अनलॉकिंग दक्षता: उद्योग 4.0 कारखानों में स्मार्ट वाल्व

पारंपरिक पौधों में इस तरह की स्थितियाँ आम हैं। उस वाल्व के शरीर पर एक जंग लगा अवशेष एक और समस्या का संकेत देता है: सफाई रसायनों (अम्लीय सैनिटाइज़र) ने समय के साथ धीरे-धीरे गलत सामग्री विकल्प को खड़ा कर दिया है, जिसके परिणामस्वरूप खुरदरी आंतरिक सतह और यहां तक कि सील जीवन भी कम हो गया है। ये व्यापक मुद्दे - दबाव में उतार-→चढ़ाव, वाल्व कंपन → घटक घिसाव - अनिर्धारित रखरखाव को मजबूर करते हैं और सुरक्षा चिंताओं को बढ़ाते हैं। उत्पादन लक्ष्यों और बजट को संतुलित करने वाले खरीद प्रबंधक के लिए, प्रत्येक अनियोजित शटडाउन महंगा है। ऊपर दिया गया दृश्य एक बड़ी डाउनटाइम घटना तक बढ़ सकता था, लेकिन यह एक अवसर भी प्रस्तुत करता है। आधुनिक कारखाने इन सिरदर्दों को पूरी तरह से रोकने के लिए स्मार्ट वाल्व और उद्योग 4.0 समाधानों को अपना रहे हैं। बुद्धिमान, कनेक्टेड वाल्वों में अपग्रेड करके, डेयरी प्लांट इस प्रतिक्रियाशील अग्निशमन को सक्रिय अनुकूलन में बदल सकता है।

वाल्व प्रौद्योगिकी का विकास

वाल्व तकनीक मैनुअल व्हील क्रैंक और अनुमान लगाने के दिनों से एक लंबा सफर तय कर चुकी है। अनुभवी इंजीनियरों को याद है कि जब एक वाल्व विशुद्ध रूप से यांत्रिक था - एक हैंडव्हील घुमाएं और द्रव प्रवाह बदल जाए, जिसमें लाइन के नीचे दबाव गेज से परे कोई प्रतिक्रिया नहीं होगी। समय के साथ, बुनियादी स्वचालन आ गया: वायवीय डायाफ्राम वाल्व और हवा से चलने वाले एक्ट्यूएटर आम हो गए, जिससे वायु संकेतों के माध्यम से नियंत्रण कक्ष से रिमोट कंट्रोल की अनुमति मिली। एक क्लासिक वायवीय एक्ट्यूएटर एक वाल्व को स्थानांतरित करने के लिए पौधे की हवा का उपयोग करता है, सुरक्षा में सुधार करता है (खतरनाक क्षेत्रों में कोई मैनुअल हस्तक्षेप नहीं) लेकिन फिर भी अंदर क्या हो रहा है, इस बारे में सीमित अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स उन्नत हुआ, इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर और पोजिशनर्स उभरे, मोटर्स और सेंसर से वाल्व से शादी कर रहे थे। वाल्व पर लगा एक इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर पीएलसी से सटीक सेटपॉइंट प्राप्त कर सकता है और तुरंत समायोजित कर सकता है - आज के औद्योगिक स्वचालन की दिशा में एक बड़ा कदम।

इस बीच, नियंत्रण इंजीनियरों ने वाल्व की स्थिति पर प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए वायवीय नियंत्रण वाल्वों पर शुरुआती डिजिटल पोजिशनर्स पेश किए। 2000 के दशक तक, पौधों को इन अर्ध-स्मार्ट वाल्वों के साथ बिंदीदार किया गया था: एक स्थिति ट्रांसमीटर या एक सीमा स्विच से लैस एक वायवीय नियंत्रण वाल्व ऑपरेटरों को बता सकता है कि यह वास्तव में खुला या बंद था। आज के उद्योग 4.0  युग के लिए तेजी से आगे - वाल्व पूरी तरह से साइबर-भौतिक प्रणालियों में विकसित हो रहे हैं। विनम्र "अंतिम नियंत्रण तत्व" अब धातु का गूंगा टुकड़ा नहीं है; यह डिजिटल नेटवर्क में एक नोड बनता जा रहा है, जो प्रोसेसर और संचार क्षमताओं से परिपूर्ण है। यह विकास रातोंरात नहीं हुआ। यह वृद्धिशील सुधारों का परिणाम है: बेहतर सामग्री, एकीकृत इलेक्ट्रॉनिक्स और डेटा के लिए उद्योग की मांग। आधुनिक विद्युत नियंत्रण वाल्व अक्सर ऑनबोर्ड डायग्नोस्टिक्स के साथ आते हैं, और स्मार्ट वाल्व की एक नई पीढ़ी स्व-ट्यूनिंग और स्वास्थ्य निगरानी में सक्षम है। इंजीनियरों के लिए, यह अंधा ड्राइविंग से लेकर प्रत्येक वाल्व के लिए एक पूर्ण उपकरण डैशबोर्ड होने जैसा है। लेकिन वाल्वों के लिए उद्योग 4.0 का वास्तव में क्या मतलब है?

