杜克在其設(shè)施中確定了10,000多項資產(chǎn)，并計劃為這些設(shè)備資產(chǎn)添加超過30,000個傳感器，包括加速度計、溫度傳感器、油液分析傳感器、熱像儀和接近式探針。這些傳感器增加了振動、軸承溫度和油壓監(jiān)測等功能，還可監(jiān)測變壓器、溶解氣體和發(fā)電機等其他資產(chǎn)的電磁特征。

據(jù)估計，該項75％的成本不在于軟件或傳感器，而在于將傳感器連接到數(shù)據(jù)采集計算機的布線上。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)遍布該公司的各種設(shè)施，可連接多達30或40個硬連接的傳感器。電纜必須從傳感器連接到本地數(shù)據(jù)采集計算機；然后信號從NI數(shù)據(jù)采集設(shè)備無線傳輸?shù)蕉趴四茉吹姆?wù)器。

為了采集振動信息，可能需要每秒捕捉10,000到 100,000個樣本，持續(xù)幾秒鐘，才能對機器狀況進行充分的測量。此外，杜克能源公司使用現(xiàn)場工廠服務(wù)器的組合來管理這些龐大的數(shù)據(jù)。每個工廠都有自己的OSIsoft PI服務(wù)器，該服務(wù)器可采集、存儲和組織各種來源的數(shù)據(jù)。

這些服務(wù)器位于杜克的監(jiān)控和診斷中心，其中 Instep的Prism模式識別和預(yù)測軟件（用于機械解決方案）和GP Strategy的EtaPRO熱狀態(tài)監(jiān)測軟件可幫助識別與預(yù)期行為的偏差。在監(jiān)測診斷中心內(nèi)，這些軟件工具由一個由五名技術(shù)人員組成的團隊使用。

技術(shù)人員通過一個報警儀表板來了解設(shè)備是否發(fā)生某些意外行為。這樣，他們就可以調(diào)查并篩選問題，以確定是否是真正的異常情況以及是否需要進一步調(diào)查。如果對異常進行標(biāo)記，就會發(fā)送一個標(biāo)準(zhǔn)流程電子郵件來提醒相關(guān)的人員解決問題; 并以圖形化方式向他們提供信息，指出偏差并提供初步診斷建議，以便操作員可以檢查機器。

這些信息會發(fā)送到EPRI的資產(chǎn)健康管理系統(tǒng)，并與基于真實設(shè)備數(shù)據(jù)長時間編制而成的特征數(shù)據(jù)庫（來自多個公司）中的所有已知故障進行比較來識別問題。然后EPRI通知杜克能源的專家進入 NI InsightCM Data Explorer（一款旨在幫助工程師快速定位、檢查、分析和報告測量數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)軟件）進行全面分析。

目前，杜克能源公司將其所有數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部服務(wù)器上，因為IT部門目前不開放使用云。迄今為止，杜克能源公司已能夠處理使用這種方法所采集的龐大數(shù)據(jù)量。

杜克能源取得的成效

截至2017年3月，已有近30個工廠通過Smart M＆D架構(gòu)部署和管理近2000個CompactRIO系統(tǒng)。在這些工廠內(nèi)，杜克能源公司借助自動化數(shù)據(jù)采集功能，讓分析師可以將80％的時間用于分析，而不是數(shù)據(jù)采集；因此，分析結(jié)果更加可靠。

一年內(nèi)，杜克能源公司的監(jiān)測和診斷中心平均每天使用Prism發(fā)布兩次通知；其中只有四分之一 警報需要采取糾正措施。這些警報為專家提供了依據(jù)，使其可以在成本最低的時候?qū)υO(shè)備進行計劃和修理，例如，當(dāng)設(shè)備計劃進行維護而停機或需求較少時。

這些機器能夠繼續(xù)運行數(shù)周，使專家可以選擇成本最低的時候安排維修。舉個例子，盡管軸承存在故障，杜克能源公司仍然能夠保持發(fā)電機運行三周，直至安排安全且適時的維修。

公司以前只能每年從數(shù)據(jù)點采集四個數(shù)據(jù)，而現(xiàn)在每五秒就能采集一次數(shù)據(jù)。并非所有的附加數(shù) 據(jù)都可以永久存儲; 因此該公司通過管理協(xié)議來 決定什么時候丟棄哪些類型的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)更智能的數(shù)據(jù)存儲。

四年來，杜克能源公司由于避免了故障帶來的高昂成本，節(jié)省了高達130%的資金預(yù)算。該項目實施的第三年，杜克能源公司開始看到回報顯著增加。該公司正在計算由于避免手動采集數(shù)據(jù)而節(jié)省的勞動力成本。由于系統(tǒng)會持續(xù)分析數(shù)據(jù)，因此可 大大減少操作員輪次，同時顯著提高數(shù)據(jù)采集頻率。數(shù)據(jù)不再是每個月采集一次; 而是每天采集數(shù)次，每周采集數(shù)TB的數(shù)據(jù)，從而可以在更頻繁且一致地發(fā)現(xiàn)和跟蹤問題。

圖2：基于網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)監(jiān)測軟件

（圖片為NI InsightCM）

這一轉(zhuǎn)變提高了可靠性并降低了運營成本，可幫助管理人員滿足更高可靠性的需求，并通過提高分析能力來優(yōu)化工作效率。

挑戰(zhàn)

推出該解決方案必須克服許多挑戰(zhàn)。