【ZiDongHua 之品牌自定位收錄關(guān)鍵詞：貝加萊 工業(yè)自動(dòng)化  傳感器】
　　
　　機(jī)器的健康醫(yī)生——MDoctor
　　
　　解決 AI 應(yīng)用難題——產(chǎn)品化
　　
　　盡管 AI 成為了產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)，更多的企業(yè)也聚焦于 AI 應(yīng)用。但是，考慮到從數(shù)據(jù)的預(yù)處理、特征提取、模型訓(xùn)練、調(diào)參等整個(gè)流程的復(fù)雜性，對(duì)于工業(yè)而言，通過(guò)工程集成將其“場(chǎng)景化”、“產(chǎn)品化”，則是它能夠發(fā)揮價(jià)值的必然實(shí)現(xiàn)路徑，否則，它將變成一個(gè)個(gè)獨(dú)立項(xiàng)目，消耗大量的工程師資源，而因此變得缺乏經(jīng)濟(jì)性，而經(jīng)濟(jì)性是任何先進(jìn)技術(shù)能夠真正被采用的關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　
　　早在 10 年前，貝加萊已經(jīng)開(kāi)始通過(guò)機(jī)理建模與學(xué)習(xí)混合方式在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、飲料灌裝設(shè)備、印刷等重值設(shè)備上開(kāi)始了預(yù)測(cè)性維護(hù)的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)大量的工程實(shí)踐積累，具備了將這些應(yīng)用封裝為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的基礎(chǔ)。因此，在 2021 年，貝加萊（中國(guó)）機(jī)器智能研究院（MITC）開(kāi)啟對(duì)“預(yù)測(cè)性維護(hù)”技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化封裝，以讓用戶(hù)能夠采用簡(jiǎn)單的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)的應(yīng)用。
 
　　機(jī)器入職前體檢與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)
　　
　　原本采用預(yù)測(cè)性維護(hù)更多的是在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，但是，來(lái)自眾多的領(lǐng)先裝備企業(yè)也提出了重要的訴求，就是，能否將這些監(jiān)測(cè)技術(shù)也用于出廠前的設(shè)計(jì)、安裝、驗(yàn)收階段。如圖 1，它構(gòu)成了機(jī)器的完整生命周期中的服務(wù)理念。
　　
　　
　　
　　圖 1 — M.Doctor 為機(jī)器的全生命周期服務(wù)理念
　　
　　它包括了幾個(gè)方面的需求：
　　
　　1
　　
　　設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段：
　　
　　為機(jī)器的機(jī)械傳動(dòng)鏈提供測(cè)試驗(yàn)證；
　　
　　2
　　
　　出廠檢測(cè)：
　　
　　主要對(duì)機(jī)械的一致性進(jìn)行驗(yàn)證；
　　
　　3
　　
　　安裝驗(yàn)收：
　　
　　通過(guò)機(jī)械的測(cè)試，用可量化分析機(jī)器的運(yùn)行平穩(wěn)性；
　　
　　4
　　
　　工作階段：
　　
　　隨機(jī)故障的監(jiān)測(cè)，使機(jī)器處于可靠運(yùn)行狀態(tài)；
　　
　　5
　　
　　長(zhǎng)期運(yùn)行：
　　
　　長(zhǎng)期運(yùn)行的機(jī)器在磨損、關(guān)鍵機(jī)械件的損耗方面，需要早期預(yù)警；
　　
　　基于此，MITC 給這個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)了一個(gè)比較貼切的名字 “M.Doctor”，它是指 “Machine Doctor”，它表明這是一個(gè)為機(jī)器配置的健康醫(yī)生。如果用于機(jī)器出廠前，就相當(dāng)于建立了一個(gè)內(nèi)部體檢中心，確保機(jī)器到用戶(hù)端的“入職體檢”合格，才會(huì)去終端用戶(hù)處上班。而到了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中，相當(dāng)于為機(jī)器佩戴了一個(gè) 24 小時(shí)在線(xiàn)的可穿戴健康監(jiān)測(cè)手表。
