工業(yè)AI——利用 AI 工具提升整體設(shè)備效率（OEE）
發(fā)布時(shí)間：2024-08-19 作者：Scott Carlberg
圖片來源：Yaskawa
AI工具為最終用戶提供了分析從機(jī)器或生產(chǎn)線收集到的信息的能力，從而幫助企業(yè)優(yōu)化運(yùn)營(yíng)效率。
在工業(yè)領(lǐng)域，人工智能（AI）的應(yīng)用越來越普遍。從離散機(jī)器到整個(gè)生產(chǎn)線收集信息，并使用這些信息來優(yōu)化運(yùn)營(yíng)性能、效率和一致性的能力，對(duì)于致力于提高整體設(shè)備效率（OEE）的制造企業(yè)來說是非常有幫助的。有效利用AI，可以成為釋放制造設(shè)備潛力的一個(gè)非常有用的工具。
一些自動(dòng)化公司正在其產(chǎn)品中內(nèi)置AI功能，允許用戶訪問自動(dòng)化產(chǎn)品自身及其所控制設(shè)備中的各種信息。這些信息對(duì)于診斷停機(jī)原因以及釋放尚未開發(fā)的機(jī)器能力至關(guān)重要。
01 電機(jī)溫度
伺服電機(jī)工作溫度的變化，可以指示機(jī)器力學(xué)的變化。它只消耗滿足應(yīng)用需求所需的電流。伺服電機(jī)溫度的升高（與電流消耗直接相關(guān)）通?？蓺w因于機(jī)械傳動(dòng)部件的磨損。該信息由系統(tǒng)控制器捕獲，并用于預(yù)防性維護(hù)：當(dāng)機(jī)械部件的效率開始下降時(shí)，可及時(shí)對(duì)其進(jìn)行潤(rùn)滑或更換。
02 振動(dòng)檢測(cè)
一些高端伺服產(chǎn)品將加速度傳感器集成到伺服電機(jī)編碼器組件的控制板中。在機(jī)器正常運(yùn)行周期內(nèi)，這類傳感器可以檢測(cè)電機(jī)振動(dòng)。系統(tǒng)控制器可以監(jiān)測(cè)這些振動(dòng)隨時(shí)間的變化，并建議可以采取的糾正措施。
系統(tǒng)控制器中的快速傅立葉變換（FFT）分析儀，可以直觀地表示給定機(jī)器數(shù)據(jù)集中所存在的頻率。每個(gè)機(jī)器軸的這些FFT數(shù)值，可用于識(shí)別機(jī)器力學(xué)隨時(shí)間的特定變化。
03 運(yùn)動(dòng)軌跡文件信息
機(jī)器上的每個(gè)伺服軸都有一個(gè)獨(dú)特的、針對(duì)每個(gè)應(yīng)用進(jìn)行了編程的運(yùn)動(dòng)軌跡。每個(gè)伺服軸的實(shí)際位置可以根據(jù)其運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行跟蹤，并且可以在機(jī)器調(diào)試時(shí)記錄該數(shù)據(jù)（圖1）。當(dāng)檢測(cè)到軸的實(shí)際位置在移動(dòng)過程中發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)控制器將識(shí)別出具體的差異（如過沖、欠沖、與指令位置的偏差較大等），并建議采取適當(dāng)?shù)拇胧?/div>
▲圖1：機(jī)器上的每個(gè)伺服軸都有一個(gè)為每個(gè)應(yīng)用專門編程確定的運(yùn)動(dòng)軌跡。當(dāng)檢測(cè)到按照運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)行時(shí)軸的實(shí)際位置發(fā)生變化，系統(tǒng)控制器將識(shí)別特定偏差，并建議可以采取的適當(dāng)措施。
例如，負(fù)載慣性的變化可能會(huì)影響指令移動(dòng)過程中的實(shí)際位置。如果負(fù)載慣性隨時(shí)間發(fā)生微小變化，就會(huì)影響系統(tǒng)的整體調(diào)整，并可能導(dǎo)致移動(dòng)過程中性能的顯著變化。這個(gè)問題可以通過調(diào)整特定的伺服調(diào)整參數(shù)和/或糾正負(fù)載慣性的變化來解決（即：可能在運(yùn)行過程中移動(dòng)的負(fù)載受到了干擾）。
04 健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀
自動(dòng)化設(shè)備關(guān)鍵磨損部件的壽命檢測(cè)裝置，可用于在故障發(fā)生之前預(yù)測(cè)故障。在可能導(dǎo)致生產(chǎn)線停機(jī)的災(zāi)難性故障之前更換部件，有助于優(yōu)化機(jī)器運(yùn)行。運(yùn)動(dòng)控制組件通常自帶壽命檢測(cè)裝置，如圖2所示。
