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)之一就是機器操作人員的經(jīng)驗，因為他們能預(yù)測出何時需要進行維護。工廠經(jīng)理會報告任何異常行為，例如機器內(nèi)的叮當(dāng)聲或咔嗒聲，催促維護人員開展檢查。如今，自動化水平的提升嚴(yán)重削弱了操作員覺察即將發(fā)生的故障的能力，并且大部分維護工作都是按計劃進行，而非預(yù)測性維護，如果某些情況下未被發(fā)現(xiàn)或被忽視，則會引起不必要的工廠停運。

然而，近來席卷全球的新冠疫情迫使更多機器采用無人值守或遠(yuǎn)程值守的方式運行，現(xiàn)場運行被降至最低水平，維護團隊規(guī)模被壓縮。因此對工廠經(jīng)理而言，為輕松預(yù)測故障而提高機器設(shè)備的自動檢測、自我診斷能力成為眼下的戰(zhàn)略優(yōu)勢。

故障預(yù)測與健康管理（PHM）等方法與預(yù)測性維護4.0（PdM4.0）等計劃已經(jīng)問世數(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)是為自動運行和遠(yuǎn)程值守機器設(shè)備提供人工在環(huán)決策，進行最佳且及時的維護操作。

PHM 旨在采集和分析數(shù)據(jù)，通過算法檢測異常和診斷即將發(fā)生的故障，以提供設(shè)備的實時健康狀態(tài)，進而估算其剩余使用壽命（RUL）。相關(guān)的財務(wù)效益包括延長設(shè)備使用壽命，以及降低運營成本。

PdM4.0 是工業(yè) 4.0 和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）計劃的組成部分，其目的是進一步提高設(shè)備自動化水平，為設(shè)備配備更多的數(shù)據(jù)采集傳感器，使用數(shù)字信號處理、機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)作為預(yù)測故障的工具并觸發(fā)維護活動。

各項標(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 4.0 奠定了共同的基礎(chǔ)。

圖 1 提供了從計劃維護向 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)測性維護水平，來源：普華永道

挑戰(zhàn)

如何充分發(fā)揮 PHM 和 PdM4.0 的優(yōu)勢？

實現(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)測性維護是一項頗具挑戰(zhàn)性的工作。我們在上文中介紹了如何讓數(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)運行的實現(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)計算器件的效力來管理這樣的海量數(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