स्मार्ट वाल्व के संदर्भ में उद्योग 4.0 को परिभाषित करना

उद्योग 4.0 - जिसे अक्सर चौथी औद्योगिक क्रांति कहा जाता है - कनेक्टेड, बुद्धिमान विनिर्माण का प्रतीक है। वाल्व के संदर्भ में, इसका अर्थ है वाल्वों में कंप्यूटिंग और कनेक्टिविटी को एम्बेड करना ताकि वे समझ सकें, अनुकूलन कर सकें और संचार कर सकें। इस क्रांति को चलाने वाली प्रमुख तकनीकों में इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT), उन्नत सेंसर, क्लाउड कंप्यूटिंग और मशीन लर्निंग शामिल हैं। एक उद्योग 4.0 कारखाने में, एक स्मार्ट वाल्व दबाव, तापमान, स्थिति, यहां तक कि कंपन के लिए सेंसर से लैस है। ये सेंसर लगातार एक केंद्रीय प्रणाली को डेटा फीड करते हैं। वाल्व एक बड़ी साइबर-भौतिक प्रणाली का हिस्सा बन जाता है - डिजिटल नियंत्रण और निगरानी के साथ भौतिक उपकरणों का एक सहज मिश्रण। उदाहरण के लिए, सीआईपी लाइन पर एक स्मार्ट डायाफ्राम वाल्व वास्तविक समय में इसके शुरुआती प्रतिशत, प्रवाह दर और गुजरने वाले सफाई समाधान के सटीक तापमान की रिपोर्ट कर सकता है।

प्रमुख प्रौद्योगिकियां इसे संभव बना रही हैं। सूक्ष्म दबाव ट्रांसड्यूसर और ध्वनिक सेंसर को सूक्ष्म परिवर्तनों का पता लगाने के लिए वाल्व निकायों में बनाया जा सकता है (जैसे कि तरल पदार्थ की फुसफुसाहट एक गैर-काफी-सीलबंद सीट से गुजरती है)। वायरलेस IoT मॉड्यूल हार्ड-टू-वायर्ड स्थानों में स्थित वाल्वों से डेटा संचारित कर सकते हैं, जिससे पूरे संयंत्र में केबल चलाने की लागत समाप्त हो जाती है। HART, Modbus और औद्योगिक ईथरनेट जैसे संचार प्रोटोकॉल वाल्व और एक्चुएटर्स को नियंत्रण प्रणाली और एक-दूसरे से "बात" करने की अनुमति देते हैं। महत्वपूर्ण रूप से, यह सभी डेटा और कनेक्टिविटी वाल्वों को स्वचालन में सक्रिय प्रतिभागियों में बदल देते हैं। वे सिर्फ आदेशों का पालन नहीं कर रहे हैं; वे अंतर्दृष्टि भी प्रदान कर रहे हैं। उद्योग 4.0 समाधान में एक स्मार्ट वाल्व कारखाने के एमईएस (विनिर्माण निष्पादन प्रणाली) या क्लाउड प्लेटफॉर्म के साथ एकीकृत हो सकता है, जो बड़े चित्र विश्लेषण में योगदान देता है।

साइबर-भौतिक प्रणालियों को समझना प्रभाव को समझने की कुंजी है। साइबर-भौतिक वाल्व प्रणाली में, भौतिक क्रियाएं (थ्रॉटलिंग प्रवाह, खोलना, बंद करना) डिजिटल नियंत्रण एल्गोरिदम और फीडबैक लूप के साथ कसकर एकीकृत होती हैं। वाल्व के व्यवहार को एक डिजिटल ट्विन - एक वर्चुअल मॉडल - में अनुकरण और अनुकूलित किया जा सकता है - इससे पहले कि यह कभी भी एक वास्तविक प्रक्रिया में बदलाव करे। उदाहरण के लिए, डेयरी प्लांट यह अनुकरण कर सकता है कि सॉफ्टवेयर में सीआईपी संक्रमण (गर्म से ठंडे प्रवाह) के दौरान एक नया इलेक्ट्रिक तितली वाल्व कैसे प्रतिक्रिया देगा, पहले से सील पर संभावित तनाव बिंदुओं की पहचान करेगा। इस तरह के एकीकरण का मतलब है ऑपरेशन के दौरान कम आश्चर्य। परिणाम एक विनिर्माण वातावरण है जहां वाल्व सेंसर इनपुट और भविष्य कहनेवाला एल्गोरिदम दोनों द्वारा निर्देशित स्थितियों को संसाधित करने के लिए मक्खी पर समायोजित होते हैं। प्रभाव? अधिक जवाबदेही और लचीलापन। यदि सीआईपी प्रणाली में एक पंप लड़खड़ाने लगता है, तो डाउनस्ट्रीम स्मार्ट वाल्व दबाव स्पाइक्स को रोकने के लिए प्रवाह को स्वायत्त रूप से धीमा कर सकते हैं, जबकि ऑपरेटरों को विसंगति के बारे में सूचित करते हैं।

