工業 4.0 研究專案: 利用智能感測器執行生產設備監測

• 由博世主導，AMELI 4.0 專案合作夥伴正進行開發未來工業感測器
• 改良過的微機電感測器可偵測設備噪音，以監測設備作業狀態
• 系統無需使用外部電源，可預防當機，並提升保養作業

斯圖加特訊 - 在博世的主導下，七個合作夥伴目前正聯手推動AMELI 4.0 專案，開發未來互聯製造，也就是工業4.0所需的感測系統。開發該系統的目的在於監測生產機器設備，以即時偵測設備是否異常。藉由配備該系統，工廠可預防非計畫性停機，而且公司可依設備實際需求執行精準的保養，不必墨守定期保養計畫。在設備保養、檢查與維修方面，預計可降低30% 的成本。AMELI 4.0 研究專案的目的在於提升德國各公司在工業4.0方面的市場定位，因此，德國聯邦教育暨研究部（BMBF）提供高達384萬歐元的經費贊助此專案，同時該專案也是德國「IKT2020創新研究」計畫的一環。

感測器的嚴格要求

感測器可蒐集生產設備的狀態與性能等資訊，可說是機器與工件的人工「眼睛與耳朵」，在推動工業4.0上扮演關鍵的角色。就製程而言，如果要推動智能管理，並提升互聯製造，感測器必須要能夠即時蒐集並處理大量的數據，同時盡可能提升能源效率，且可輕易地與複雜的生產系統整合。由於智能、彈性、價格與能耗等諸多限制因素，目前工業用的感測器無法符合工業4.0應用的需求。

工業用微機電感測器

為了達成AMELI 4.0專案目標，研究人員正在探索互聯世界的關鍵技術之一：微機電感測器。今日，幾乎所有汽車與消費性電子用品都配備了微機電感測器。舉例而言，微機電感測器是ESP® 電子車身穩定系統的核心組件，也因為配備微機電感測器，當我們轉動智慧型手機時，螢幕才會跟著轉動。相較於傳統工業感測器，微機電感測器無論在體積、智能、能源效率與價格都略勝一籌。然而，還是在許多方面仍不夠堅固或強大到得以滿足當今工業環境的需求，也就是說生產系統狀態監測還有尚待開發的潛在領域。AMELI 4.0研究團隊計劃進一步開發微機電感測器，以符合工業用需求。電力供應在這方面扮演關鍵的角色：新型系統無須用到電纜線或電池，其設計是透過設備振動產生所需的電力，完全達到能源自給自足。

由聲音偵測生產設備

為了監測生產設備，新型感測系統將可測量兩種型態的噪音：一種是結構噪音，也就是設備內部振動噪音；另一種是音響噪音，也就是設備所發出的噪音。設備異常時，振動頻率會有不同，同時也會發出不同於正常運作時的聲音，系統會把所測得的訊號與事先儲存的檔案進行比對。系統會持續監測與學習，唯有偵測到瑕疵、磨損或磨耗的訊號時才會有所反應。隨著科技發展，未來的感測系統將可偵測出設備是否必須實施保養或維修。就較為複雜的系統而言，這項評估作業可由閘道器(有時稱為路由器)執行，感測器會把數據傳輸至閘道器，或是傳輸至工廠的電腦網路系統。

研究領域與夥伴

AMELI 4.0專案匯聚全球產業與學術界各領域菁英，合作夥伴共同推動創新科技，這些領域包括感測器科技、系統與機械工程、設備狀態監測、能源轉換及微型技術等。博世公司是微機電感測器市場的領先者，目前正引領推動此研究專案，其他合作伙伴包括西門子公司、德國Hahn Schickard Gesellschaft（HSG）、弗勞恩霍夫協會生產系統與設計技術研究所（Fraunhofer Institute for Production Systems and Design Technology IPK）、賓德電子公司（Binder-Elektronik GmbH）、肖特米克羅莎公司（Schaudt Mikrosa GmbH）及Stackforce公司。德國於2015年12月開始推動AMELI 4.0專案，全案預計2018 年年底完成。