動作 響を与えます。Heartbeat Technology は、これらの影響を検 を回避するために、適時対策を講じます 出し、プロセスや機器に関して理解しやすい情報に変換し、プ ロセスの最適化やメンテナンスの必要性を予測することを可能 • 信頼性 - 必要な時に最適なメンテナンス活動を計画し、計画 にします。 外のシャットダウンを回避することによって、プラントの可用 性を向上させます

Heartbeat 監視… 9 タンク内の発泡層 専 用の機器パラメータを監視して、運用を最適化 し、潜在的なメンテナンスの必要性を予測 Heartbeat Technology のパラメータ - 機器とプロセスを包括的に理解するための鍵 Heartbeat Technology のパラメータは、これまで見えなかった ものを視覚化します。関連するパラメータを経時的に観察する ことで、腐食や付着など、プロセスにおいて望ましくない変化の 存在を確実かつ迅速に検出できます。パラメータが変化したか どうか、あるいはプロセス条件の急激な変化による影響を受け たのかどうか判断することもできます。さらに必要に応じて適切 かつ適時に対策を講じることが可能になります。 次のページで紹介する事例では、様々なアプリケーション における実例をご紹介し、Heartbeat Technology が日々の 業務で生み出す価値をご提案します。

10 Heartbeat Technology コンディション・モニタリング 腐食 腐食によるセンサの減肉の検知 動作原理 流量計：コリオリ（Promass） • Heartbeat Sensor Integrit（y HBSI）値は、工場出荷時の基準 値（0%）と比較したセンサの健全性の相対的な変化を表し ます。 • 腐食が発生すると、センサの健全性に影響を与え、HBSI 値 が上昇します。 • HBSI 値が4%を超えると、その流量計は計測精度を維持で きず、交換が必要になります。 • 多くの場合、HBSI 値を監視して、プロセス中に摩耗メカニ ズムが存在しないことを確認できます。その場合、HBSI値 は安定した低レベルを維持します。 HBSI [%]の推移 6 5 4 3 機器/プロセス/運転への影響 2 1 • 信頼性の低下と測定性能の低下 0 • 何もしなければ、センサの信頼性が損なわれる 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 • 他のプロセス部品に悪影響を及ぼす可能性（材料による） t [日] Heartbeat Technologyのメリット 腐 食と同様に、磨耗もセンサを減肉させるため、セ • 腐食の早期発見による信頼性向上とプロセスの安全性向上 ンサの物理的な反応に同様な影響を与えます。こ • センサの劣化の程度を把握し、状況に応じたメンテナンスの のため、腐食の検知に使用したパラメータは、磨耗 計画の立案 の検知にも使用することができます。 Heartbeat Technologyのパラメータ 流量測定： Heartbeat Sensor Integrity（HBSI） - コリオリ（Promass） レベルスイッチ： 振動周波数 - 音叉式レベルスイッチ（Liquiphant）

使用事例 11 コンディション・モニタリング 付着 センサ表面への付着物の検知 動作原理 流量計：電磁流量計（Promag） • 付着の指標は、流体と付着物の導電率の違いに基づいて います。 • 測定管内の導電率の分布を解析し、付着が増加すると比 例して変化する指標値を算出します。 • ベースラインの0％は、付着のない新しい機器の工場校正 時に設定され、検出可能な最大の付着形成を100％として います。 付着指標 [%]の推移 60 50 40 30 20 10 機器/プロセス/運転への影響 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 t [月] • 信頼性の低下と測定性能の低下 • 付着が多いと流量が制限される可能性がある • 他のプロセス部品に悪影響を及ぼす可能性がある Heartbeat Technologyのメリット 圧力計：Deltabar • 付着の早期発見による信頼性とプロセス安全性の向上 • 動作中の信号ノイズを監視 • 付着物の発生を監視し、それに応じた洗浄などのメンテナン • 付着などにより導圧管が詰まった場合、信号ノイズが発生 ス計画の立案 • 定義した閾値を超えた際、診断ステータスのイベントが発 生（例：要メンテナンス） Heartbeat Technologyのパラメータ 信号ノイズ [mbar] 流量計： 6 しきい値 • 付着指標 - 電磁流量計（Promag） 5 • 振動ダンピング - コリオリ（Promass） 4 ベースライン • 信号強度 - 超音波（Prosonic Flow） 3 実信号ノイズ 2 しきい値 レベル計： 1 異常 • 振動周波数 - 音叉式レベルスイッチ（Liquiphant） 0 • t [日] インカップリングエリア - 非接触レーダー（Micropilot） 1 2 3 4 5 6 • 相対エコー振幅 - ガイドレーダー（Levelflex） 圧力計： 信号ノイズと信号中央値（Cerabar/Deltabar）

