西門(mén)子攜手北京奔馳：產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)上先知先覺(jué)的智慧

西門(mén)子智能預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)(tǒng)助力北京奔馳變革運(yùn)維模式

馬路上川流不息的汽車(chē)，是人們通勤途中最常見(jiàn)的風(fēng)景。你知道嗎？一輛飛馳的汽車(chē)身上，60%以上的零部件都是沖壓件。

所謂沖壓，即對(duì)鋼板等材料施加外力，使之產(chǎn)(chǎn)生形變，從而獲得所需的車(chē)身形狀和尺寸。作為汽車(chē)制造的第一道環(huán)(huán)節(jié)(jié)，沖壓工藝如車(chē)頭一般起到“牽一發(fā)(fā)而動(dòng)全身"的重要作用，一旦沖壓線(xiàn)因?yàn)橐馔夤收显斐煞怯?jì)劃停機(jī)，將直接影響后續(xù)(xù)所有生產(chǎn)(chǎn)環(huán)(huán)節(jié)(jié)。

在位于北京亦莊的經(jīng)(jīng)濟(jì)技術(shù)(shù)開(kāi)發(fā)(fā)區(qū)(qū)，坐落著北京奔馳汽車(chē)有限公司（北京奔馳）的乘用車(chē)生產(chǎn)(chǎn)制造基地。該基地?fù)碛忻焚惖滤?奔馳生產(chǎn)(chǎn)工藝，具備沖壓設(shè)(shè)備和沖壓線(xiàn)。數(shù)(shù)據(jù)(jù)顯示，北京奔馳2020年產(chǎn)(chǎn)量突破60萬(wàn)輛，實(shí)現(xiàn)(xiàn)連續(xù)(xù)11年增長(zhǎng)。隨著產(chǎn)(chǎn)能不斷提升，北京奔馳希望持續(xù)(xù)深化精益生產(chǎn)(chǎn)理念。其中，通過(guò)運(yùn)維管理的升級(jí)來(lái)提高生產(chǎn)(chǎn)設(shè)(shè)備的可用性成為關(guān)(guān)鍵著力點(diǎn)。

北京奔馳與西門(mén)子攜手共創(chuàng)(chuàng)，在其MRA工廠(chǎng)沖壓車(chē)間（一期）的米勒萬(wàn)家頓機(jī)械沖壓線(xiàn)上成功部署了壓機(jī)的智能預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)(tǒng)(Smart Predictive Maintenance for Press-line)，實(shí)現(xiàn)(xiàn)智慧運(yùn)維管理。

將“意料之外"變成“意料之中"

在繁忙的生產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)上，停產(chǎn)(chǎn)幾小時(shí)就可能造的損失。因此，設(shè)(shè)備的維修和治病救人一樣，需要見(jiàn)微知著，早治防重，善于“治未病"。

傳統(tǒng)(tǒng)的運(yùn)維方式是“預(yù)防性維護(hù)"，也就是按照一定的時(shí)間間隔定期進(jìn)行全面檢修維護(hù)，不考慮具體設(shè)(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況和健康狀態(tài)(tài)。其中，設(shè)(shè)定檢修間隔的時(shí)長(zhǎng)可是一門(mén)學(xué)問(wèn)。間隔太短會(huì)耗費(fèi)大量人力成本和備品備件，造成過(guò)度維護(hù)；間隔太長(zhǎng)又起不到排除風(fēng)險(xiǎn)的作用。而在實(shí)際生產(chǎn)(chǎn)過(guò)程中，許多工廠(chǎng)往往是在遇到突發(fā)(fā)故障之后才臨時(shí)安排運(yùn)維人員處理，已經(jīng)(jīng)造成的損失難以挽回。

尤其是在沖壓車(chē)間內(nèi)(nèi)，沖壓設(shè)(shè)備的個(gè)頭大、價(jià)格貴，這意味著備件的準(zhǔn)備和設(shè)(shè)備的維修都比較耗時(shí)耗力，甚至嚴(yán)重影響整體生產(chǎn)(chǎn)節(jié)(jié)拍。

