寶元數(shù)控打開智慧機械的四只眼

臺灣科技大學(xué)管理學(xué)院教授盧希鵬，提出了現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正在面臨巨變，不論是消費或工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)都要具備“四只眼”： 物聯(lián)網(wǎng)、傳感器與人工智能，才能夠符合現(xiàn)今產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢并保持企業(yè)競爭力。寶元數(shù)控,身為國產(chǎn)控制器指標(biāo)廠商,掌握控制器關(guān)鍵技術(shù)，也希望透過打開智慧機械的四只眼，推動傳統(tǒng)機械升級為智慧機械，而這一波的轉(zhuǎn)型與發(fā)展也必將促使整個機械產(chǎn)業(yè)進(jìn)入物種大爆發(fā)的時代！

寶元數(shù)控打開智慧機械的四只眼

機械產(chǎn)業(yè)的競爭與比拚，已經(jīng)到白熱化的狀態(tài),從系統(tǒng)效能的競爭：比加工速度、比精度、比切削效果以至于到價格大戰(zhàn)，但即使殺得血流成河,顧客卻不見得買單。原因為何？其實很簡單，在現(xiàn)在這個當(dāng)下，顧客要求的是更聰明、更具有彈性、更加人性化的智慧機械，這也是為什么寶元極力推動機械必須要打開四只眼進(jìn)化成智慧機械的原因。何謂智慧機械的四只眼？簡單來說, 第一只眼就是物聯(lián)網(wǎng)的能力: 機臺必須要具備正確且實時的數(shù)據(jù)收集能力，并且透過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)整合到云端管理平臺，進(jìn)一步讓整場設(shè)備與管理中心的信息得以互通交流,達(dá)到物物相連的目標(biāo)。第二只眼是傳感器：過去的信息收集主要關(guān)心的是加工過程，數(shù)據(jù)分析的焦點也大多集中在“結(jié)果”例如: 稼動率、產(chǎn)量、產(chǎn)能…等等，但于機臺本身卻甚少關(guān)注。在智慧機械物種的時代，傳感器被更廣泛應(yīng)用在機臺狀態(tài)的監(jiān)控與觀察，且從過去的結(jié)果論轉(zhuǎn)向”預(yù)測”或”預(yù)防”，例如：設(shè)備健診、機臺調(diào)試、加工成果優(yōu)化…等等。第三只眼是人工智能辨識技術(shù)，這里說的辨識，不僅僅是單純的資料或模型模式分析，除了結(jié)合第二只眼傳感器提供的數(shù)據(jù)之外，還要整合視覺與影像辨識技術(shù)，達(dá)到控制器只要接收到資料，進(jìn)行辨識后即可正向預(yù)測結(jié)果或反向推斷原因。第四只眼是所謂人工智能互動技術(shù)，有了數(shù)據(jù)收集與聯(lián)網(wǎng)能力，傳感器作為感知單元,還有了辨識能力后，一個擁有聰明大腦的智慧機械，儼然成形,但是這還不夠，因為這僅僅是成就一個聰明的單機個體，更重要的是要能夠達(dá)到互動：機臺與機臺之間的互動，還有機臺與使用者之間的互動。

正在發(fā)生的智慧機械轉(zhuǎn)型與升級

智慧機械的成形是必然的趨勢甚至已經(jīng)是現(xiàn)在進(jìn)行式，寶元數(shù)控透過結(jié)合智慧機械的四只眼睛，已經(jīng)提供許多客戶理想的解決方案，并且得到了相當(dāng)正面的反饋，一些過去看似遙遠(yuǎn)的概念，卻已經(jīng)悄悄的在現(xiàn)實世界中發(fā)生,以下兩個案例，可以實際印證這個說法：

案例一: 國外客戶遠(yuǎn)端障礙排除，在線查找實時快速

某工具機廠商致電寶元，表示今天早上美國客戶反應(yīng)有一臺機臺出現(xiàn)了切削不良的問題，因為正在趕工生產(chǎn)當(dāng)中，美國客戶氣急敗壞地表示要機械廠立刻派人到現(xiàn)場協(xié)助問題排除，讓機臺馬上恢復(fù)繼續(xù)正常生產(chǎn)，因此機械廠希望寶元可以派人陪同一起前往協(xié)助。寶元工程師初步詢問了一些問題之后立即與機械廠、美國終端客戶三方連線，讓客戶將機臺啟動，從頭到尾跑完一次加工程序后，寶元工程師即將加工過程資料下載至本地端檢視，大約經(jīng)過20分鐘，寶元致電客戶，請客戶檢查刀具安裝是否有問題，經(jīng)過檢查后立刻發(fā)現(xiàn)某一把刀的安裝角度不當(dāng)，于是重新安裝刀具，再次進(jìn)行加工，先前出現(xiàn)的切削不良的問題果然得到了解決! 美國客戶表示非常滿意：不用耗費時間等待機械廠的維修人員到現(xiàn)場查找，問題在第一時間便立刻解決，機臺馬上又可以投入生產(chǎn)；機械廠也非常滿意,因為不需要派人親赴美國，客戶的問題也只花了20分鐘處理完畢：

到底問題是怎么在20分鐘內(nèi)解決的？答案就是寶元智慧振動傳感器SVI-1000!

