薩爾大學(xué)的一支研究小組為工業(yè)裝配、搬運(yùn)和包裝程序開發(fā)了一套預(yù)警系統(tǒng)，以監(jiān)督機(jī)床的整個(gè)運(yùn)作狀態(tài)，提出診斷分析，并提示操作員及時(shí)更換零件。

智能感應(yīng)器不斷從工廠內(nèi)部的機(jī)器中廣泛收集各類測量數(shù)據(jù)，并將獲得的信號(hào)特征與正常運(yùn)作條件下的特征進(jìn)行對(duì)比。當(dāng)系統(tǒng)探測到不同的特征，則表明存在潛在的故障，系統(tǒng)將立即通知操作員該采取的補(bǔ)救措施。這有助于工程師高效計(jì)劃保養(yǎng)方案，避免突發(fā)故障和意外生產(chǎn)損失。

智能感應(yīng)器不斷從工廠內(nèi)部的機(jī)器中廣泛收集各類測量數(shù)據(jù)，并將獲得的信號(hào)特征與正常運(yùn)作條件下的特征進(jìn)行對(duì)比。當(dāng)系統(tǒng)探測到不同的特征，則表明存在潛在的故障，系統(tǒng)將立即通知操作員該采取的補(bǔ)救措施。這有助于工程師高效計(jì)劃保養(yǎng)方案，避免突發(fā)故障和意外生產(chǎn)損失。

生產(chǎn)線上的機(jī)器人能以高精度不倦地工作，除非出現(xiàn)零件損壞。例如，如果使車身精準(zhǔn)定位的線性驅(qū)動(dòng)器受損，機(jī)械手臂將無法使車門放置在正常應(yīng)處的位置，從而導(dǎo)致車門安裝位置不準(zhǔn)。再比如，由材料疲勞導(dǎo)致機(jī)械零件突然損壞，引起生產(chǎn)線全部癱瘓。由德國薩爾大學(xué)及機(jī)電一體化和自動(dòng)化技術(shù)中心的感應(yīng)系統(tǒng)專家Andreas Schütze帶領(lǐng)的這支工程師隊(duì)伍，與一組學(xué)術(shù)界和工業(yè)領(lǐng)域的合作伙伴密切合作，阻止此類情形發(fā)生。

Andreas Schütze教授

他們研發(fā)的系統(tǒng)使機(jī)床不斷有效地進(jìn)行自我體檢。與人的體檢類似，給人體安裝活動(dòng)追蹤器，如不斷運(yùn)作的數(shù)字ECG和血壓監(jiān)測器，從而使身體狀態(tài)可以隨時(shí)接受分析。“我們的系統(tǒng)使連續(xù)監(jiān)測工廠機(jī)床的當(dāng)前狀態(tài)成為可能，并就潛在損壞可能性發(fā)布預(yù)警。為實(shí)現(xiàn)這一功能，我們將感應(yīng)器安裝在機(jī)床內(nèi)部，各感應(yīng)器之間以及與當(dāng)前加工程序中的感應(yīng)器相互作用。這使得細(xì)微的變化都能被記錄下來，” Andreas Schütze解釋道。研究員們充分利用了這些現(xiàn)象，如技術(shù)設(shè)備開始發(fā)出奇怪的噪音，或者在發(fā)生故障前出現(xiàn)振動(dòng)和過熱的狀況。其竅門是機(jī)床在正常運(yùn)作下的振動(dòng)和發(fā)出聲音的特點(diǎn)，與其內(nèi)部發(fā)生變化后的不同，這些細(xì)微的不同是普通感應(yīng)器所檢測不到的。

向智能設(shè)備轉(zhuǎn)型

薩爾布呂肯機(jī)電一體化專家們開發(fā)的系統(tǒng)發(fā)揮作用。這些感應(yīng)器能檢測到這些細(xì)微的變化，并自動(dòng)歸結(jié)到具體的故障類型。“我們研究了在常見的損壞或故障中信號(hào)特征是怎樣變化的，” Schütze教授闡釋道。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，研究小組對(duì)上千組測量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出的特征進(jìn)行檢查，鑒定這些數(shù)據(jù)與特定類型的損壞或機(jī)械磨損有關(guān)。“我們將這些信息載入感應(yīng)器，把感應(yīng)器改造成智能設(shè)備，從而能自動(dòng)檢測出信號(hào)的差異，” Schütze研究小組組員Nikolai Helwig說。這就從根本上消除了對(duì)外置分析器的需求，因?yàn)橄到y(tǒng)本身能進(jìn)行自動(dòng)分析。

研究小組的目標(biāo)是開發(fā)一套感應(yīng)器和模塊，從而使企業(yè)的車間機(jī)床在運(yùn)作中能具體地根據(jù)車間及設(shè)備自身的需求來進(jìn)行健康檢測。“這些定制化的感應(yīng)器既能在機(jī)床制造時(shí)就植入進(jìn)去，也能在舊機(jī)床翻新過程中植入。首先，感應(yīng)器將花時(shí)間手機(jī)基線數(shù)據(jù)，也即機(jī)床在正常運(yùn)作狀態(tài)使的數(shù)據(jù)，” Helwig說。這一步驟結(jié)束后，接下來系統(tǒng)就能不斷把當(dāng)前運(yùn)作數(shù)據(jù)，與初期設(shè)備故障或損壞而出現(xiàn)的典型感應(yīng)器信號(hào)特征進(jìn)行對(duì)比。“我們采用的方法同樣也為其他工業(yè)4.0應(yīng)用提供了機(jī)會(huì)。例如，該系統(tǒng)也適用于質(zhì)量控制，可以通過分析機(jī)床在生產(chǎn)過程中是否運(yùn)行正常來實(shí)現(xiàn)。”

正在開發(fā)的這套系統(tǒng)目前進(jìn)入了測試階段，在此階段，感應(yīng)器和測量技術(shù)方面的專家將與Bosch-Rexroth和Festo公司合作。開發(fā)的感應(yīng)器將在Bosch-Rexroth公司使用，以檢測機(jī)床的狀況。同時(shí)，在Festo公司，感應(yīng)器將用來檢測上述的線性驅(qū)動(dòng)器，具體包括Festo公司機(jī)床的主軸和機(jī)電汽缸。