वास्तविक समय की निगरानी: आधुनिक विनिर्माण की रीढ़

आधुनिक कारखानों में, वास्तविक समय की निगरानी अपरिहार्य है - और स्मार्ट वाल्व इसके मूल में हैं। वे दिन गए जब एक ऑपरेटर एक क्लिपबोर्ड के साथ घूमता था, अजीब आवाज़ों को सुनता था या वाल्व के स्वास्थ्य का न्याय करने के लिए पाइप कंपन महसूस करता था। आज के स्मार्ट वाल्व लगातार अपनी स्थिति और प्रक्रिया द्रव की स्थितियों पर डेटा स्ट्रीम करते हैं।
एक आधुनिक संयंत्र में डिजिटल एक्ट्यूएटर्स के साथ स्मार्ट वाल्व निरंतर निगरानी को सक्षम करते हैं। उदाहरण के लिए, पाश्चुरीकरण लाइन पर एक इलेक्ट्रिक बॉल वाल्व लगातार अपनी स्थिति (खुला, बंद, या% खुला) रिपोर्ट कर सकता है और यह पता लगा सकता है कि यह अंतिम ऑपरेशन के दौरान कितनी तेजी से चला गया। यदि इसे अचानक चक्र करने में अधिक समय लगता है, तो सिस्टम को पता है कि कुछ ड्रैग का कारण बन सकता है - शायद अवशेष बिल्ड-अप या एक असफल एक्ट्यूएटर मोटर। इस सूक्ष्म, पल-पल की प्रतिक्रिया होने से, संयंत्र की नियंत्रण प्रणाली मैन्युअल हस्तक्षेप के बिना इष्टतम प्रदर्शन और सुरक्षा बनाए रख सकती है।

निगरानी बढ़ाने में IoT की भूमिका

विनिर्माण में IoT उन सभी कनेक्टेड सेंसर और उपकरणों ("चीजें") को संदर्भित करता है जो एक नेटवर्क में फीड करते हैं। वाल्व सही उम्मीदवार हैं। IoT-सक्षम स्मार्ट वाल्वों का एक नेटवर्क अनिवार्य रूप से कारखाने के तंत्रिका तंत्र के रूप में कार्य करता है। सेंसर और संचार मॉड्यूल से सुसज्जित प्रत्येक वाल्व, गेटवे या क्लाउड प्लेटफॉर्म पर रीडिंग भेजता है। हमारे सीआईपी परिदृश्य में, जिस क्षण वाल्व खड़खड़ाना शुरू हुआ, एक आईओटी-सक्षम कंपन सेंसर एक अलर्ट भेज सकता था: "अरे, गर्म पानी के उछाल के दौरान कंपन सामान्य स्तर से अधिक हो गया। ऑपरेटर इसे तुरंत डैशबोर्ड पर देखेंगे, सटीक स्थान और समय को इंगित करेंगे। इसके अलावा, IoT कनेक्टिविटी दूरस्थ निगरानी की अनुमति देती है। एक खरीद प्रबंधक या संयंत्र पर्यवेक्षक ऑफ-साइट एक लैपटॉप या फोन से महत्वपूर्ण वाल्व की लाइव स्थिति की जांच कर सकता है - बहु-सुविधा प्रबंधन या रात भर की पाली के लिए उपयोगी।

एक अन्य IoT लाभ स्वचालित इंटरलॉक और नियंत्रण है। चूंकि वाल्व संचार कर सकते हैं, इसलिए उन्हें एक दूसरे का जवाब देने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है। यदि एक पाइप पर एक तापमान संवेदक एक असामान्य गिरावट का पता लगाता है, तो पास का स्मार्ट वाल्व थर्मल शॉक को रोकने के लिए स्वचालित रूप से वापस थ्रॉटल कर सकता है, फिर एक अलर्ट भेज सकता है। यह सब सेकंड में होता है, एक इंसान की तुलना में कहीं अधिक तेजी से प्रतिक्रिया कर सकता है। IoT के माध्यम से निगरानी क्षमताओं को बढ़ाकर, कारखाने न केवल गति प्राप्त करते हैं बल्कि विश्लेषण के लिए एक समृद्ध डेटासेट भी प्राप्त करते हैं। एक महीने में, एक स्मार्ट वाल्व प्रवाह दर, चक्र और मामूली दबाव परिवर्तन के बारे में हजारों डेटा बिंदु उत्पन्न कर सकता है। यह निरंतर डेटा प्रवाह उस प्रक्रिया की एक कहानी बनाता है जिसका इंजीनियर सुधार के लिए विश्लेषण कर सकते हैं।