如果能在故障發(fā)(fā)生之前或稍有征兆時(shí)就提前處理，避免非計(jì)劃停機(jī)，顯然可以有效保障工廠(chǎng)穩(wěn)(wěn)定、高效地生產(chǎn)(chǎn)，并降低運(yùn)維成本。如此，“預(yù)測(cè)性維護(hù)"應(yīng)運(yùn)而生。它可謂是對(duì)傳統(tǒng)(tǒng)運(yùn)維模式的變革，能夠基于物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)和人工智能技術(shù)(shù)對(duì)生產(chǎn)(chǎn)設(shè)(shè)備進(jìn)行狀態(tài)(tài)監(jiān)(jiān)測(cè)和故障隱患預(yù)測(cè)，將“意料之外"變成“意料之中"。

張捷是北京奔馳技術(shù)(shù)維護(hù)運(yùn)營(yíng)一部的沖壓維護(hù)工程師。在他看來(lái)，預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)(tǒng)是北京奔馳數(shù)(shù)字化發(fā)(fā)展中的成功實(shí)踐，也是工業(yè)(yè)未來(lái)的大勢(shì)所趨。張捷表示：“隨著北京奔馳持續(xù)(xù)推進(jìn)精益化制造，我們需要進(jìn)一步降本增效，比如通過(guò)數(shù)(shù)字化技術(shù)(shù)的應(yīng)用為運(yùn)維人員的日常工作提供更多便利與指導(dǎo)，減少他們的工作量，同時(shí)提升運(yùn)維效率和準(zhǔn)確性。這是我們與西門(mén)子團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)展預(yù)測(cè)性維護(hù)項(xiàng)目的初衷。"

來(lái)自西門(mén)子數(shù)(shù)字化工業(yè)(yè)集團(tuán)客戶(hù)服務(wù)事業(yè)(yè)部、西門(mén)子中國(guó)研究院與北京奔馳的專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)，攜手為北京奔馳沖壓車(chē)間產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)打造了壓機(jī)智能預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)(tǒng)，實(shí)現(xiàn)(xiàn)了基于設(shè)(shè)備運(yùn)行數(shù)(shù)據(jù)(jù)（尤其是振動(dòng)數(shù)(shù)據(jù)(jù)）分析的預(yù)測(cè)性維護(hù)。

得益于該系統(tǒng)(tǒng)，張捷所在的技術(shù)(shù)維護(hù)運(yùn)營(yíng)部的日常工作流程發(fā)(fā)生了顯著的改變。過(guò)去，運(yùn)維人員需要頻繁地對(duì)主電機(jī)、主傳動(dòng)和液壓站等關(guān)(guān)鍵設(shè)(shè)備逐一進(jìn)行巡檢，觀(guān)測(cè)有無(wú)異常的振動(dòng)和噪聲。如今，北京奔馳能夠借助該系統(tǒng)(tǒng)實(shí)時(shí)收集設(shè)(shè)備運(yùn)行信息，預(yù)知關(guān)(guān)鍵設(shè)(shè)備的潛在風(fēng)險(xiǎn)，從而科學(xué)地制定出優(yōu)(yōu)化的維護(hù)計(jì)劃。

預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)(tǒng)讓加工過(guò)程中的振動(dòng)分析更加精準(zhǔn)且全面，幫助工作人員高效安排運(yùn)維工作。