終端客戶經(jīng)常反應(yīng)有切削不良的問題，但實際上造成切削不良的原因有很多：加工程序的撰寫 機臺本身組立、馬達(dá)的參數(shù)設(shè)定、刀具的安裝磨耗……等等，但當(dāng)機臺一旦出現(xiàn)問題，客戶絕對無法冷靜地聽原廠一一分析原因,只希望有人可以立刻到現(xiàn)場把問題解決。在這個案例里面，機臺在出廠時即安裝了寶元的智慧振動傳感器SVI-1000，工程師讓機臺執(zhí)行完整加工程序，即可透過機臺上的振動傳感器SVI-1000搜集到整個加工過程中的異常振動狀況以此進(jìn)行資料檢視分析：首先，由于SVI-1000本身提供了實時傅立葉轉(zhuǎn)換功能：因此加工過程中的振動訊號都可以進(jìn)行實時轉(zhuǎn)換。取得振動頻率資料后，利用振動傳感器搭配的軟件功能：加工程序異常區(qū)段標(biāo)示，也就是針對出現(xiàn)異常振動的程序，自動標(biāo)示為紅色警示區(qū)段，以便查找是否因為加工程序撰寫或下的參數(shù)不當(dāng)而造成機臺異常振動。初步排除程序問題后，接下來比對加工過程中曾經(jīng)出現(xiàn)過的異常振動紀(jì)錄，果然出現(xiàn)了數(shù)次異常，進(jìn)一步檢視，發(fā)現(xiàn)振動頻率數(shù)值大致都固定落在特定區(qū)段，工程師與寶元數(shù)據(jù)庫中的數(shù)值比對后，認(rèn)為這個區(qū)段的振動值極有可能與刀具安裝不當(dāng)產(chǎn)生共振有密切關(guān)系，因此請客戶在現(xiàn)場檢查刀具是否有問題,果然一擊中的，在20分鐘內(nèi)就解決了客戶的問題！

結(jié)束了嗎？還沒有! 寶元云端系統(tǒng)及RFID功能讓不當(dāng)操作無所遁形!

在這個案例里面,看起來透過振動傳感器在第一時間就解決了機臺的問題,已經(jīng)是一個快速障礙排除、客戶皆大歡喜的結(jié)果，但實際上還暗示了另外一個問題：為何會有刀具安裝不當(dāng)?shù)那闆r發(fā)生？是否有人員安裝或維護(hù)的疏失？如果是，如何查找出不當(dāng)操作？寶元控制器提供RFID功能以及維修排程與權(quán)限管理，透過控制器上的RFID功能，操作人員在執(zhí)行加工或者進(jìn)行維修時皆需以員工識別證刷卡登入，之后人員的操作信息便會完全記錄在案。透過云端系統(tǒng),管理者可以快速的匯出相關(guān)報表記錄，找出機臺出現(xiàn)問題前是由哪一位人員在哪個時間進(jìn)行刀具更換的動作，如此一來就能夠預(yù)防再次發(fā)生不當(dāng)?shù)牟僮饕饳C臺問題 。

案例二: 刀具磨耗預(yù)測，設(shè)備健診讓產(chǎn)能分配、資源管理更有效率

刀具磨耗預(yù)測是目前許多客戶都希望的功能，因為一旦刀具磨耗到影響加工，操作者卻還懵然不覺,繼續(xù)加工的結(jié)果，一來可能造成加工質(zhì)量不良，二來更嚴(yán)重的是可能造成機臺的損傷。而傳統(tǒng)的刀具磨耗預(yù)測方式，可能僅簡單以加工次數(shù)方式提示，例如：此刀具已進(jìn)行500次的加工，讓使用者自行評估刀具磨耗程度，但事實上，加工次數(shù)并無法精確的換算或推斷出刀具磨耗程度，因此客戶希望有更加聰明及精確的預(yù)測方法!