कारखानों में निरंतर डेटा प्रवाह के लाभ

स्मार्ट वाल्वों से निरंतर डेटा होना आपकी प्रक्रिया पर एक लाइव स्वास्थ्य रिपोर्ट रखने जैसा है। लाभ कई तरीकों से प्रकट होते हैं। सबसे पहले, जल्दी गलती का पता लगाना: यहां तक कि छोटी-मोटी विसंगतियाँ भी पकड़ी जाती हैं। उदाहरण के लिए, वाल्व की बंद होने की स्थिति में थोड़ा सा बहाव (शायद यह केवल 95% बंद हो रहा है जब यह 100% होना चाहिए) डेटा में दिखाई देगा। निरंतर निगरानी से पता चल सकता है कि पिछले सप्ताह में, प्रत्येक समापन चक्र ने वाल्व को पिछले एक की तुलना में एक अंश अधिक खुला छोड़ दिया - एक स्पष्ट प्रवृत्ति जो पहनने या रुकावट का संकेत देती है। इस प्रवृत्ति को पकड़ने का मतलब है कि पूर्ण विकसित रिसाव या गुणवत्ता की समस्या होने से पहले रखरखाव निर्धारित किया जा सकता है। दूसरा, प्रक्रिया अनुकूलन: जब आप जानते हैं कि प्रत्येक वाल्व कैसा प्रदर्शन कर रहा है, तो आप संचालन को ठीक कर सकते हैं। हो सकता है कि डेटा से पता चलता है कि एक विशेष इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर दिन के निश्चित समय पर वाल्व को स्थानांतरित करने के लिए अधिक शक्ति का उपयोग कर रहा है - जांच से एक दबाव वृद्धि का पता चल सकता है जिसे पंप शेड्यूलिंग को समायोजित करके कम किया जा सकता है। शायद निरंतर प्रवाह डेटा एक असंतुलन को उजागर करता है - एक प्रक्रिया की एक शाखा धीमी गति से चल रही है क्योंकि एक वाल्व पूरी तरह से नहीं खुल रहा है। इसे संबोधित करके (शायद उस वाल्व के एक्चुएटर को पुन: कैलिब्रेट करके या फ़िल्टर को साफ करके), संयंत्र एक अड़चन को दूर कर सकता है।

निरंतर डेटा एआई-संचालित नियंत्रण जैसे उच्च-स्तरीय स्मार्ट विनिर्माण समाधानों को भी खिलाता है। समृद्ध डेटासेट के साथ, मशीन लर्निंग मॉडल को उन पैटर्न को पहचानने के लिए प्रशिक्षित किया जा सकता है जिन्हें मनुष्य याद कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, आवश्यक टॉर्क में सूक्ष्म वृद्धि के साथ-साथ वाल्व के आवास में मामूली तापमान वृद्धि का संयोजन विफलता से पहले हो सकता है - एक एआई उस पैटर्न को जल्दी चिह्नित कर सकता है। अंततः, इस डेटा-संचालित दृष्टिकोण का अर्थ है कम अनुमान लगाना, अधिक जानना। यह विश्वसनीयता की रीढ़ है, जिससे टीम को लगातार आश्चर्य पर प्रतिक्रिया करने के बजाय सुधार पर ध्यान केंद्रित करने की अनुमति मिलती है।

पूर्वानुमानित रखरखाव रणनीतियों को अपनाना

स्मार्ट वाल्वों के सबसे गेम-चेंजिंग लाभों में से एक पूर्वानुमानित रखरखाव है। कुछ टूटने की प्रतीक्षा करने या एक निश्चित रखरखाव कार्यक्रम पर भरोसा करने के बजाय ("इस वाल्व को हर 3 महीने में ग्रीस करें, चाहे इसे इसकी आवश्यकता हो या नहीं"), भविष्य कहनेवाला रखरखाव केवल जरूरत पड़ने पर उपकरण की सेवा करने के लिए वास्तविक समय डेटा और विश्लेषण का उपयोग करता है - और ठीक पहले  एक विफलता होगी। वाल्वों के लिए, यह क्रांतिकारी है। सीआईपी प्रणाली में उस उम्र बढ़ने वाले वाल्व के बारे में सोचें: परंपरागत रूप से, इसे केवल वार्षिक शटडाउन के दौरान या जब रिसाव देखा जाता है, तो इसकी जांच की जा सकती है। पूर्वानुमानित उपकरणों के साथ, वाल्व स्वयं रखरखाव टीम को उसकी स्थिति के बारे में सचेत कर सकता है।

लागत कम करना और विश्वसनीयता में सुधार करना

खरीद और संचालन के दृष्टिकोण से, पूर्वानुमानित रखरखाव लागत को कम करने और एक साथ विश्वसनीयता में सुधार करने के बारे में है। अनियोजित डाउनटाइम उत्पादकता का दुश्मन है - हर मिनट एक लाइन डाउन होने से खोए हुए उत्पाद में हजारों खर्च हो सकते हैं, खासकर खाद्य पाश्चुरीकरण या रासायनिक उत्पादन जैसी निरंतर प्रक्रियाओं में। स्मार्ट वाल्व इन महंगी घटनाओं से बचने में मदद करते हैं। उदाहरण के लिए, एक स्मार्ट वाल्व पर एक सीमा स्विच या टॉर्क सेंसर यह पता लगा सकता है कि वाल्व का आवश्यक समापन टोक़ पिछले 100 चक्रों में रेंग रहा है। यह एक गप्पी संकेत है कि कुछ अतिरिक्त घर्षण पैदा कर रहा है - शायद सील उम्र बढ़ने या मलबे। वाल्व के फंसने तक प्रतीक्षा करने के बजाय (और उत्पादन आउटेज का कारण बनता है), रखरखाव टीम को अपने सिस्टम में एक टिकट मिलता है जो अगली सुविधाजनक विंडो पर एक सेवा शेड्यूल करता है। डाउनटाइम टल गया।

