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AI應用第一步 金屬切割機製造商為機台引進預防保養

2019/1/31


【30秒看完一整篇】

為順應AI人工智慧應用趨勢,全球首屈一指的台灣金屬切割帶鋸機製造商,想為其產品導入機台監測與預防保養功能,以即時為客戶維護機台零組件,減少客戶的設備停機時間。考慮到成本效益與性能,且需能夠耐震動抗髒污,該公司選用研華掌上型DAQ嵌入式電腦MIC-1810,來提高產品附加價值,在全球市場維持領先地位。

想順應AI應用導入預防保養 卻找不到CP值高的做法?

台灣某精密機電公司為全球首屈一指的金屬加工帶鋸機製造商,其生產的帶鋸機不僅曾獲台灣金點設計獎,美國鋼鐵中心也曾評比該公司為切削服務產業中品牌第一。成立40年來,該公司不僅生產超過百種機型的鋸切系統,產品銷售至80多個國家,更受到西門子、施耐德電氣、波音等知名企業的認可與採用。近來,該公司為順應AI人工智慧應用發展趨勢,積極投入開發創新應用,以提高產品附加價值,而機台監測與預防保養即是其想導入的新功能。 

在研發初期,該公司原本打算選用美商的USB資料擷取模組,可仔細估算後發現成本過高,恐將使擁有新功能的帶鋸機失去市場競爭優勢;專案負責人員另發現,若以電腦加裝資料擷取卡的方式,除了佔用較多空間,佈線更為複雜。在前述解方均不符合公司需求下,轉而尋找更具成本效益的解決方案。

如前述,該公司除了對價格、尺寸與外觀有特別要求之外,還希望新的解決方案提供各種功能,包括:

  • 快速取樣的多通道類比I/O以擷取機台資訊 
  • 多通道數位I/O以控制機台 
  • 網路埠來上傳資料至後台的管理系統 
  •  軟體開發工具以便加速系統開發

再則,由於帶鋸機的使用環境相對嚴苛,譬如鋸切作業易於製造粉塵、切削與輸送工件會產生振動、馬達轉動時的瞬時電壓會出現雜訊干擾等,因此解決方案務必要能適用於前述狀況,方能確保系統順利取得精確的資料。基於前述種種,該公司找上研華。


掌上型MIC-1810緊湊又耐震 惡劣環境依然穩定運作 

研華掌上型嵌入式電腦(DAQ embedded computer)MIC-1810,可在PC-based控制平台上,整合資料擷取模組與訊號處理轉換模組(signal conditioning and processing transducer),為全球首創。只要將MIC-1810安裝在金屬切割機的控制機箱內,連接電流感測器與電阻式溫度感測器(RTD),就能精準採集帶鋸機切割時所產生的訊號,工程人員便可以此資料為機台建模,從中歸納找出相關零組件需要維護或更換的特徵值,達到預防保養目的。   

MIC-1810採無風扇設計,僅有手掌般大,整體精實緊湊;內建的端子台能直接鎖附感測器的訊號線,既節省空間又能免除佈線麻煩;還提供導軌式安裝,方便裝設在各式機台配電箱或控制機櫃內;耐振動與抗髒污的特色,則可確保即使是在惡劣的使用環境,系統也能穩定運作研華還提供專業工業設計,以符合客戶高階產品形象需求。

另外,MIC-1810提供多個I/O通道,可從類比輸入通道擷取電流與溫度訊號,即時監測機台,並利用數位輸入與輸出通道,來控制工件在輸送帶的進出以及機器開啟與停止等動作;乙太網路埠則負責將機器資訊上傳至雲端,進行遠端監控。

軟體方面,MIC-1810內附的WebAccess/MCM既是軟體開發工具,也是基於瀏覽器的機台狀態監控軟體,讓使用者省下軟體授權費,工程師也只需簡單設定,就能設計出預防保養系統,無須編程。

這套軟體提供的多項設備監診功能,也能幫助加速完成系統設計。譬如:可將收集的訊號直接轉成實際物理量,省去用戶額外花時間建置對照表(mapping table);提供快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transform)來過濾雜訊,使訊號分析變得更簡單;示波器則能即時顯示訊號波形,用來確認設備是否正常運作。最後,上傳至雲端的資料可透過WebAccess/MCM實現機台狀態可視化管理,讓用戶充分掌握所有設備的運作情形。

以金屬切割工具帶鋸機為例,若能事先收集資料,讓機器學習預測出設備在執行數萬次鋸切作業後,切削刀具或其它零組件將出現哪些損壞,設備製造商便能即時為客戶維護機台零組件,工廠管理者也不用等到完全毀損後才急著找設備供廠商安排維修,如此一來,設備的停機時間自然減少,工廠整體生產力跟進提升,生產線的製造良率也會提高。而擁有如此高附加價值的機台,機械製造商當然能在全球市場維持領先地位。


未來智慧工廠 用大數據分析達成預防維護 

在工業4.0的概念下,想要實踐智慧製造(Smart Manufacturing),智慧工廠除了力求製造技術革新外,機台監測與預防保養更是優化生產流程中的重要一環。預防性維護與傳統例行維護或意外故障後才維修的作法不同,透過即時狀態監測與大數據分析,提前發現並排除即將出現的故障隱患。

雖然,利用無風扇電腦加裝資料擷取卡的方式來完成機械設備的資料收集,建置預防保養系統,也未嘗不可,但機械設備的控制箱能容納硬體的空間並不多,而且隨著硬體數量的增加,機箱內的佈線也會變得複雜且影響美觀,同時還會增加維護與管理的困難度。

研華專門針對這類空間有限的機械設備,設計掌上型資料擷取嵌入式電腦,方便設備製造商快速地將預防保養系統整併入機械設備內;同時研華還提供了客製化服務,不僅能協助用戶優化資料擷取的精確度,還能透過專業的工業設計來營造高階產品的形象,從而提升機械設備的市場競爭力。


【專案導入產品】   

  • MIC-1810:內建Intel® Core™ i3-3217UE處理器與資料擷取模組之嵌入式電腦,附八通道電流輸入與四通道RTD 
  •  WebAccess/MCM:基於瀏覽器的機器狀態監控軟體

【系統架構圖】   



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