　　
　　M.Doctor 的設(shè)計(jì)思想
　　
　　M.Doctor 按照工業(yè) AI 及軟件工程標(biāo)準(zhǔn)化流程設(shè)計(jì)，通過(guò)數(shù)據(jù)的規(guī)范化、系統(tǒng)化采樣，以及對(duì)數(shù)據(jù)的標(biāo)定，完成預(yù)處理及關(guān)鍵故障特征提取。經(jīng)由模型訓(xùn)練過(guò)程以及優(yōu)化，這里采用了機(jī)器學(xué)習(xí)的分類(lèi)方法，并結(jié)合電機(jī)、傳動(dòng)鏈的物理模型進(jìn)行優(yōu)化。最終實(shí)現(xiàn)全面數(shù)據(jù)檢測(cè)、標(biāo)定、處理、分析、報(bào)警、報(bào)表的完整系統(tǒng)。
　　
　　圖 2 - M.Doctor 概念設(shè)計(jì)
　　
　　它通過(guò)不斷的在現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)場(chǎng)景中的數(shù)據(jù)樣本積累、標(biāo)定，最終形成機(jī)器的“故障預(yù)測(cè)”能力，并部署于本地的 PC 系統(tǒng)中，由其對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)推理，并做出判斷。
　　
　　M.Doctor 設(shè)計(jì)為“易用”，在機(jī)器制造現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)貼裝方式將傳感器部署于機(jī)器關(guān)鍵傳動(dòng)鏈上的合適位置，并通過(guò)數(shù)據(jù)連接至專(zhuān)家系統(tǒng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的配置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、可視化呈現(xiàn)、判斷、報(bào)表等功能。
 
　　硬件完整性
　　
　　最早，貝加萊做預(yù)測(cè)性維護(hù)，就以振動(dòng)監(jiān)測(cè)為主，如表 1 所列，在各種用于故障分析的信號(hào)檢測(cè)中，振動(dòng)是一個(gè)“能力域”比較寬的方法，它可以檢出多種現(xiàn)場(chǎng)的故障，如不對(duì)中、不平衡、共振、轉(zhuǎn)子/軸承損壞等等。因此，振動(dòng)傳感器和振動(dòng)分析模塊是最多被應(yīng)用于故障分析的，它成為了 M.Doctor 的標(biāo)配。
　　
　　
　　表 1 - 故障診斷常用的檢測(cè)方法
　　
　　貝加萊的加速度傳感器用于振動(dòng)檢測(cè)：它負(fù)責(zé)時(shí)域信號(hào)采樣，它的采樣頻率范圍 2Hz 低頻到 10kHz+/-5% 的高頻段。精度可以達(dá)到 100mv/g。
　　
　　但是，M.Doctor 的設(shè)計(jì)思想在于“靈活性”、“便利性”，即，能夠在不增加成本的情況下，盡量利用系統(tǒng)原有的硬件資源，如溫度傳感器、總線(xiàn)獲得的驅(qū)動(dòng)電流、或其它已有的傳感器如互感器電流、電壓等信號(hào)。
　　
　　因此，M.Doctor 不局限于振動(dòng)傳感器。
　　
　　M.Doctor — 工具箱
　　
　　M.Doctor 設(shè)計(jì)為一個(gè)便攜式的工具箱，配置了強(qiáng)大的硬件和智能分析軟件，可以用于機(jī)器現(xiàn)場(chǎng)的移動(dòng)監(jiān)測(cè)。去掉箱子，直接集成到機(jī)器控制系統(tǒng)中，作為機(jī)器功能的構(gòu)成。
　　
　　M.Doctor 場(chǎng)景舉例
　　
　　通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，我們僅以其中幾個(gè)場(chǎng)景簡(jiǎn)單描述其應(yīng)用：
　　
　　01
　　
　　軸承預(yù)緊力不足：
　　