यह डेटा-संचालित दूरदर्शिता घटक जीवन को भी बढ़ाती है। वाल्व महंगी संपत्ति हैं, विशेष रूप से संक्षारक सेवा के लिए विदेशी मिश्र धातुओं से बने बड़े नियंत्रण वाल्व । उन्हें बहुत बार बदलना एक बजट नाली है। लेकिन भविष्य कहनेवाला अंतर्दृष्टि के साथ, आप पा सकते हैं कि एक सौम्य सेवा में एक विशेष वाल्व ओवरहाल से पहले दो बार चल सकता है, क्योंकि डेटा न्यूनतम पहनने के संकेतक दिखाता है। अन्य मामलों में, आप एक अपमानजनक वाल्व को जल्दी पकड़ लेंगे और इसे सस्ते में ठीक कर देंगे (जैसे कि सिर्फ एक सील को बदलना) बजाय इसके कि इसे विफलता के लिए चलाने दें और शायद पूरे वाल्व को बर्बाद कर दें। शुद्ध प्रभाव अनुकूलित रखरखाव खर्च है: पैसा वहां खर्च किया जाता है जहां इसकी सबसे अधिक आवश्यकता होती है, सामान्य कार्यक्रम के आधार पर नहीं। विश्वसनीयता स्वाभाविक रूप से बेहतर होती है क्योंकि आश्चर्य दूर हो जाता है। दर्जनों स्मार्ट वाल्वों वाला एक संयंत्र एक पूर्वानुमानित रखरखाव प्रणाली को खिलाता है, व्यावहारिक रूप से अचानक वाल्व विफलताओं को समाप्त कर सकता है जो उत्पादन को रोकता है। आरओआई के संदर्भ में, यह बहुत बड़ा है - एक टाला शटडाउन अक्सर पूरे सेंसर और ऑटोमेशन अपग्रेड के लिए भुगतान करता है।

पूर्वानुमानित रखरखाव को सक्षम करने वाली प्रौद्योगिकियां

स्मार्ट वाल्व वास्तव में अपनी स्वयं की रखरखाव आवश्यकताओं की भविष्यवाणी कैसे करते हैं? यह सेंसर, एनालिटिक्स सॉफ्टवेयर और कभी-कभी मशीन लर्निंग का भी एक संयोजन है। सेंसर पक्ष पर, आधुनिक वाल्वों को कंपन मॉनिटर, तापमान जांच (असामान्य हीटिंग का पता लगाने के लिए जिसका मतलब घर्षण हो सकता है), दबाव सेंसर अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम (यह पता लगाने के लिए कि वाल्व दबाव नहीं पकड़ रहा है जैसा कि इसे करना चाहिए, सीट रिसाव पर इशारा करते हुए), और यात्रा सेंसर जो रिकॉर्ड करते हैं कि किसी दिए गए कमांड के लिए वाल्व कितनी तेजी से और कितनी दूर चलता है। उदाहरण के लिए, एक पारंपरिक वायवीय वाल्व पर एक इलेक्ट्रो-वायवीय पोजिशनर, एक नियंत्रण संकेत के लिए वाल्व की प्रतिक्रिया को माप सकता है। यदि यह नोटिस करता है कि वाल्व सुस्त है या ओवरशूटिंग कर रहा है, तो यह एक समस्या का संकेत देता है। ये पोजिशनर्स अनिवार्य रूप से प्रदर्शन डेटा की एक निरंतर धारा प्रदान करके पुराने वाल्वों को स्मार्ट वाल्व में बदल देते हैं। मौजूदा वायवीय एक्ट्यूएटर पर इलेक्ट्रो-वायवीय पोजिशनर  स्थापित करना एक चतुर रेट्रोफिट है जिसका उपयोग कई पौधे पूरे वाल्व को बदले बिना डिजिटल फीडबैक प्राप्त करने के लिए करते हैं।

विश्लेषिकी पक्ष पर, फ़ैक्टरी आने वाले डेटा को क्रंच करने के लिए सॉफ़्टवेयर का उपयोग करेगी - कभी-कभी नियंत्रण प्रणाली का हिस्सा, कभी-कभी एक समर्पित मंच। मशीन लर्निंग एल्गोरिदम को सामान्य वाल्व व्यवहार बनाम विफलता के मामलों पर प्रशिक्षित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, ऐतिहासिक डेटा का विश्लेषण करके, एक एल्गोरिथ्म यह सीख सकता है कि वाल्व के स्टेम मूवमेंट में एक सूक्ष्म दोलन, 5% लंबे समय तक बंद होने के समय के साथ मिलकर, उस वाल्व के एक्ट्यूएटर में स्प्रिंग विफलता से पहले होता है। एक बार प्रशिक्षित होने के बाद, सिस्टम उस संयोजन पर नज़र रखता है। जब यह प्रकट होता है, तो सिस्टम एक अलर्ट उत्पन्न कर सकता है: "यूनिट 3 में वाल्व एक्स को 2 सप्ताह के भीतर वसंत प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है। ये प्रौद्योगिकियां अनिवार्य रूप से एक इंजीनियर की इंद्रियों का विस्तार करती हैं - अकेले मानव अंतर्ज्ञान पर भरोसा करने के बजाय, एक अथक डिजिटल सहायक है जो हर वाल्व को 24/7 देख रहा है। परिणाम एक रखरखाव कार्यक्रम है जो लगभग निवारक लगता है: मुद्दों को सक्रिय रूप से ठीक किया जाता है, लागत फैली हुई और अनुमानित होती है, और वाल्वों की समग्र विश्वसनीयता (और इस प्रकार उत्पादन) बढ़ जाती है।

