關(guān)鍵設(shè)備智能診斷技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)

關(guān)鍵設(shè)備基于風(fēng)險(xiǎn)檢測的必要性

關(guān)鍵設(shè)備屬于高風(fēng)險(xiǎn)資產(chǎn)，一旦在無預(yù)警下發(fā)生失效，將造成整體產(chǎn)能與關(guān)鍵質(zhì)量的較大損失，或?qū)ぷ靼踩c環(huán)境等造成明顯威脅，導(dǎo)致無法確保設(shè)備安全操作，甚至違反法規(guī)要求。近年來基于風(fēng)險(xiǎn)管理的可靠性維修(M&R)策略引起關(guān)注，因?yàn)檫@些關(guān)鍵設(shè)備的重大失效不僅造成較大的產(chǎn)能損傷，也可能衍生ESG相關(guān)議題；因此，依據(jù)80/20法則應(yīng)對此增加相關(guān)故障模式的檢測能力，才能有效降低非計(jì)劃性停機(jī)及其衍生的安全與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，而提高風(fēng)險(xiǎn)管理的效益。

舉例來說，在防爆區(qū)內(nèi)的制程泵通常會設(shè)置備援(冗余)機(jī)組以提高制程或產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)安全與穩(wěn)定性；然而，切換機(jī)組的前提是要能提早察覺設(shè)備異常狀態(tài)，并適時(shí)采取因應(yīng)措施才能發(fā)揮預(yù)期效果。如果設(shè)備已出現(xiàn)冒煙或劇烈振動，卻未被操作人員察覺，就無法避免災(zāi)害。以下就是一個(gè)在防爆區(qū)制程泵瀕臨燒毀的驚險(xiǎn)案例。

XWIN設(shè)備智能診斷技術(shù)及服務(wù)架構(gòu)

為有效延長對關(guān)鍵設(shè)備高風(fēng)險(xiǎn)故障模式的預(yù)警期，通常可采取兩種智能檢測技術(shù)的開發(fā)模式：

■ 從工具角度來看設(shè)備：此模式要求嚴(yán)選合適技術(shù)方案（例如：AI算法、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)孿生）和建模流程而進(jìn)行問題解析，并非關(guān)注設(shè)備本質(zhì)與異況的動態(tài)特征，其成敗常系于資料收集是否齊全，協(xié)同的診斷或車間維修專家是否具有足夠的專業(yè)與經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)然也涉及在智能模型訓(xùn)練過程的學(xué)習(xí)成果。

■ 從設(shè)備角度來看待工具：此模式先收集該設(shè)備的常見與可能的故障模式，再依其可能的故障效應(yīng)，開發(fā)解析技術(shù)(含建模分析)和檢測模塊，最終決定傳感器的類型和安裝位置/方向，此以終為始的理念，較能實(shí)現(xiàn)直接檢測特定與常見故障模式的目標(biāo)，這就是XWIN智能診斷技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用的堅(jiān)持；同時(shí)，也可以在系統(tǒng)建置評估階段，先與使用者共同評估檢測的有效性，有助于預(yù)知維護(hù)整體管理效益的升級，并確保投資報(bào)酬率(ROI)。

XWIN預(yù)知維護(hù)方案中的智能診斷系統(tǒng)構(gòu)建，主要包括四個(gè)步驟：

(1)選擇邊緣運(yùn)算主機(jī)類型

(2)依據(jù)現(xiàn)場設(shè)備類型選擇需要搭載設(shè)備故障分析模塊

(3)建立數(shù)據(jù)中心作為網(wǎng)頁平臺及

(4)訊息推播；其中邊緣運(yùn)算主機(jī)扮演著系統(tǒng)架構(gòu)的關(guān)鍵角色

由于關(guān)鍵設(shè)備診斷邊緣運(yùn)算主機(jī)本質(zhì)是一個(gè)需要高可靠度的檢測系統(tǒng)，若要在任何環(huán)境下保持高檢測水平，檢測硬件上的高可靠度是需要被重視的。然在評估導(dǎo)入階段，一般注重功能及價(jià)格，而導(dǎo)入后系統(tǒng)硬件維護(hù)成本及檢測質(zhì)量，易被忽視。

基此XWIN為提供高水平檢測信息，邊緣運(yùn)算主機(jī)主要由NI cRIO-9055/9053/9230/9232/9208組成，確保在各種環(huán)境下都能全天候工作，保證完成有效而實(shí)時(shí)的關(guān)鍵設(shè)備預(yù)警與故障模式辨識。在多年實(shí)際應(yīng)用上，均能滿足車間在檢測質(zhì)量上的要求與極低維護(hù)成本，專注在問題的解析討論上。

豐富實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)與精益求精

多年來，從事預(yù)知維護(hù)與設(shè)備診斷服務(wù)的經(jīng)驗(yàn)顯示，執(zhí)行高風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵設(shè)備的檢測目的并非要預(yù)測設(shè)備何時(shí)會故障，而是要及早辨識出設(shè)備的特定故障模式，并依據(jù)操作者或設(shè)備管理系統(tǒng)默認(rèn)的故障風(fēng)險(xiǎn)高低，適時(shí)進(jìn)行矯正的計(jì)劃與排程(P&S)；設(shè)若無法矯正以延壽，至少能提前做好維修準(zhǔn)備或操作調(diào)整，將整體生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

過去，用戶往往有診斷系統(tǒng)的預(yù)測能力愈強(qiáng)愈好的迷思，而忽略了其有效預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)控管能力；因此，如何通過設(shè)備故障模式的自動辨識進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，并適時(shí)采取相應(yīng)的維修方案，才能讓設(shè)備異況及時(shí)改善，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。另一方面，預(yù)知診斷在維護(hù)制度中的作用，并非要取代既有的維修計(jì)劃，反而是要優(yōu)化維修計(jì)劃與排程，而獲得降本增利的效果；故XWIN專注于開發(fā)可衡量設(shè)備狀態(tài)的智能尺，協(xié)助操作者優(yōu)化相關(guān)的維修活動與效益。下面的實(shí)際應(yīng)用案例將進(jìn)一步說明上述過程。

XWIN方案的特色

◆ XWIN智能監(jiān)測方式以設(shè)備故障模式辨識為核心，采用檢測技術(shù)HI（專家智能）＋AI（人工智能），即使在缺乏設(shè)備故障診斷數(shù)據(jù)下，系統(tǒng)安裝后即可立即進(jìn)行常見的設(shè)備故障模式監(jiān)診，透過統(tǒng)計(jì)或AI建立檢測基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)故障趨勢管理，并學(xué)習(xí)辨識新的故障模式，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的維護(hù)決策，提高投資效益。

◆ 系統(tǒng)提供符合「以可靠性為中心的維修(RCM)」理念的診斷信息，包括設(shè)備、故障模式、風(fēng)險(xiǎn)程度（含物理單位）、趨勢分析等管理要素。根據(jù)設(shè)備故障模式與風(fēng)險(xiǎn)趨勢制定維修策略，提供各級生產(chǎn)人員的維修決策需求。

本文作者:  睿捷國際股份有限公司 王智中