工業 4.0

智慧工廠必備!三大設備故障預警智能化應用

曾文光 曾文光

以智慧製造而言,整體設備效率(OEE;overall equipment effectiveness)是評量生產設施有效運作的其一重要指數,OEE = 稼働率 × 產能效率 × 良率,在 ciMes(Computer Integrated Manufacturing Execution System,製造執行系統)輔導客戶智慧製造管理應用的經驗中,OEE 是工廠管理指標中相當關鍵的評量,設備必須保持在健康的狀況下運行,才能有效的提升稼動率、產能效率與良率。為了避免工廠裡突發性設備故障帶來的損失,以下將列舉對於工廠自動化管理來說不可或缺的預防性三大設備故障偵測與警示應用項目提供大家參考。

智能化故障預警偵測:透過設備關鍵參數收集,挖掘潛在故障跡象

透過智慧感測器,即時連續從各機具收集各種測量資料,例如:震動值、電流值等關鍵參數,一旦超出設定合格範圍,可能代表產生潛在故障跡象,系統平台將即時警示通報人員,進一步採取補救措施。系統平台可將工廠設備的狀況視覺化,進而提供潛在危害預警。智能化故障預警偵測還能協助於維修管理人員研擬「機台設備維護計畫」,以免發生意外和非預期的生產損失,請參考下圖智能化設備維護系統概念圖。

智能化設備維護系統概念圖

即時化偵測與預防管理:由系統平台匯集數據比對,觸發警示系統

生產過程中藉由各設備負責人員所提供之故障邏輯,例如:特定機械損害或磨損有關的跡象,透過智慧感測元件偵測相關關鍵參數,由系統平台匯集數據比對,當感測元件發出異常訊號,觸發警示系統發出警告提醒,作業人員可排程進行預防保修,避免突發故障造成混亂。

故障預警偵測示意圖

設備預修保養:結合預防保養與警示管理有效提升設備稼動

資通電腦 ciMes 製造管理系統之預修保養模組(Preventive Maintenance)主要提供機台預修保養提示,並保留保養相關檔與紀錄。傳統的保養計畫可分為三大類,定時保養、計次保養與預測性及預防性的保養:

  • 依時間間隔保養(定期保養):依照時間間隔保養,指的是以日期的單位做判斷(如15天,3個月等等),間隔固定的週期便要求進行保養。定時保養是固定時間週期保養如周保養、月保養、季保養等等。
  • 計次保養:固定使用次數後的保養,例如刀具或模具、工具使用幾次後必須做保養。
  • 預測性及預防性的保養:基礎的預測性與預防性保養一般會由設備關鍵性的參數,或將佈建的感測器即時收集到的數據進行分析,決定是否觸發預測性或是預防性的保養。第二個基礎應用是則採用 on-Line SPC(Statistical Process Control;統計製程管制)監控與管理,若違反了 SPC 的規則,則進行預防性的保養。第三個基礎應用是由後製程的異常量測結果,反饋至前製程預測性或是預防性的保養。

ciMes 製造管理系統之警報系統則提供設定不同的警報模組、警報類別以及警報動作等,讓使用者可以將警報系統託付給不同的使用者管理,同時可以依據不同的模組、型態及警報群組發送不同的警報動作,例如:Email、簡訊、通訊軟體(LINE、微信);亦可支援設定警報群組,提升提醒效率。

警報系統範圍示意圖

記得曾有一位董事長客戶提到說「我已經快 80 歲了,常被許多工業 4.0 的應用與概念名詞、定義與新技術搞的頭昏腦脹。我們工廠的訂單是滿的,良率也還算不錯,最大的瓶頸就是設備異常停機的狀況十分頻繁」,所以他提出讓設備達到 Zero Down time 的要求,因為對他而言,訂單有、良率佳,只要設備能維持在健康狀況下不停機,那工廠的的獲利一定倍增。因此我們能夠肯定的說,在智慧製造的應用中,看似例行的預測性與預防性的設備保養是非常重要的一個工業 4.0 智慧工廠核心應用,希望上述的應用分享能對大家有所幫助。