Details

Данная работа посвящена разработке и экспериментальной апробации системы телеуправления и мониторинга оборудования аддитивного производства, предназначенной для повышения прозрачности процессов эксплуатации оборудования, автоматизированного сбора эксплуатационных данных и поддержки принятия решений при организации технического обслуживания, тем самым повышая общую эффективность использования оборудования. В ходе выполнения работы проведён анализ существующих подходов к построению систем мониторинга промышленного оборудования и выполнено исследование парка оборудования отдела аддитивных технологий ООО «Морские гидрофизические исследования». Установлено, что существующие промышленные решения не обеспечивают необходимого сочетания гибкости интеграции, набора возможностей и экономической целесообразности для применения в условиях гетерогенного парка FDM-принтеров. Исходя из этого описаны 3 системных противоречия, выявленных на архитектурном, функциональном и экономико-технологическом уровнях. На основании проведённого анализа разработана архитектура экспериментального прототипа системы телеуправления и мониторинга, построенная на базе одноплатного компьютера Raspberry Pi и гальванической  развязки HY-M154 на базе оптронов PC817. Реализованы аппаратные и программные средства сбора данных о работе оборудования, хранения эксплуатационной информации и её визуализации посредством веб-интерфейса. Также реализованы базовые функции аварийного телеуправления, обеспечивающие отключение оборудования при возникновении нештатных ситуаций и журнал технического обслуживания. Проведена опытная эксплуатация разработанного прототипа в условиях реального производственного подразделения. Полученные результаты подтвердили возможность автоматизированного мониторинга оборудования аддитивного производства без вмешательства в штатные системы управления принтеров, а также показали применимость предложенного подхода для накопления статистики эксплуатации и повышения информированности персонала о состоянии оборудования, вместе с повышением общей эффективности после внедрения. В рамках организационно-экономической части работы разработан проект внедрения системы, сформирован план-график реализации, выполнен анализ заинтересованных сторон, рассмотрены организационные и технические риски проекта и предложены мероприятия по их предупреждению. Практическая значимость работы заключается в создании и внедрении экспериментального прототипа системы телеуправления и мониторинга оборудования аддитивного производства, который может быть использован в качестве основы для дальнейшего внедрения подобных решений на предприятиях, эксплуатирующих гетерогенный парк промышленного оборудования широкого спектра.

The given work is devoted to the development and experimental validation of a telecontrol and monitoring system for additive manufacturing equipment, designed to enhance the transparency of equipment operation processes, enable automated collection of operational data, and support decision-making in maintenance scheduling, thereby improving overall equipment effectiveness. In the course of the work, an analysis of existing approaches to industrial equipment monitoring systems was carried out, along with a study of the equipment fleet of the Additive Technologies Department of OOO “Morskie gidrofizicheskie issledovaniya” (Marine hydrophysical research LLC). It has been established that off-the-shelf industrial solutions do not provide the necessary combination of integration flexibility, feature set, and cost-effectiveness required for deployment within a heterogeneous fleet of FDM printers. On this basis, three systemic contradictions identified at the architectural, functional, and economic-technological levels are described. Based on the analysis, an architecture for an experimental prototype of the telecontrol and monitoring system was developed, built around a single-board Raspberry Pi computer and an HY-M154 galvanic isolation module employing PC817 optocouplers. Hardware and software tools were implemented for collecting equipment operation data, storing operational information, and visualizing it through  a web interface. Basic emergency telecontrol functions were also realized, providing equipment shutdown in the event of abnormal situations, alongside a maintenance log. A pilot operation of the developed prototype was conducted under real production department conditions. The results confirmed the feasibility of automated monitoring of additive manufacturing equipment without interfering with the printers’ native control systems and demonstrated the applicability of the proposed approach for accumulating operational statistics, increasing personnel awareness of equipment status, and improving overall efficiency after implementation. In the organizational and economic part of the work, a system implementation project was developed, an implementation schedule was drawn up, a stakeholder analysis was performed, organizational and technical risks of the project were examined, and mitigation measures were proposed. The practical significance of the work consists in the creation and implementation of an experimental prototype of a telecontrol and monitoring system for additive manufacturing equipment, which can serve as a foundation for the further deployment of similar solutions at enterprises operating heterogeneous fleets of a wide range of industrial equipment.