Slimmer onderhoud dankzij sensoren en data science | Maritiem Nederland
Techniek&Innovatie
Data-analyse is extra gereedschap waarmee maintenance engineers hun werk beter kunnen doen.

Eerste pilot van Marineschip 4.0


Slimmer onderhoud dankzij sensoren en data science



Mark van der Heijden | dinsdag 2 februari 2021
Marine, Toeleveranciers, Scheepsbouw

Het bijna 10 jaar oude patrouilleschip Zr.Ms. Groningen is nu de voorloper in de Industrie 4.0-revolutie bij de Koninklijke Marine. Op het schip werken Damen Naval, RH Marine en de Marine samen om met sensoren en data science het onderhoud en dus de beschikbaarheid van marineschepen te verbeteren.

Harry Strikwerda is iemand die in zijn loopbaan al veel gezien heeft, zeker als het gaat om onderhoud en het registeren van data op schepen en binnen de industrie. ‘In alle functies die ik heb gehad is conditiemonitoring een rode draad geweest. Ruim 20 jaar geleden werkte ik bij de Koninklijke Marine als Hoofd Conditiebewaking met bijvoorbeeld trillings-, vloeistof- en andere metingen.’

Wat de Proposal Manager ILS & Naval Services bij scheepsbouwer Damen Naval maar wil zeggen: ‘Dat vergeten veel mensen wel eens; het meten van data en op basis daarvan beslissen welk onderhoud nodig is, is niet nieuw. De ontwikkeling zit hem met name in de analyse-, opslag- en verwerkingscapaciteit van de hoeveelheid data.’

Juist dat raakt aan de essentie van Industrie 4.0. De hippe naam staat voor de vierde industriële revolutie, na de eerste industriële revolutie als gevolg van mechanisatie van processen (stoommachines), de technologische revolutie door nieuwe technologieën als elektriciteit, radio en telegrafie, en de derde industriële revolutie die volgde op de komst van computers.

Maakten de eerste drie industriële revoluties het werk makkelijker en sneller, Industrie 4.0 neemt werk uit handen. Gebruik makend van onder meer Internet of Things (IoT), cloud computing en Artificial Intelligence (AI) worden bijvoorbeeld schepen slimmer gemaakt: ze kunnen meer zelfstandig.

‘De Groningen had al veel sensoren aan boord, alleen werd die data gebruikt voor monitoring- en alarmsystemen’, zegt Strikwerda. ‘Nu gaat de Koninklijke Marine toe naar steeds complexere systemen die met minder mensen worden bediend en onderhouden. Het doel is daarom dat data aan boord van elk schip wordt verzameld en dat daar geautomatiseerd een eerste analyse plaatsvindt, zodat de bemanning advies krijgt over te nemen acties en noodzakelijke onderhoudsondersteuning.’

Connected

Patrouilleschip Zr.Ms. Groningen is het tech-platform waarop een eerste pilot plaatsvindt. Damen Naval, de bouwer van het ruim 100 meter lange schip, en de Marine hebben het schip voorzien van nieuwe en extra sensoren en meters, denk aan trillingssensoren, flowsensoren en sensoren voor piekdrukmetingen. RH Marine heeft voor de meeste schepen van de Koninklijke Marine het Integrated Platform Management System (IPMS) geleverd. Voor dit tech-platform is die infrastructuur aangepast om de procesdata te verzamelen en op te slaan. Uiteindelijk zal het IPMS ervoor zorgen dat de analyseresultaten en -adviezen 24/7 aan boord via dashboards getoond kunnen worden. Koninklijke Marine is de opdrachtgever die de analyseresultaten wil gebruiken om onderhoud te optimaliseren: van preventief en correctief onderhoud naar voorspellend onderhoud.

‘In traditionele systemen werden sensoren discreet aangesloten; iedere sensor een separaat contact’, vertelt Stefan de Bruin, automation consultant bij RH Marine. ‘Als je zoveel informatie wilt ontsluiten, is dat kostbaar want er zijn veel separate signalen. Daarom kijken we nu naar Industrial Internet of Things (IIoT). Als je deze devices aan een netwerk koppelt, krijg je daar niet alleen veel informatie uit, maar ook de mogelijkheid tot networked based support.’

‘Zie het als een totale infrastructuur waarin additionele sensoren makkelijker geconnect kunnen worden en waarvan vervolgens de data centraal wordt opgeslagen. En omdat de data beter beschikbaar is, wil je het ook gebruiken. Het creëert zijn eigen vraag. Je gaat data structureren, combineren en zoeken naar relaties.’

Over het analyseren van data later meer, RH Marine laat die over aan de asset owner en asset supplier. ‘Met uitzondering van IT en elektrische assets, is het niet onze rol om de analyse uit te voeren, wel om de infrastructuur aan boord te krijgen, de data naar de wal te sturen, en daarna de resultaten van de analyse aan de wal weer aan boord te krijgen. Zo proberen we een loop te creëren, waarmee we het systeem aan boord en aan de wal continu verrijken.’

Patrouilleschip Zr.Ms. Groningen en zusterschip Zr.Ms. Zeeland worden tijdens een recente oefening vergezeld door ondersteuningsschip Zr.Ms. Pelikaan en een schip van de Kustwacht (foto: Mediacentrum Defensie). Tekst gaat verder onder de foto.

Stap voor stap

De Koninklijke Marine werkt dus al langer met het IPMS waarmee al een deel van de beschikbare data wordt gelogd. Dat heeft echter zijn beperkingen, zegt Bart Pollmann, innovator Smart Maintenance bij de Koninklijke Marine. Niet in het minst omdat de data daarin maar enkele uren tot maanden wordt bewaard.

