工業4.0 預測性防護 ST MCU IO-Link

掌握感測/聯網/效率三關鍵 智慧製造預測防護不落隊

2019-11-08
預測性防護已成為智慧製造發展的關鍵要素。勞力人口縮減與工業自動化生產效率需求提升,促使各國積極推動工業4.0轉型,期能透過智慧製造預測防護的措施及自動化管理,有效降低生產成本並提高生產效率,其背後的感測、聯網與效率等三要素,已成為打造工業4.0不可缺的三大重要元素。

意法半導體(ST)MEMS和感測器事業群類比元件產品部工業與功率轉換部門總經理Domenico Arrigo表示,維護策略演進可分為四個等級,用以提升整體設備效率。第一級是最簡單的方式,當物品損壞後才進行維修;第二級是預先規畫,意旨事先排好更換時間;第三級開始導入感測器技術,透過感測器提供最佳化效能,例如藉由監測狀態的感測將機器發揮到最好狀態;第四級為預測需求,相比於第三級,第四級是透過聯網與AI分析達到預測功能,在精準度與正確性高出許多。

意法半導體MEMS和感測器事業群類比元件產品部工業與功率轉換部門總經理Domenico Arrigo認為,智慧製造預測防護將有助於優化智慧製造的成本與生產效率。

換言之,Arrigo認為,若要有效實現高階的預測防護能力,就必須具備三個重要環節,包含效率、感測與連結能力。首先是更有效率,意旨能源轉換更有效率,如馬達轉換IC、功率元件或功率模組;其次是更加智慧與安全,或是感知性能力更強,像是MCU、安全MCU和訊號類比元件能越精準越好;第三則是聯網技術,必須要透過有線與無線方式,讓各種感測節點串聯起來,ST非常看重聯網技術,於其中投入許多開發,如IO-LINK技術。

除了聯網技術之外,Arrigo談到,ST提供的是一個從產品到開發板的Turnkey Solution,幫助開發商從原型到推出實際可量產產品。在該公司長期觀察下,擬定了許多措施與策略因應工廠自動化需求,包含推出工業等級產品,保障十年出貨時間;第二、擁有廣泛感測器產品線,使其在效能與成本之間達到最佳平衡;第三、ST的MCU從低階到高階都有完整布局;第四、電源管理IC與類比元件都有廣泛覆蓋;第四、加強平台的驗證開發板布局,方便客戶縮短驗證與開發時間。

從系統架構來看,需要將原本單元感測器、單元元件,如很小馬達裡面只有很小感測器蒐集而來的資料做邊緣運算,以提升整體工作效率。其運作方式是將每秒資料蒐集先做初步處理,再將有用的資料上傳雲端,或者將處理完的資料直接反饋到感測器端行動。邊緣運算可說是中繼調節角色,最大挑戰在於有越來越多感測器需要進行處理與運算。

值得一提的是,這種預測維護概念可以滲透到工廠之外,像是智慧城市與其他系統,未必單用於工廠或製造過程,如智慧城市,土石流監測、隧道、水壩等,將這概念走出工廠讓應用更加普及,貢獻給人類更美好的環境。

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