12 Heartbeat Technology プロセスの最適化 泡検知 消泡剤の添加量最適化 動作原理 連続レベル計：Micropilot/Levelflex • タンク内に泡が発生すると、エコー振幅が小さくなる • エコー振幅を監視することで、タンク内の泡の発生状況に よって、以下の知見を得ることができます。 • エコー振幅が、アプリケーションごとに設定したしきい値 を下回ったとき、タンク内の泡レベルを下げるためにスプ リンクラーシステムを作動させる信号を自動的に送信す ることができます。 • エコー振幅が、しきい値よりも大きい値に復帰したとき、消 泡剤やスプリンクラシステムを停止させることで、効果的 な運用が可能になります。 機器/プロセス/運転への影響 • 測定性能の低下 • 実効タンク容量が小さくなってしまう • 泡のオーバーフローの可能性 Heartbeat Technologyのメリット • 泡立ちの早期発見による信頼性・安全性の向上 • 消泡剤の適時・最適な投入が可能 Heartbeat Technologyのパラメータ レベル計： • 相対エコー振幅（Micropilot/Levelflex）

使用事例 13 プロセスの最適化 不均一な流体 プロセス流体中の不均一性の同定 動作原理 流量計：熱式（t-mass） • 熱式流量計では、センサ検出部に気体に比べて非常に高 い熱伝達特性を持つ液体が付着すると、気体質量流量の 算出に大きな影響を与えます。 • そのため、センサに液体が付着すると、過大な流量となり ます。 • 直前の数分間のセンサ応答の安定度を統計的手法で解 析し、異常があるかどうかを判断します • 流量計は、異常を検知したときアラームまたは警告を発す るよう設定可能です。 • この機能により、正しく測定が行われていることを確認で きます。 温度 [°C]の場合 パワー [mW] • このような不均一性の可能性は以下の状況で発生します 　- 液体中の混入気泡や固形分の混入 22 160 158 　- 気体中の液体分 156 • 不均一性は、不安定で望ましくないプロセス条件によっ 154 152 て引き起こされる可能性もありますが、ある媒体の特定 21.5 150 の混合が望まれる用途、例えばアイスクリームやクリー 148 ムチーズに特定の量の空気を含ませる場合もあります。 146 144 142 21 90 95 100 105 t [秒] 機器/プロセス/運転への影響 デバイスの性能、プロセス効率、製品品質に影響を与える可能 性があります。 Heartbeat Technologyのメリット • プロセス条件の信頼性の高い識別 • 望ましい効率と製品品質を達成するためのプロセス最適化 水滴がセンサに作用すると、機体の質量流量の不 のサポート 自然な増加が観察されます。 Heartbeat Technologyのパラメータ 流量計： • 不均一流体の指標 - コリオリ（すべてのPromass） • 浮遊気泡の指標 - コリオリ（Promass Q） • 許容率 - 超音波（Prosonic Flow） • プロセス安定性 - 熱式（t-mass）

