工業(yè)AI——利用 AI 工具提升整體設(shè)備效率（OEE）
發(fā)布時間：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)化運營效率。
在工業(yè)領(lǐng)域，人工智能（AI）的應用越來越普遍。從離散機器到整個生產(chǎn)線收集信息，并使用這些信息來優(yōu)化運營性能、效率和一致性的能力，對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)備潛力的一個非常有用的工具。
一些自動化公司正在其產(chǎn)品中內(nèi)置AI功能，允許用戶訪問自動化產(chǎn)品自身及其所控制設(shè)備中的各種信息。這些信息對于診斷停機原因以及釋放尚未開發(fā)的機器能力至關(guān)重要。
01 電機溫度
伺服電機工作溫度的變化，可以指示機器力學的變化。它只消耗滿足應用需求所需的電流。伺服電機溫度的升高（與電流消耗直接相關(guān)）通常可歸因于機械傳動部件的磨損。該信息由系統(tǒng)控制器捕獲，并用于預防性維護：當機械部件的效率開始下降時，可及時對其進行潤滑或更換。
02 振動檢測
一些高端伺服產(chǎn)品將加速度傳感器集成到伺服電機編碼器組件的控制板中。在機器正常運行周期內(nèi)，這類傳感器可以檢測電機振動。系統(tǒng)控制器可以監(jiān)測這些振動隨時間的變化，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器數(shù)據(jù)集中所存在的頻率。每個機器軸的這些FFT數(shù)值，可用于識別機器力學隨時間的特定變化。
03 運動軌跡文件信息
機器上的每個伺服軸都有一個獨特的、針對每個應用進行了編程的運動軌跡。每個伺服軸的實際位置可以根據(jù)其運動軌跡進行跟蹤，并且可以在機器調(diào)試時記錄該數(shù)據(jù)（圖1）。當檢測到軸的實際位置在移動過程中發(fā)生變化時，系統(tǒng)控制器將識別出具體的差異（如過沖、欠沖、與指令位置的偏差較大等），并建議采取適當?shù)拇胧?/div>
▲圖1：機器上的每個伺服軸都有一個為每個應用專門編程確定的運動軌跡。當檢測到按照運動軌跡運行時軸的實際位置發(fā)生變化，系統(tǒng)控制器將識別特定偏差，并建議可以采取的適當措施。
例如，負載慣性的變化可能會影響指令移動過程中的實際位置。如果負載慣性隨時間發(fā)生微小變化，就會影響系統(tǒng)的整體調(diào)整，并可能導致移動過程中性能的顯著變化。這個問題可以通過調(diào)整特定的伺服調(diào)整參數(shù)和/或糾正負載慣性的變化來解決（即：可能在運行過程中移動的負載受到了干擾）。
04 健康狀態(tài)監(jiān)測儀
自動化設(shè)備關(guān)鍵磨損部件的壽命檢測裝置，可用于在故障發(fā)生之前預測故障。在可能導致生產(chǎn)線停機的災難性故障之前更換部件，有助于優(yōu)化機器運行。運動控制組件通常自帶壽命檢測裝置，如圖2所示。
▲Yaskawa SigmaWin+軟件的健康狀態(tài)監(jiān)視器顯示畫面。
運動控制系統(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),預測特定機器組件未來的故障，或監(jiān)控機器的整體性能。
05 能源消耗
耗電量監(jiān)測器可以識別單個機器或整個生產(chǎn)線的低效環(huán)節(jié)。該信息可用于調(diào)整機器周期，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格較低的特定時間內(nèi)（圖3）。
▲Yaskawa SigmaWin+軟件的耗電量監(jiān)視器顯示畫面。
06 系統(tǒng)通信錯誤
復雜的運動控制系統(tǒng)允許監(jiān)控每個電機編碼器供電電源的低電壓。系統(tǒng)因電噪聲導致的電源尖峰可能導致位置數(shù)據(jù)瞬時丟失，進而可能對運動軌跡造成干擾。系統(tǒng)控制器可以檢測電噪聲何時被引入系統(tǒng)，以及該噪聲如何影響運行。這些信息可用于故障排除、制定校正措施，使機器能夠平穩(wěn)運行。
系統(tǒng)控制器還可以檢測來自所用確定性網(wǎng)絡(luò)的錯誤和數(shù)據(jù)包丟失。持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)錯誤和信息丟失可能會導致制造設(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，以及時校正這些機器的問題。
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措施的AI工具也同樣重要。一些自動化供應商已經(jīng)創(chuàng)建了可定制的AI工具箱，用于顯示上述信息及與機器或生產(chǎn)線的效率和性能相關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。通常可以在設(shè)備的人機界面（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機器、生產(chǎn)線或整個工廠的運營。它們可以提供資產(chǎn)管理信息、預測性維護計劃、報警轉(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。
當今自動化系統(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，可以為機器制造商和機器用戶帶來巨大收益。當機器和生產(chǎn)線的反饋得到有效利用時，有助于企業(yè)實現(xiàn)機器吞吐量的增加、零件質(zhì)量的提高、機器停機時間的減少和機器壽命的延長。
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)，以便做出行動決策。
思考一下：
AI還可以用哪些其它指標來進行分析？
標簽：AI,OEE,伺服電機,傳感器,運動控制系統(tǒng)
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