▲Yaskawa SigmaWin+軟件的健康狀態(tài)監(jiān)視器顯示畫面。
運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中還可以添加各種其他類型的傳感器，并由系統(tǒng)控制器進(jìn)行監(jiān)控。通過一套良好的AI算法，系統(tǒng)控制器可以利用這些數(shù)據(jù),預(yù)測(cè)特定機(jī)器組件未來的故障，或監(jiān)控機(jī)器的整體性能。
05 能源消耗
耗電量監(jiān)測(cè)器可以識(shí)別單個(gè)機(jī)器或整個(gè)生產(chǎn)線的低效環(huán)節(jié)。該信息可用于調(diào)整機(jī)器周期，以將總的電力消耗最小化，或最大程度的將能量消耗集中到一天中能源價(jià)格較低的特定時(shí)間內(nèi)（圖3）。
▲Yaskawa SigmaWin+軟件的耗電量監(jiān)視器顯示畫面。
06 系統(tǒng)通信錯(cuò)誤
復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)允許監(jiān)控每個(gè)電機(jī)編碼器供電電源的低電壓。系統(tǒng)因電噪聲導(dǎo)致的電源尖峰可能導(dǎo)致位置數(shù)據(jù)瞬時(shí)丟失，進(jìn)而可能對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡造成干擾。系統(tǒng)控制器可以檢測(cè)電噪聲何時(shí)被引入系統(tǒng)，以及該噪聲如何影響運(yùn)行。這些信息可用于故障排除、制定校正措施，使機(jī)器能夠平穩(wěn)運(yùn)行。
系統(tǒng)控制器還可以檢測(cè)來自所用確定性網(wǎng)絡(luò)的錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)包丟失。持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤和信息丟失可能會(huì)導(dǎo)致制造設(shè)備出現(xiàn)各種問題。系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)記錄功能也可用于故障排除，以及時(shí)校正這些機(jī)器的問題。
07 用于組織和可視化數(shù)據(jù)的AI工具
信息的可用性很重要，但擁有一套能組織信息并提出改進(jìn)措施的AI工具也同樣重要。一些自動(dòng)化供應(yīng)商已經(jīng)創(chuàng)建了可定制的AI工具箱，用于顯示上述信息及與機(jī)器或生產(chǎn)線的效率和性能相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。通?？梢栽谠O(shè)備的人機(jī)界面（HMI）上查看這些工具箱，也可以在世界上的任何地方，通過安全的網(wǎng)絡(luò)連接查看。
基于AI的工具可以用于可視化單個(gè)機(jī)器、生產(chǎn)線或整個(gè)工廠的運(yùn)營(yíng)。它們可以提供資產(chǎn)管理信息、預(yù)測(cè)性維護(hù)計(jì)劃、報(bào)警轉(zhuǎn)發(fā)和數(shù)據(jù)管理。它們還可以通過OPC-UA或其它通用自動(dòng)化協(xié)議與外部系統(tǒng)交換通信。這些工具擁有這些基本功能，但也具有高度的可定制性。
當(dāng)今自動(dòng)化系統(tǒng)提供的豐富信息，加上用于組織和可視化數(shù)據(jù)的高度工程化工具，可以為機(jī)器制造商和機(jī)器用戶帶來巨大收益。當(dāng)機(jī)器和生產(chǎn)線的反饋得到有效利用時(shí)，有助于企業(yè)實(shí)現(xiàn)機(jī)器吞吐量的增加、零件質(zhì)量的提高、機(jī)器停機(jī)時(shí)間的減少和機(jī)器壽命的延長(zhǎng)。
關(guān)鍵概念：
■ 如果有效利用，AI可以成為優(yōu)化制造設(shè)備效率和性能的強(qiáng)大工具。
■ AI工具可用于組織和可視化數(shù)據(jù)，以便做出行動(dòng)決策。
思考一下：
AI還可以用哪些其它指標(biāo)來進(jìn)行分析？
標(biāo)簽：AI,OEE,伺服電機(jī),傳感器,運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)
相關(guān)文章