14 Heartbeat Technology プロセスの最適化 可用性 最もメンテナンスが必要な測定ポイントの特定 動作原理 水質分析計 • センサの健全性指標と期待される動作の変化を比較する ことで、最適化のための作業に効果があったかどうか評価 することができます。 • 得られた評価から、センサの校正作業など今後の保守計 画の最適化を図ることが可能になります。 センサ健全性 期待される動作 問題発生 時間 機器/プロセス/運転への影響 Heartbeat Technologyの状況 測定点の信頼性、プロセスの稼働率に影響を与える可能性 J メンテナンスは K メンテナンスを L 早急なメンテナンスが 不要 推奨 必要 Heartbeat Technology のメリット • 信頼性の低い測定点を検出し、効率的にメンテナンスを行う ことができます。これにより、労力とプロセスの可用性の最適 なバランスを見つけることができます。 • センサの動作は常に監視され、効率的なメンテナンス予測を 立てることができます。 Heartbeat Technologyのパラメータ 分析計： • Liquiline変換器に接続可能なセンサ（pH、ORP、殺菌、溶存 酸素、濁度、光度、導電率） • ウォーターサンプラ 上記のセンサとサンプラは、いずれもセンサ健全性と KP（I Key Performance Indicator）を提供します。 KPI は運用中の実際のイベントに基づいているため（統計的な 平均値として導き出されたものではない）、可用性の向上や故 障の減少など、メンテナンスの効果について明確かつ応用性の 高い情報を得られます。

使用事例 15 コンディション・モニタリング センサの経年劣化 センサーの経年劣化と残存寿命の特定 動作原理 レベル計：放射線式（Gammapilot） • 放射線源は時間の経過とともに減衰します。放射線式レベ ル計にとって、これは実質的に、検出器に到達する放射線 の量、すなわち測定信号が時間と共に減少することを意味 します。 • 機器は、この影響を自動的に補正しますが、放射線が特定 のレベルを下回ると、測定の信頼性が損なわれる可能性 があります。 • 予想される残りの動作時間を推定するために、検出器は 線源の活動度が指定された測定精度を維持するために 十分な強さがあるかを評価します。 • これにより、測定の信頼性が高まり、線源交換に関する最 適なタイミングの情報が得られます。 時間経過による線源の減衰 線源の活動度［放射線量］ 機器/プロセス/運転への影響 100% 機器の性能または残存時間に影響を与える可能性 50% 半減期後 Heartbeat Technology のメリット 線源交換を推奨 （上限はアプリケーション に依存） • センサの劣化や寿命の早期検知による信頼性、プロセスの 0 可用性、安全性の向上 0 t [年] • メンテナンス間隔の最適化が可能 温度（TrustSens） Heartbeat Technologyのパラメータ RTDセンサーの自己校正温度が記録され、メモリに保存さ れるため、時間経過による偏差（Δ）を容易に検出すること レベル計： ができます。あらかじめ定義された許容限界に達した場 • 予想される線源の動作時間 - 放射線式（Gammapilot） 合、診断メッセージと改善策が提供されます。 • 光電子増倍管の残存有効期間 - 放射線式（Gammapilot） Δ 自己校正点での温度 [K］ 分析計： • センサ健全性 - Liquiline変換器に接続可能なセンサ（pH、 範 囲 外 ORP、溶存酸素、殺菌、光度） • システム健全性 - ウォーターサンプラ 警 告 温度計： （自己校正点における）温度変動の検知 - TrustSens 0 0 セルフキャリブレーション t [月] 従来の校正、例えば法律で規定されたもの