　　由于在傳動(dòng)軸上的軸承，通常會(huì)因?yàn)殒i緊力不足，而導(dǎo)致較多的故障進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量，這通常因?yàn)檩S承鎖緊過(guò)程中的游隙而產(chǎn)生。M.Doctor 通過(guò)對(duì)這類(lèi)故障的信號(hào)進(jìn)行模式的判別，經(jīng)過(guò)多次的測(cè)試，形成對(duì)該類(lèi)故障的推理能力。
　　
　　該模式識(shí)別能力，可以為該類(lèi)故障獲得 96.8% 的檢出率、3.8% 誤檢率以及 0% 的漏檢率。
 
　　
　　02
　　
　　地腳螺絲松動(dòng)：
　　
　　對(duì)于高速（例如 500m/min 的印刷機(jī)）高精度的機(jī)器，細(xì)微的機(jī)器振動(dòng)都會(huì)對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)帶來(lái)影響，如在長(zhǎng)期的運(yùn)行以及地基維護(hù)不當(dāng)時(shí)，地腳螺絲的松動(dòng)也會(huì)給機(jī)器帶來(lái)品質(zhì)的損失。而這類(lèi)故障通常不易被察覺(jué)（因?yàn)橥ǔ?huì)將生產(chǎn)品質(zhì)與工藝控制、機(jī)電傳動(dòng)鏈的精度進(jìn)行關(guān)聯(lián)），而忽視了實(shí)際上這種環(huán)境干擾帶來(lái)的問(wèn)題。
　　
　　通過(guò) M.Doctor 的模式分析，以及判斷，在這類(lèi)故障的識(shí)別上，M.Doctor 達(dá)到了 100% 的檢出率、0 誤檢率，以及 0 漏檢率的優(yōu)異表現(xiàn)。
　　
　　03
　　
　　軸承故障模式識(shí)別：
　　
　　在機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)中，電機(jī)本身的轉(zhuǎn)子與定子的間隙磁場(chǎng)完成驅(qū)動(dòng)。但這個(gè)電機(jī)系統(tǒng)中的軸承成為了機(jī)械的瓶頸-它的磨損、潤(rùn)滑不足帶來(lái)電機(jī)的失效損耗。這個(gè)是難以避免的。
　　
　　M.Doctor 通過(guò)對(duì)軸承的振動(dòng)數(shù)據(jù)檢測(cè)與分析，可以獲得 98.6% 的故障檢出率、5.6% 的誤檢率，以及 0 漏檢。
　　
　　出乎意料的回報(bào)
　　
　　對(duì)于預(yù)測(cè)性維護(hù)所帶來(lái)的好處，都是大家都所知道的，降低機(jī)器的非故障宕機(jī)、有效的維保計(jì)劃的制定、更長(zhǎng)的機(jī)器壽命、更穩(wěn)定的生產(chǎn)…凡此種種。但是，在 M.Doctor 的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用中，MITC 的工程師還發(fā)現(xiàn)它可能還有意想不到的用處：
　　
　　機(jī)器安裝人員的開(kāi)心時(shí)刻！
　　
　　M.Doctor 在設(shè)備工廠內(nèi)的安裝、調(diào)試時(shí)，還是給出了非常多的好處—如果 M.Doctor 沒(méi)有報(bào)警顯示的時(shí)候，代表機(jī)器真的裝的非常完美了，可以去用戶(hù)那里上班了。這對(duì)于機(jī)器設(shè)計(jì)安裝、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員非常開(kāi)心，因?yàn)?，這代表他們又完美的安裝了一臺(tái)設(shè)備。
　　
　　究竟什么造成了設(shè)備的品質(zhì)問(wèn)題？
　　
　　大部分時(shí)候，現(xiàn)場(chǎng)人員容易把問(wèn)題聚焦在品質(zhì)分析這樣的“大問(wèn)題”或者“關(guān)鍵技術(shù)”點(diǎn)，這當(dāng)然不會(huì)有問(wèn)題，但從 M.Doctor 給我們的啟發(fā)是，有時(shí)候，可能就是“地腳螺絲松動(dòng)”這樣的問(wèn)題，帶來(lái)的機(jī)器運(yùn)行問(wèn)題，而這些是 AI 在意想不到的地方告訴我們的。
　　
　　更聰明的機(jī)器
　　
　　M.Doctor 所代表的 AI 應(yīng)用真正的潛力在于，它會(huì)越用越聰明—開(kāi)始，它只是告訴你有問(wèn)題，而未來(lái)，它會(huì)告訴你問(wèn)題在哪里，究竟是什么問(wèn)題。
　　
　　對(duì)它的投資，就像投資教育一樣，是高回報(bào)的！