一切交給科學(xué)：智慧振動傳感器SVI-2000以振動頻率變化，有效預(yù)測刀具磨耗程度

寶元跟客戶合作，邀請終端客戶進(jìn)行測試。測試計劃是透過EtherCAT通訊連接方式在機臺主軸與工作臺共安裝了四顆振動傳感器SVI-2000，再由寶元透過云端系統(tǒng)收集機臺加工資料,客戶依舊按照日常排程進(jìn)行生產(chǎn)加工，寶元的工程師則默默的在后臺持續(xù)收集資料，進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測與分析。經(jīng)過一段時間數(shù)據(jù)觀察后，寶元工程師發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)毒哙徑侥ズ臉O限時，振動頻率會產(chǎn)生非常細(xì)微的變化，有此發(fā)現(xiàn)，也歸功于寶元智慧振動傳感器 SVI-2000提供的高取樣頻率(6600Hz)及量測頻寬(3300Hz) 才能夠精確采集到振動頻率細(xì)微的波動。由數(shù)據(jù)分析得到這樣的模式與結(jié)果,即可進(jìn)行下一步驗證。

異常振動極限設(shè)定，刀具磨耗殆盡前即讓機臺停機進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)

工程師透過寶元振動傳感器SVI-2000軟件界面中的異常振動極限設(shè)定做了一項嘗試：在頁面中設(shè)入了刀具接近磨耗極限時所可能產(chǎn)生的振動頻率數(shù)值以及訊號持續(xù)時間，讓控制器在此數(shù)值出現(xiàn)時便先停止機臺運轉(zhuǎn)，并透過云端系統(tǒng)發(fā)出警報通知寶元及終端客戶與機械廠相關(guān)人員。在第一次接收到警報時，寶元工程師通知客戶檢查刀具磨耗狀況，客戶當(dāng)下還表示根據(jù)加工次數(shù)預(yù)測，刀具還沒有消耗到需要更換的狀態(tài)！但經(jīng)過檢查后,果然發(fā)現(xiàn)刀具確實即將不堪使用，為何兩者差距如此之大？因為在過程中加工條件曾經(jīng)發(fā)生了改變，傳統(tǒng)以次數(shù)預(yù)測刀具磨耗無法反映出刀具的實際狀態(tài)，而寶元的振動傳感器SVI-2000是依照刀具實際狀態(tài)不同在加工過程中造成的振動頻率不同，因此可以準(zhǔn)確地預(yù)測出刀具磨耗的程度！

透過云端系統(tǒng),輕松管理機臺維修排程，有效分配產(chǎn)能與資源

有了精確的刀具磨耗預(yù)測方法，對操作與管理者來說，機臺維修及產(chǎn)能資源分配變得更加輕松有效率：透過云端系統(tǒng)，管理者對每個機臺的狀態(tài)與維修排程了如指掌，而當(dāng)機臺刀具鄰近需要更換前，可以透過振動傳感器與控制器向管理系統(tǒng)發(fā)送刀具更換提示，管理者得以預(yù)先安排機臺停機維護(hù)，不用面臨因為刀具更換必須臨時停機的窘境，也可以將現(xiàn)場各機臺的產(chǎn)能做更合理有效的分配調(diào)度,如此一來更能大幅提升產(chǎn)能與資源管理分配。

智慧傳感器結(jié)合人工智能技術(shù),五感齊全，智慧機械物種爆發(fā)時代終將來臨!

智慧傳感器應(yīng)用在機臺上，就好像人類具備味、視、聽、嗅、觸五感一般 。寶元數(shù)控一向致力于發(fā)展機臺的大腦，而如今觸角已延伸到傳感器領(lǐng)域，下一步就是要結(jié)合人工智能技術(shù)。傳感器的存在對于機臺人工智能技術(shù)發(fā)展占有十足的重要性，人工智能技術(shù)奠基于數(shù)據(jù)，而傳感器則正是將所有的現(xiàn)象數(shù)據(jù)化，例如：案例中提及的刀具磨耗就是透過振動傳感器將模糊的磨耗程度，轉(zhuǎn)換成振動頻率的改變; 又例如常聽到的“機臺暖機”, 原本是抽象定義如：開機20分鐘后稱為暖機完成，可是事實真是如此嗎?當(dāng)夏天環(huán)境溫度35度，冬天卻只有5度時，這樣的暖機標(biāo)準(zhǔn)豈可同等視之？但是若能夠透過溫度傳感器實際量測出機臺溫度再透過數(shù)據(jù)與模式分析訂出一個標(biāo)準(zhǔn)溫度稱為暖機完成溫度，才是更加精確的作法。寶元數(shù)控目前已經(jīng)成功推出振動與溫度傳感器，并與多家客戶合作積極開發(fā)更多傳感器應(yīng)用的可能性，也計劃發(fā)展更多感測相關(guān)的技術(shù)將各種現(xiàn)象數(shù)據(jù)化, 再透過大數(shù)據(jù)分析,建立模式推演，發(fā)展寶元的人工智能技術(shù)后再反饋應(yīng)用在調(diào)機、維修、提升加工效果…等等相關(guān)領(lǐng)域。

機臺整合云端、傳感器、人工智能進(jìn)化成智慧機械的趨勢已悄然發(fā)生，當(dāng)機臺開始發(fā)展出各式智慧功能時，對于產(chǎn)品與企業(yè)來說唯有物競天擇、適者生存，而寶元數(shù)控面臨即將到來的智慧機械物種爆發(fā)時代,由機臺大腦控制器出發(fā)，整合相關(guān)技術(shù)，要一舉開啟智慧機械的四只眼！