16 Heartbeat Technology 次のステップへ Netilion Connect その他のクラウド コネクテッド環境で Heartbeat Technology を Netilionクラウド 活用し、データをナレッジに プラットフォーム オペレーションステーション メンテナンスステーション（例：FieldCare） Heartbeat Technology のほとんどの機能は、現場で直接操作する ことができますが、フィールドツールやプロセス制御 / アセット管理 LTE システム、さらにはクラウドに接続して操作することで、さらにその 利用価値は大きくなります。インターネットに接続された環境では、 タスクをより効率的かつ簡単に実行できるだけでなく、検証レポー トの作成や Heartbeat Technology のパラメータ監視などの追加機 能を利用することもできます。 Web server • 接続 - Heartbeat Technologyの機能をお客様のインフラに統 合することで、プロセスを最適化します。 FieldXpert Web server • 価値の創造 - Heartbeat Technology搭載のフィールド機器をク ラウドに接続することで、デジタル化とIIoTの潜在的な能力を引 ウェブサーバー Field Xpert SmartBlue アプリ き出し、最大の効率化を実現します。 • 範囲を拡大 - デジタルサービスによって、個々の機器だけでなく、 設置されたすべての機器の健全性に関する洞察を得られます。 • 効率の向上 - どこからでも機器固有の情報にアクセスすること で、時間の節約、現場作業員の負担軽減、作業ミスリスクの最小 化が可能です。 23.4 • 安全を確保 - プロセスオートメーションの最高レベルのセキュリ ティ基準に準拠して設計されたデジタル製品で、お客様の情報 を保護します。 ニーズに応じたデジタル化 Endress+Hauserは、フィールド機器をすべての 主要なホストシステムおよび通信プロトコルに シームレスに統合できるよう、お客様をサポート いたします。これにより、測定値と診断データを 現場からプロセス制御システムやアセット管理 システムへ確実に転送することができます。 従来の経路でのインテグレーションに加え、 Endress+Hauserはフィールドツール、デジタル化 ソリューション、サービスを幅広くご提供いたし ます。 Netilion IIoTエコシステムを介してシームレスな 体験を活用することも、必要な機能をお客様の IT環境に統合することも可能です。 直接操作 接続性と プロセス制御と 現場ツール アセット管理 クラウド

次の一歩を踏み出す 17 Netilion Connect その他のクラウド Netilionクラウド プラットフォーム オペレーションステーション メンテナンスステーション（例：FieldCare） LTE Web server FieldXpert Web server ウェブサーバー Field Xpert SmartBlue アプリ 23.4 Netilion IIoTエコシステムによるHeartbeat Technologyの適用範囲の拡大 1 1 シンプルで高速なモバイルアクセス - Netilionは、工業プ 詳細: www.netilion.com ロセス向けに設計されたクラウドベースのIIoTエコシス テムで、いつでも、どこからでもアクセスできます。関連す るデジタルサービスにより、様々な携帯端末でHeartbeat Technologyの機能を利用することができます。 直接操作 接続性と プロセス制御と 現場ツール アセット管理 クラウド

18 Heartbeat Technology 認証とトレーサビリティ 独立した第三者によって証明されています コリオリ式質量流量計の証明書作成例 リキファントポイントレベル機器に関する認証例 センサから伝送器を経て出力に至るまで信号 第三者認証は、トレーサブルな検証に関するISO9001の ループ全体の検証。 要求事項への準拠を確認するものです。

製品ポートフォリオ 19 Heartbeat Technologyを搭載した製品群 流量 レベル 圧力 温度 分析 質量流量 レベルスイッチ • 金属メンブレン 自己校正 液体 • コ リオリ • 音叉式　 Cerabar PMP71B TrustSens TM371/372 • Liquiline CM44x Promass 10/100/ Liquiphant FTL • セラミック pH・ORP・溶存酸素・ 200/300/500 51B/62/64 メンブレン 殺菌・濁度・ • 熱式 • 放射線式　 Cerabar PMC71B 光度計・導電率 t-mass 300/500 Gammapilot FMG50 差圧 • Liquistation 体積流量 レベル計 金属メンブレン CSF34/48 • 電磁 • 非接触式レーダー Deltabar PMD75B/78B サンプラ Promag 10/100/ Micropilot FMR5x/6x 200/300/400/ • ガイドレーダー ガス 500/800 Levelflex FMP5x J22 TDLAS • 超音波 • 放射線式 ガス分析計 Prosonic Flow Gammapilot FMG50 濃度 200/300/400/500 • 渦 Prowirl 200 詳細: www.endress.com/heartbeat-technology 最適なものをお探しですか？ 喜んでお手伝いさせていただきます お客様のアプリケーションを最適化できる機能 について、さらに理解を深めたいとお考えです か？ あるいは、コネクテッド環境でHeartbeat Technology がもたらす可能性について検討した いとお考えですか？ その際は、お近くのEndress+Hauserのパートナー にご相談ください。最適な解決策をご提案させて いただきます。 詳細はこちら: www.addresses.endress.com

www.addresses.endress.com CP01251F/33/JA/05.22