स्मार्ट वाल्व के साथ प्रक्रिया अनुकूलन

स्मार्ट वाल्व न केवल समस्याओं को रोकते हैं - वे सक्रिय रूप से प्रक्रिया प्रदर्शन को अनुकूलित करते हैं। एक बार जब किसी कारखाने के पास अपने सभी वाल्वों से वास्तविक समय नियंत्रण और समृद्ध डेटा होता है, तो यह प्रक्रियाओं को उस हद तक ठीक कर सकता है जो पहले असंभव था। एक शराब की भठ्ठी के मामले पर विचार करें जिसने स्मार्ट वाल्व के साथ अपने किण्वन और सीआईपी प्रणाली को उन्नत किया। ऐतिहासिक रूप से, उन्हें प्रक्रिया विविधताओं के लिए बड़े सुरक्षा मार्जिन में निर्माण करना पड़ा - समय को थोड़ा लंबा पकड़ें, थोड़ा अधिक प्रवाहित करें - क्योंकि उनके पास ठीक नियंत्रण नहीं था। सटीक इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर्स और सेंसर के साथ नए 316L स्टेनलेस स्टील सैनिटरी वाल्व स्थापित करने के बाद, उन्होंने देखा कि वे कुल्ला चरण के दौरान वाल्व थ्रॉटलिंग को अधिक सटीक रूप से समायोजित करके अपने सफाई पानी के उपयोग में कटौती कर सकते हैं। वास्तव में, बेहतर दक्षता के एक मामले के अध्ययन से पता चला है कि प्रवाह को संशोधित करने और वास्तविक समय में स्वच्छता की निगरानी करने के लिए स्मार्ट वाल्व का उपयोग करके, एक शराब की भठ्ठी ने सीआईपी पानी की खपत को 20% तक कम कर दिया और प्रति सप्ताह डाउनटाइम के घंटों की बचत की।

एक अन्य उदाहरण एक रासायनिक संयंत्र से आता है जो एक संक्षारक प्रक्रिया तरल पदार्थ को संभालता है। उन्होंने एक पुराने ग्लोब वाल्व को एक स्मार्ट हास्टेलॉय-लाइन वाले नियंत्रण वाल्व (एक संक्षारण प्रतिरोधी ट्रिम और एकीकृत सेंसर की विशेषता) के साथ बदल दिया। यह वाल्व प्रवाह में अधिक सटीक रूप से डायल कर सकता है। असली जीत स्थिरता थी: सख्त नियंत्रण ने प्रतिक्रिया तापमान में परिवर्तनशीलता को कम कर दिया, जिससे उत्पाद की उपज बढ़ गई। इसके अलावा, क्योंकि वाल्व के सेंसर ने पुष्टि की कि यह प्रत्येक बैच को पूरी तरह से सील कर रहा था, उन्होंने ट्रेस लीक को समाप्त कर दिया जो ऑफ-स्पेक उत्पाद का कारण बन रहा था। ये दक्षता लाभ अक्सर छोटे सुधारों का योग होते हैं: सख्त नियंत्रण का अर्थ है कम अपशिष्ट, तेज़ समायोजन का मतलब कम चक्र समय है, और बेहतर सीलिंग का अर्थ है उच्च गुणवत्ता वाला आउटपुट। समय के साथ, ऐसे लाभ नीचे की रेखा पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं।

मौजूदा प्रणालियों में स्मार्ट विनिर्माण समाधानों को एकीकृत करना

इंजीनियरिंग टीमों (और बजट की योजना बनाने वाले खरीद प्रबंधकों) के लिए एक आम चिंता यह है कि मौजूदा सिस्टम में स्मार्ट वाल्वों को कैसे एकीकृत किया जाए। कई कारखाने खरोंच से शुरू नहीं हो रहे हैं - उनके पास पहले से ही बहुत सारे पारंपरिक वाल्व स्थापित हैं। अच्छी खबर यह है कि उद्योग 4.0 को चीर-फाड़ और बदलने के दृष्टिकोण की आवश्यकता नहीं है। स्मार्ट विनिर्माण समाधानों को चरणबद्ध किया जा सकता है। एक व्यावहारिक रणनीति महत्वपूर्ण समस्या क्षेत्रों से शुरू करना है। उदाहरण के लिए, डेयरी प्लांट पायलट उम्मीदवारों के रूप में सीआईपी सर्किट और कुछ प्रमुख प्रक्रिया वाल्वों की पहचान कर सकता है। वे अंतर्निहित IoT कनेक्टिविटी के साथ कुछ इलेक्ट्रिक बॉल वाल्व स्थापित कर सकते हैं और सफाई दक्षता और डाउनटाइम में कमी में तत्काल लाभ देख सकते हैं। वे सफलताएं संयंत्र के व्यापक स्मार्ट वाल्वों का विस्तार करने के लिए मामले (और आत्मविश्वास) का निर्माण करती हैं।