自2019年12月正式上線(xiàn)以來(lái)，該系統(tǒng)(tǒng)已經(jīng)(jīng)幫助北京奔馳成功預(yù)測(cè)了多次設(shè)(shè)備故障隱患。比如2020年5月，系統(tǒng)(tǒng)發(fā)(fā)現(xiàn)(xiàn)拉伸墊液壓站電機(jī)振動(dòng)異常，如果任其發(fā)(fā)展，一旦拉伸墊停止工作將導(dǎo)致整體產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)停機(jī)，更換備件可能要花費(fèi)四五個(gè)小時(shí)。在收到系統(tǒng)(tǒng)預(yù)警后，北京奔馳及時(shí)進(jìn)行檢修，快速定位問(wèn)題源頭，在不影響生產(chǎn)(chǎn)節(jié)(jié)拍的前提下更換了備件。如此，棘手的非計(jì)劃性停機(jī)變?yōu)榱碩虝旱撓媱澬醞C(jī)。

西門(mén)子中國(guó)研究院高級(jí)研究員周林飛說(shuō)：“未雨綢繆，這讓大家切實(shí)感受到了工業(yè)(yè)人工智能的價(jià)值所在。"

給設(shè)(shè)備來(lái)一次“健康檢查"

你一定很好奇，“預(yù)測(cè)性維護(hù)"這種未卜先知的神奇能力究竟是如何實(shí)現(xiàn)(xiàn)的？其實(shí)，這與人們?nèi)メt(yī)(yī)院進(jìn)行健康檢查的過(guò)程類(lèi)似。

掛號(hào)之后，大家一般要先經(jīng)(jīng)歷測(cè)體溫、抽血、拍CT等檢查，以此獲得身體的各項(xiàng)健康指標(biāo)。之后，醫(yī)(yī)學(xué)儀器會(huì)自動(dòng)出具一份便于大家理解的體檢報(bào)告，根據(jù)(jù)系統(tǒng)(tǒng)中預(yù)設(shè)(shè)的模型來(lái)判斷身體的各項(xiàng)指標(biāo)是否正常，比如血常規(guī)(guī)的檢測(cè)數(shù)(shù)據(jù)(jù)是否落在閾值范圍內(nèi)(nèi)，并提供個(gè)人健康的改善建議。當(dāng)然，醫(yī)(yī)療儀器無(wú)法直接判斷所。如果報(bào)告所示的健康問(wèn)題較為復(fù)雜或不確定，醫(yī)(yī)生會(huì)介入進(jìn)一步的身體檢查和病情診斷。

同理，預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)(tǒng)也需要通過(guò)安裝在設(shè)(shè)備上的傳感器來(lái)采集設(shè)(shè)備的“健康數(shù)(shù)據(jù)(jù)"，為后續(xù)(xù)預(yù)測(cè)和診斷奠定基礎(chǔ)(chǔ)。以北京奔馳沖壓線(xiàn)為例，西門(mén)子為其部署了62個(gè)振動(dòng)傳感器以及10個(gè)溫度傳感器，實(shí)時(shí)采集包括直流電機(jī)、變速箱、軸承箱等在內(nèi)(nèi)的關(guān)(guān)鍵設(shè)(shè)備運(yùn)行數(shù)(shù)據(jù)(jù)。每個(gè)傳感器每秒收集的振動(dòng)數(shù)(shù)據(jù)(jù)高達(dá)兩萬(wàn)多個(gè)。隨后，系統(tǒng)(tǒng)基于機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)(shù)對(duì)如此龐大的數(shù)(shù)據(jù)(jù)量進(jìn)行大數(shù)(shù)據(jù)(jù)分析。

參照歷史數(shù)(shù)據(jù)(jù)，系統(tǒng)(tǒng)中已經(jīng)(jīng)預(yù)先建立了設(shè)(shè)備的健康度模型、異常檢測(cè)模型和趨勢(shì)分析模型等。當(dāng)新采集的數(shù)(shù)據(jù)(jù)出現(xiàn)(xiàn)異常偏離的時(shí)候，系統(tǒng)(tǒng)就會(huì)及時(shí)發(fā)(fā)出警報(bào)。不同的異常指標(biāo)預(yù)示著不同的潛在“病癥"，人工智能分析結(jié)(jié)果也能“對(duì)癥下藥"地給出指導(dǎo)性維護(hù)建議。

