從歷史上看，在全面生產(chǎn)環(huán)境中，企業(yè)最寶貴的資產(chǎn)之一就是機(jī)器操作人員的經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)樗麄兡茴A(yù)測(cè)出何時(shí)需要進(jìn)行維護(hù)。工廠經(jīng)理會(huì)報(bào)告任何異常行為，例如機(jī)器內(nèi)的叮當(dāng)聲或咔嗒聲，催促維護(hù)人員開(kāi)展檢查。如今，自動(dòng)化水平的提升嚴(yán)重削弱了操作員覺(jué)察即將發(fā)生的故障的能力，并且大部分維護(hù)工作都是按計(jì)劃進(jìn)行，而非預(yù)測(cè)性維護(hù)，如果某些情況下未被發(fā)現(xiàn)或被忽視，則會(huì)引起不必要的工廠停運(yùn)。

然而，近來(lái)席卷全球的新冠疫情迫使更多機(jī)器采用無(wú)人值守或遠(yuǎn)程值守的方式運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行被降至最低水平，維護(hù)團(tuán)隊(duì)規(guī)模被壓縮。因此對(duì)工廠經(jīng)理而言，為輕松預(yù)測(cè)故障而提高機(jī)器設(shè)備的自動(dòng)檢測(cè)、自我診斷能力成為眼下的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)。

故障預(yù)測(cè)與健康管理（PHM）等方法與預(yù)測(cè)性維護(hù)4.0（PdM4.0）等計(jì)劃已經(jīng)問(wèn)世數(shù)年，但現(xiàn)在才從工廠經(jīng)理的觀察名單轉(zhuǎn)為當(dāng)務(wù)之急。目標(biāo)是為自動(dòng)運(yùn)行和遠(yuǎn)程值守機(jī)器設(shè)備提供人工在環(huán)決策，進(jìn)行最佳且及時(shí)的維護(hù)操作。

PHM 旨在采集和分析數(shù)據(jù)，通過(guò)算法檢測(cè)異常和診斷即將發(fā)生的故障，以提供設(shè)備的實(shí)時(shí)健康狀態(tài)，進(jìn)而估算其剩余使用壽命（RUL）。相關(guān)的財(cái)務(wù)效益包括延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，以及降低運(yùn)營(yíng)成本。

PdM4.0 是工業(yè) 4.0 和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）計(jì)劃的組成部分，其目的是進(jìn)一步提高設(shè)備自動(dòng)化水平，為設(shè)備配備更多的數(shù)據(jù)采集傳感器，使用數(shù)字信號(hào)處理、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)作為預(yù)測(cè)故障的工具并觸發(fā)維護(hù)活動(dòng)。

各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)與配套的詞匯、演示和指南已制定完成，如 IEEE 1451、1232，ISO 體系的 13372、13373、13374、13380、13381。它們?yōu)榫S護(hù) 4.0 奠定了共同的基礎(chǔ)。

圖 1 提供了從計(jì)劃維護(hù)向 PdM4.0 轉(zhuǎn)型的路徑。顯然，隨著向 PdM4.0 的轉(zhuǎn)型不斷深入，復(fù)雜性也隨之增加。

圖 1：以 PdM4.0 為最高限的預(yù)測(cè)性維護(hù)水平，來(lái)源：普華永道

挑戰(zhàn)

如何充分發(fā)揮 PHM 和 PdM4.0 的優(yōu)勢(shì)？

實(shí)現(xiàn)架構(gòu)

兩種主要架構(gòu)正在興起。

PdM4.0 邊緣設(shè)備的硬件要求

如何部署 Lambda 或 Kappa 架構(gòu)？

結(jié)論

預(yù)測(cè)性維護(hù)是一項(xiàng)頗具挑戰(zhàn)性的工作。我們?cè)谏衔闹薪榻B了如何讓數(shù)據(jù)和分析要求與可用功能合理銜接。因篇幅有限，本文未能窮盡該架構(gòu)的全部詳情，但通過(guò)介紹 Lambda 和 Kappa 架構(gòu)，揭示一條讓速度層組件與批處理層組件協(xié)調(diào)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)路徑。為滿足邊緣端所需的算力，可充分發(fā)揮 AMD 賽靈思 ACAP 等新型自適應(yīng)計(jì)算器件的效力來(lái)管理這樣的海量數(shù)據(jù)，在邊緣嵌入式系統(tǒng)層面提供必需的服務(wù)質(zhì)量。

審核編輯 ：李倩