महत्वपूर्ण रूप से, आधुनिक स्मार्ट वाल्व और एक्चुएटर्स को पश्चगामी अनुकूलता को ध्यान में रखकर डिज़ाइन किया गया है। वे अक्सर उनके द्वारा बदले जाने वाले वाल्वों के समान एएनएसआई/एएसएमई फ्लैंज मानकों और आमने-सामने के आयामों के अनुरूप होते हैं, जिससे स्वैप-आउट आसान हो जाता है। कई स्मार्ट एक्ट्यूएटर पैकेज आईएसओ और डीआईएन बढ़ते मानकों के लिए बनाए गए हैं, जिसका अर्थ है कि एक नया इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर अक्सर एक एडेप्टर किट के साथ एक पुराने वाल्व बॉडी पर माउंट हो सकता है। एएनएसआई, आईएसओ और डीआईएन मानकों का यह पालन सुनिश्चित करता है कि नए घटक भौतिक रूप से फिट हों और विरासत उपकरणों के साथ सही ढंग से इंटरफेस करें। यहां तक कि संचार पक्ष पर, आज के स्मार्ट डिवाइस आमतौर पर कई प्रोटोकॉल का समर्थन करते हैं, इसलिए उन्हें पुराने डीसीएस (डिस्ट्रीब्यूटेड कंट्रोल सिस्टम) नेटवर्क में शामिल किया जा सकता है। यह हमेशा प्लग-एंड-प्ले नहीं होता है, लेकिन यह फिर से शुरू होने से बहुत दूर है।

वायवीय विरासत वाल्वों के लिए, रेट्रोफिटिंग एक लोकप्रिय दृष्टिकोण है: पुराने वाल्वों को जीवन पर एक नया पट्टा देने के लिए स्मार्ट पोजिशनर या बाहरी सेंसर जोड़ना। उदाहरण के लिए, एक सीमा स्विच पैकेज को नियंत्रण प्रणाली को बुनियादी खुले/बंद संकेत प्रदान करने के लिए एक मैनुअल वाल्व या पुराने एक्ट्यूएटर से जोड़ा जा सकता है - फैंसी नहीं, लेकिन यह दृश्यता में काफी सुधार करता है। उन्नयन की देखरेख करने वाला खरीद प्रबंधक मानकों और अनुपालन का भी ध्यान रखेगा। निश्चिंत रहें, प्रतिष्ठित स्मार्ट वाल्व निर्माता सभी प्रासंगिक कोड को पूरा करने के लिए उपकरणों का निर्माण करते हैं (उदाहरण के लिए, प्रदर्शन परीक्षण और एपीआई 598 जैसे रिसाव के लिए एपीआई मानक , और सुरक्षा प्रमाणपत्र)। इससे पहले कि एक स्मार्ट वाल्व उच्च दबाव वाली भाप लाइन में चला जाए, यह किसी भी पारंपरिक वाल्व के समान कठोर एपीआई / एएसएमई दबाव परीक्षण से गुजरना होगा। एपीआई, एएनएसआई और आईएसओ जैसे मानकों के अनुपालन का मतलब है कि ये नई प्रौद्योगिकियां सुरक्षा और विश्वसनीयता बेंचमार्क बनाए रखती हैं जिन पर संयंत्र पहले से भरोसा करता है। संक्षेप में, एकीकरण अच्छी योजना के बारे में उतना ही है जितना कि यह प्रौद्योगिकी के बारे में है - और सावधानीपूर्वक योजना के साथ, यहां तक कि एक पुराना कारखाना भी लगातार एक स्मार्ट विनिर्माण वातावरण में बदल सकता है।

निष्कर्ष: उद्योग 4.0 में स्मार्ट वाल्व का भविष्य

जैसा कि हमारे डेयरी प्लांट परिदृश्य से पता चलता है, उद्योग 4.0 की दुनिया में स्मार्ट वाल्व की ओर ड्राइव सिर्फ प्रचार नहीं है - यह दक्षता, सुरक्षा और प्रतिस्पर्धात्मकता चाहने वालों के लिए एक आवश्यकता है। आगे देखते हुए, स्मार्ट वाल्वों के भविष्य में वाल्व स्तर पर और भी अधिक बुद्धिमत्ता शामिल होगी। हम स्व-शिक्षण वाल्वों की उम्मीद कर सकते हैं जो उनके द्वारा संभाले जाने वाले मीडिया के आधार पर अपने नियंत्रण एल्गोरिदम को अनुकूलित करते हैं, और पौधे-व्यापी प्रणालियों के साथ और भी अधिक एकीकरण करते हैं। कुछ निर्माता पहले से ही एक ही पैकेज में एकीकृत सेंसर, एक्चुएटर और नियंत्रक के साथ ऑल-इन-वन वाल्व असेंबलियों की खोज कर रहे हैं, जिससे इंस्टॉलेशन और कमीशनिंग सरल हो रही है। यह मॉड्यूलर स्किड सिस्टम या अच्छी तरह से पैड जैसे दूरस्थ प्रतिष्ठानों के लिए विशेष रूप से उपयोगी हो सकता है।

