Pnömatik sistemlerde uçta hesaplama ile kestrimci bakım
Predictive maintenance in pneumatic systems with edge computing approach
Yazar: CEREN SEVİN KELESLİ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET AKİF ŞAHMAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Pnömatik sistemler, havanın sıkıştırılarak basınç kazanmasıyla hareket sağlayan eyleyicilerdir. Bu hareket doğrusal, açısal veya dairesel olabilmektedir. Atmosferde bolca bulunması, kolay elde edilebilir ve temiz olması sebepleri ile endüstride birçok alanda pnömatik sistemler kullanılmaktadır. Pnömatik sistemlerin endüstride kullanımının yaygınlaşması 1950'li yıllarda başlar ve bugün yeni fabrikalar inşa edilirken elektrik, su tesisatının yanı sıra pnömatik tesisatı da yapılmaktadır. Yani pnömatik sistemler sanayide genellikle üretimle ilgili çalışmalar yapan neredeyse tüm işletmelerde kullanılmaktadır.
Pnömatik sistemler ile Endüstri 4.0 kavramlarını birlikte analiz ettiğimizde, sistem verimliliğinin arttırılması için sahadan toplanıp, analiz için depolanacak birçok veri olduğunu görmekteyiz. Bu noktada Bulut Bilişim ile sahadan toplanan verilerin bulutta analizi mümkün iken, Uç Bilişim yaklaşımı ile sahadan toplanan verilerin, kaynağına en yakın yerde işlenmesi de bir diğer çözüm yönetimidir. Bu şekilde, üretimden elde edilen veriler daha hızlı analiz edilip, daha hızlı reaksiyon alınmasıyla üretim verimliliğinin artacağı öngörülmektedir. Bulut bilişim ise sadece anlamlı verilerin taşınmasıyla işletim maliyetlerinin de düşeceği varsayılmaktadır.
Bu çalışmada, pnömatik sistemlerin genel kavramları açıklanmış, uç bilişim ile kestirimci bakım yaklaşımı gerçek hayat problemi olarak ele alınmıştır. Uygulama için Konya'da faaliyet gösteren ve fırın makinaları üreten Brotmas firmasına ait tam otomatik ekmek işleme ve dizme hattı seçilmiştir. Sistemde, hava tesisatındaki kaçakların tespiti, kompresör yağ seviyesi kontrolü, manometre basınç değer kontrolü, kompresör kayış gerginliği kontrolü ve invertörle kompresör motor sağlığı kontrolü gibi önemli noktalardan veri toplanılmıştır. Üretim hattındaki toplanan veriler, yeni elde edilen veriler ile kıyaslanarak sistemde oluşabilecek arızaların önüne geçilmeye çalışılmıştır.
Tez çalışması sonucunda, kompresörün kapalı olması, kompresör basıncının düşmesi, bakımsız kompresör ve pnömatik piston arızalarındaki bildirimler %67 oranında düşürüldüğü görülmüştür.

Abstract:
Pneumatic systems are actuators that provide movement by compressing the air and gaining pressure. This movement can be linear, angular or circular. Pneumatic systems are used in many areas in the industry due to its abundance in the atmosphere, easy to obtain and clean. The widespread use of pneumatic systems in the industry began in the 1950s, and today, while new factories are being built, electricity and water installations as well as pneumatic installations are made. In other words, pneumatic systems are generally used in almost all businesses that work on production in the industry.
When we analyze the concepts of pneumatic systems and Industry 4.0 together, we see that there is a lot of data to be collected from the field and stored for analysis in order to increase system efficiency. At this point, while it is possible to analyze the data collected from the field with Cloud Computing in the cloud, processing the data collected from the field with the Edge Computing approach in the closest place to the source is another solution management. In this way, it is predicted that the data obtained from the production will be analyzed faster and the production efficiency will increase by getting a faster reaction. On the other hand, it is assumed that the operating costs will decrease by transferring only meaningful data to the Cloud.
In this study, the general concepts of pneumatic systems are explained, and predictive maintenance approach with edge computing are handled as a real-life problem. The Fully Automatic Bread Processing and Arranging Line of Brotmas company operating in Konya and producing bakery machines was selected for the application. In the system, data has been collected for important issues such as Detection of Leaks in the Air Installation, Compressor Oil Level Control, Manometer Pressure Value Control, Compressor Belt Tension Control and Inverter Compressor Motor Health Control. By comparing the data collected on the production line with the newly obtained data, it was tried to prevent malfunctions that may occur in the system.
As a result of the thesis study, it has been seen that the notifications of compressor off, compressor pressure drop, maintenance-free compressor and pneumatic piston failures are reduced by 67%.