人工智能可謂是人類(lèi)能力的延申。它“不知疲倦"地瞬時(shí)捕捉和分析海量數(shù)(shù)據(jù)(jù)，實(shí)現(xiàn)(xiàn)了全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)(jiān)測(cè)。不過(guò)，人工智能并非萬(wàn)能，無(wú)法*取代人類(lèi)的智慧。

在沖壓工藝中，振動(dòng)直接反映著加工過(guò)程中的設(shè)(shè)備健康狀況，至關(guān)(guān)重要卻又異常復(fù)雜。產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)上多種設(shè)(shè)備和眾多組件之間的振動(dòng)相互影響、疊加，形成一場(chǎng)大型的“復(fù)合"振動(dòng)交響曲。很多時(shí)候，只有經(jīng)(jīng)驗(yàn)豐富的領(lǐng)(lǐng)域?qū)＜也拍堋奧牰?究竟是哪個(gè)“音節(jié)(jié)"出現(xiàn)(xiàn)了偏離。因此，西門(mén)子也會(huì)在人工智能解決方案之外提供專(zhuān)家分析服務(wù)。最終呈現(xiàn)(xiàn)給客戶(hù)的是結(jié)(jié)合了人工智能與專(zhuān)家經(jīng)(jīng)驗(yàn)的數(shù)(shù)據(jù)(jù)分析結(jié)(jié)果，設(shè)(shè)備運(yùn)行狀態(tài)(tài)和趨勢(shì)預(yù)測(cè)都一目了然。

西門(mén)子數(shù)(shù)字化工業(yè)(yè)集團(tuán)工廠(chǎng)自動(dòng)化服務(wù)業(yè)(yè)務(wù)主管方威表示：“依靠在振動(dòng)分析領(lǐng)(lǐng)域的豐富經(jīng)(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)精知識(shí)，西門(mén)子專(zhuān)家能夠幫助北京奔馳判斷數(shù)(shù)據(jù)(jù)是否有效，故障是否真實(shí)發(fā)(fā)生，進(jìn)一步提升預(yù)測(cè)結(jié)(jié)果的準(zhǔn)確性。"

先知先覺(jué)，制勝未來(lái)

預(yù)測(cè)性維護(hù)作為工業(yè)(yè)物聯(lián)(lián)網(wǎng)(wǎng)領(lǐng)(lǐng)域的“殺手級(jí)"應(yīng)用，能夠?yàn)榘ū本┍捡Y在內(nèi)(nèi)的制造企業(yè)(yè)帶來(lái)顯而易見(jiàn)的益處：從內(nèi)(nèi)部看，它可以助力企業(yè)(yè)減少非計(jì)劃停機(jī)，降低運(yùn)維成本并提高生產(chǎn)(chǎn)效率；從外部看，企業(yè)(yè)能夠借此建立差異化的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)(yōu)勢(shì)，從而在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī)。

北京奔馳總經(jīng)(jīng)理表示：“隨著北京奔馳發(fā)(fā)展的蒸蒸日上和產(chǎn)(chǎn)能的逐年提升，我們必須依靠高效的運(yùn)維來(lái)保證生產(chǎn)(chǎn)的連續(xù)(xù)性。由西門(mén)子助力打造的壓機(jī)智能預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)(tǒng)，能夠幫助我們推進(jìn)從傳統(tǒng)(tǒng)運(yùn)維模式向數(shù)(shù)字化、智能化運(yùn)維模式的變革。我們期待與西門(mén)子在未來(lái)加強(qiáng)合作，繼續(xù)(xù)攜手同行，共同書(shū)寫(xiě)車(chē)廠(chǎng)數(shù)(shù)字化轉(zhuǎn)(zhuǎn)型升級(jí)的新藍(lán)圖。"

預(yù)測(cè)性維護(hù)這一先知先覺(jué)的智慧，能夠讓企業(yè)(yè)更加胸有成竹地把握當(dāng)下，制勝未來(lái)。