आगे की चुनौतियाँ और विकास के अवसर

उस ने कहा, आगे चुनौतियां हैं। एक साइबर सुरक्षा है - जैसे-जैसे वाल्व नेटवर्क से जुड़े होते हैं, उन्हें हैकिंग या दुर्भावनापूर्ण नियंत्रण से बचाना सर्वोपरि है। एक समझौता नियंत्रण वाल्व एक भौतिक तोड़फोड़ के रूप में खतरनाक हो सकता है, इसलिए भविष्य के डिजाइन एन्क्रिप्टेड संचार और असफल-सुरक्षित मोड पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। एक और चुनौती कर्मियों के लिए सीखने की अवस्था है। रखरखाव तकनीशियनों और ऑपरेटरों को स्मार्ट वाल्वों के साथ आत्मविश्वास से काम करने के लिए प्रशिक्षण की आवश्यकता होती है; डायग्नोस्टिक्स की व्याख्या करना और फर्मवेयर अपडेट प्रबंधित करना वाल्व की दुनिया में नए कार्य हैं। शुरुआती लागत का भी मामला है। उन्नत वाल्व और एक्चुएटर प्रीमियम पर आते हैं, और छोटे निर्माता झिझक सकते हैं। हालांकि, अधिकांश तकनीक के साथ, मात्रा और प्रतिस्पर्धा लागत को कम कर रही है। वास्तव में, आने वाले वर्षों में स्मार्ट वाल्वों का बाजार दोहरे अंकों की दरों से बढ़ने का अनुमान है, जो अधिक किफायती विकल्पों और सेवा प्रदाताओं के एक समृद्ध पारिस्थितिकी तंत्र को बढ़ावा देगा। यह वृद्धि अपने आप में विकास का एक अवसर है - जो कंपनियां जल्दी अपनाती हैं, वे दक्षता लाभ प्राप्त करेंगी और इन-हाउस विशेषज्ञता विकसित करेंगी, जिससे उन्हें वक्र से आगे रखा जाएगा।

सामग्री के दृष्टिकोण से, भविष्य में नवीन सामग्री और कोटिंग्स देखने की संभावना है जो चरम स्थितियों में वाल्व जीवन को और बढ़ाते हैं (स्व-उपचार कोटिंग्स या नए कंपोजिट की कल्पना करें जो और भी अधिक अपघर्षक या अम्लीय तरल पदार्थों को संभालते हैं)। 316 एल, डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स और पीटीएफई जैसी पारंपरिक सामग्री उनके सिद्ध प्रदर्शन के कारण स्टेपल बनी रहेगी, लेकिन हम विशिष्ट कर्तव्यों के लिए तैयार किए गए उन्नत मिश्र धातुओं और पॉलिमर का अधिक उपयोग देखेंगे। उदाहरण के लिए, सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस और सिरेमिक-लाइन वाले वाल्व सुपरक्रिटिकल सीओ 4.0 सिस्टम जैसी कुछ उद्योग 2 प्रक्रियाओं के लिए अधिक आम हो सकते हैं। प्रत्येक नई सामग्री का विकास बेहतर निगरानी के साथ काम करेगा - जब आपके पास सेंसर से भरा वाल्व होता है, तो आप एक नई सामग्री को उसकी सीमा तक धकेल सकते हैं और वास्तविक समय में जान सकते हैं कि यह कैसे पकड़ रहा है।

अंत में, स्मार्ट वाल्व उद्योग 4.0 क्रांति अच्छी तरह से चल रही है, जो आधुनिक कारखानों में दक्षता और अंतर्दृष्टि को अनलॉक कर रही है। संयंत्र के फर्श पर इंजीनियरों के लिए, इसका मतलब है कि कम बुरा आश्चर्य - सीआईपी लाइन में आधी रात का रिसाव अतीत की बात बन जाता है क्योंकि वाल्व ने समय से पहले अपनी कहानी "बताई" होगी। एक खरीद प्रबंधक के लिए, इसका मतलब है कि ऐसी तकनीक में निवेश करना जो ऊर्जा बचत, कम डाउनटाइम और विस्तारित उपकरण जीवन के माध्यम से खुद को वापस भुगतान करती है। सुरक्षा भी बढ़ाई जाती है: बुद्धिमान नियंत्रण वाले स्वचालित वाल्व आपात स्थिति में तेजी से प्रवाह को बंद कर सकते हैं और अनुपालन के लिए हर घटना को लॉग कर सकते हैं, जबकि सभी कड़े एएनएसआई/एपीआई सुरक्षा मानकों को पूरा करते हैं। सबसे स्मार्ट वाल्व, जैसा कि कुछ लोग कहना पसंद करते हैं, वह है जो हर बार त्रुटिपूर्ण रूप से काम करता है - और उद्योग 4.0 के साथ, हम पूरे संयंत्र में इसे प्राप्त करने के पहले से कहीं अधिक करीब हैं। इन नवाचारों को अपनाना, और उन्हें स्थापित प्रथाओं के साथ सावधानीपूर्वक एकीकृत करना, प्रतिस्पर्धी बने रहने और तेजी से मांग वाले वैश्विक बाजार में प्रक्रियाओं को अनुकूलित करने की कुंजी है। वाल्व "स्मार्ट" हो सकते हैं, लेकिन उनका मौलिक काम वही रहता है: हमारे उद्योगों को भविष्य में सुचारू रूप से, सुरक्षित और कुशलता से प्रवाहित रखने के लिए।