‘Al in de jaren ’80 gebruikten we trillingsanalyse en vloeistofanalyse om te zien of een norm werd overschreden en of er alarmerende trends waren. Trillingsmetingen moest je bij standaard condities doen om de trends bruikbaar te maken over een bepaalde tijd. Ook was er nauwelijks een link met welk onderhoud is uitgevoerd. En hoewel dat dus best aardig werkte, is er ook doorontwikkeling mogelijk.’

‘Bij de doorontwikkeling lopen we wel tegen zaken aan. Zo wordt de IPMS-data bewaard in een onhandig CSV-format. Het is veel werk om de data in die bestanden om te zetten tot analyseerbare data. De afgelopen tijd hebben we ons daarom vooral bezig gehouden met het oplossen van problemen met dubbele en ontbrekende waarden, of met verschoven kolommen. Voor de Groningen is dat het afgelopen jaar gelukt.’

‘Onze aanpak bestaat daarom uit twee stappen. De eerste stap die we op de Groningen hebben gezet, is zorgen dat we de data kunnen analyseren. Het omzetten van ruwe data naar bruikbare informatie is de stap die we het afgelopen jaar gezet hebben.’

In de volgende stap wordt data daadwerkelijk geanalyseerd. ‘De insteek daarbij is om eerst te kijken naar de waarde die uit bestaande data is te halen, daarna welke sensoren aanvullend nodig zijn. Denk daarbij aan sensoren die niet nodig zijn voor de bediening maar wel voor onderhoudsanalyses.’ 

‘Data-analyse is extra gereedschap waarmee maintenance engineers hun werk beter kunnen doen’

Strikwerda voegt hieraan toe: ‘Conditiemonitoring blijft een uitdagend vakgebied, het is moeilijke materie, omdat de cruciale stap aan het einde zit. Dan heb je data, maar wat zegt dat? Heb je de juiste data? Wat is de informatie waar een onderhoudsmonteur iets mee kan? Voor een asset waar zoveel complexe systemen op zitten, waar zoveel data uitkomt, is daar iets goeds mee doen een complexe uitdaging. Samen met de Marine wil Damen Naval hier de komende tijd belangrijke stappen in zetten om uiteindelijk ook de cirkel te sluiten naar het begin, de juiste keuze van sensoren.’

In gesprek blijven

Rijks-Data Science-trainees, werkstudenten van Defensity College en afstudeerders van de NLDA en andere universiteiten en hogescholen zoeken daarom naar oorzaak-gevolg-relaties met storingen, rekening houdend met bijvoorbeeld ERP-data over storingsregistraties en onderhoud, meteodata of de informatie uit de scheepsjournalen. Pollmann: ‘Daarbij gaan we ook in gesprek met de maintenance engineer. Wat betekent dit? Kun je het correleren met het moment dat er onderhoud is geweest?’

Pollmann voegt eraan toe dat het sowieso een goed idee is met de maintenance engineers in gesprek te blijven. ‘Het is belangrijk om van hen acceptatie te krijgen. De een is eager om daarmee aan de gang te gaan, de ander is bang dat we zijn baan gaan inpikken. We zijn er van overtuigd dat analyse extra gereedschap is waardoor ze hun werk beter kunnen doen, sterker advies kunnen geven en hun werk leuker wordt.’

Dynamische samenwerking

Dat is waar dit project nu staat. Damen Naval en RH Marine hebben de sensoren en infrastructuur op de Zr.Ms. Groningen aangelegd, aan de wal probeert de Koninklijke Marine samen met Damen uit de enorme hoeveelheid data die informatie en verbanden te halen waarmee het schip beter onderhouden kan worden.

Ondertussen blijft het schip data verzamelen terwijl de Marine hard werkt om daarmee een datamodel te bouwen en te blijven verbeteren. Een model dat op het schip de bemanning de eerste tips over onderhoudsondersteuning geeft – de loop die De Bruin eerder noemde. Over jaren moet dat leiden tot een centrum in Den Helder waar 24/7 schepen van de marine gemonitord worden.

Tegelijk vindt er tussen Damen Naval, RH Marine en de Koninklijke Marine ook een loop van informatie plaats. ‘Met de informatie van de Marine kunnen we het ontwerp van toekomstige schepen optimaliseren’, zegt Strikwerda. ‘Wij kunnen bij equipmentleveranciers eisen stellen aan de sensoren die op de equipment moeten zitten en in welke vorm zij data moeten aanleveren.’

‘Een slimmere datastructuur biedt een basis voor beter onderhoud van onze schepen’

‘Het versterkt de samenwerking tussen de partijen', zegt De Bruin. ‘De meeste sensoren leveren wij niet, dat doet de werf. Daarnaast heb je Defensie zelf, die daar stakeholder in wil worden. De samenwerking wordt zo steeds dynamischer.’

Pollmann sluit zich daarbij aan. ‘Met de andere partijen praten is nodig om een beter schip te kunnen produceren. Mijn indruk is dat wanneer we dit traject niet samen gedaan zouden hebben, we de volgende generatie fregatten op dezelfde manier hadden ontwikkeld, met bijvoorbeeld de CSV’s. Nu hebben we vanaf de start een veel betere datastructuur, als basis voor betere onderhoudbaarheid van onze schepen.’

Aanmelden nieuwsbrief

Meld je nu aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van Maritiem Nederland.

Abonneer je nu!

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers

Bent u nog niet bekend met Maritiem Nederland? Vraag dan hier uw proefabonnement aan!

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers

Word ook abonnee!

Neem nu een abonnement en ontvang elke maand hèt vakblad voor de maritieme sector op de deurmat.

Sluit nu een abonnement af

Betabanen

Partners Maritiem Nederland