有意義的傳感器數(shù)據(jù)是工業(yè)4.0的重要基礎(chǔ)

　　

　　在“工業(yè)傳感器技術(shù)4.0” 手冊(cè)中，VDMA整合了商業(yè)實(shí)踐工具。這個(gè)指南的目的是以較低的成本的傳感器，以顯示用戶和傳感器系統(tǒng)的制造商杠桿和方法。相應(yīng)編譯的關(guān)鍵問題和工具箱支持這 點(diǎn)。從VDMA論壇行業(yè)指南已與4.0的合作開發(fā)是WBK生產(chǎn)技術(shù)研究所在技術(shù)的卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）和項(xiàng)目支持VDMA行業(yè)工作組，由13個(gè) 的傳感器制造商和用戶。

　　

　　使用傳感器確定滾珠絲杠傳動(dòng)的潤(rùn)滑要求

　　

　　該指南的主要發(fā)起人之 是來自wbk的JürgenFleischer教授。“傳感器是數(shù)字和現(xiàn)實(shí) 之間的聯(lián)系，因此是工業(yè)4.0實(shí)施中 重要的元素之 。沒有合適的傳感器，所有用于數(shù)據(jù)解釋的高 系統(tǒng)都是盲目的，“Fleischer說。

　　

　　基于KIT的項(xiàng)目示例，他描述了可以使用傳感器技術(shù)捕獲哪些數(shù)據(jù)并進(jìn)行有利的進(jìn) 步處理：“在機(jī)床的驅(qū)動(dòng)組件中，可以獲取數(shù)據(jù)以監(jiān)控其狀況并優(yōu)化操作。例如，使用滾珠絲杠（KGT），可以檢測(cè)KGT螺母上的軸向力和摩擦力矩。通過與潤(rùn)滑劑摩擦行為的模型比較，然后可以確定潤(rùn)滑部件需求。由于這種自適應(yīng)潤(rùn)滑，在KIT測(cè)試中可以顯著延長(zhǎng)滾珠絲杠的使用壽命。“

　　

　　通過檢測(cè)固體噪聲，可以監(jiān)控不同的驅(qū)動(dòng)部件，例如滾珠絲杠。“這些信號(hào)在部件的使用壽命期間發(fā)生變化，因此可以得出有關(guān)磨損狀態(tài)的結(jié)論。目標(biāo)是預(yù)測(cè)性，基于狀態(tài)的維護(hù)，也稱為預(yù)測(cè)性維護(hù)。“在EMO中，wbk將展示攝像系統(tǒng)與機(jī)器學(xué)習(xí)算法的組合，這使得可以監(jiān)控滾珠絲杠傳動(dòng)的磨損狀態(tài)。

　　

　　軟件有助于分析不同的數(shù)據(jù)

　　

　　然而，實(shí)施用于分析傳感器數(shù)據(jù)的算法和確定適合于自動(dòng)評(píng)估的質(zhì)量相關(guān)特性通常需要大量的時(shí)間。在弗勞恩霍夫研究所為機(jī)床和成形技術(shù)IWU在開姆尼茨開發(fā)的軟件Xeidana，為用戶提供了 個(gè)解決方案包現(xiàn)已推出，可涵蓋從數(shù)據(jù)采集到自動(dòng)質(zhì)量控制任務(wù)。

　　

　　除其他外，科學(xué) 們記錄了組件的質(zhì)量決定特征。該軟件能夠基于光學(xué)傳感器（例如多相機(jī)系統(tǒng)）可靠且實(shí)時(shí)地檢測(cè)表面缺陷。在進(jìn) 步的步驟中，計(jì)劃將該數(shù)據(jù)反饋給生產(chǎn)系統(tǒng)，以便例如在過程參數(shù)失控的情況下及時(shí)抵消。在IWU中獲取實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)的其他示例是在成型機(jī)的工具中捕獲的力，例如壓力，沖壓力和切削力。

　　

　　正確解釋捕獲的傳感器數(shù)據(jù)

　　

　　是否需要實(shí)時(shí)記錄傳感器數(shù)據(jù)，決定具體應(yīng)用。“你必須提出需要實(shí)時(shí)性的問題。然后是數(shù)據(jù)如何同步的問題。但是，對(duì)于足夠的過程描述而言，采樣率是必要的也很重要“，醫(yī)學(xué)博士解釋說。羅森道Consenses GmbH董事總經(jīng)理J?rgStahlmann。該公司提供工業(yè)測(cè)量技術(shù)和數(shù)字化解決方案。合適的傳感器的使用和開發(fā)以及數(shù)據(jù)的解釋是Consenses的核心競(jìng)爭(zhēng)力之 。“我們使用3D Step模型來了解客戶的設(shè)計(jì)。這對(duì)于能夠正確分類感覺數(shù)據(jù)是必要的，例如預(yù)期的力和溫度流量或運(yùn)動(dòng)學(xué)。理解這些關(guān)系對(duì)于能夠完全解釋傳感器數(shù)據(jù)非常重要，“Stahlmann描述了Consenses的 個(gè)程序。

　　

　　Fleischer強(qiáng)調(diào)：“由于模擬組件，組件和機(jī)器，我們可以擴(kuò)大我們對(duì)生產(chǎn)工廠機(jī)械效應(yīng)的理解。我們利用這些知識(shí)有選擇地連接傳感器并有效地解釋捕獲的數(shù)據(jù)。“

　　

　　并非每個(gè)應(yīng)用程序都需要實(shí)時(shí)捕獲

　　

　　斯塔爾曼解釋了實(shí)時(shí)話題。“無論如何，假設(shè)標(biāo)簽具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的，那么將實(shí)現(xiàn) 佳質(zhì)量。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通常由 初收集它的控制器提供，以控制機(jī)器的某些操作。“這個(gè)目標(biāo)有時(shí)無法滿足實(shí)際傳感器數(shù)據(jù)的要求。因此，在從該數(shù)據(jù)得出影響深遠(yuǎn)的分析或決策之前，在特定情況下理解哪個(gè)信號(hào)是如何信息是很重要的。

　　

　　例如，F(xiàn)leischer解釋了實(shí)時(shí)采集何時(shí)是多余的：“對(duì)于基于狀態(tài)的維護(hù)，不需要對(duì)記錄數(shù)據(jù)的快速響應(yīng)。在數(shù)據(jù)采集后幾小時(shí)也允許提供數(shù)據(jù)分析的結(jié)果。然而，通常使用其信號(hào)非常動(dòng)態(tài)地改變的傳感器，例如結(jié)構(gòu)聲音信號(hào)。記錄這樣的信號(hào)需要高采樣率和非?？焖俚膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。然而，捕獲的數(shù)據(jù)然后可以存儲(chǔ)在緩沖器中以便稍后評(píng)估它。在這種情況下，評(píng)估也可以外包給功能強(qiáng)大的服務(wù)器。

　　

　　博士 IWU成形機(jī)組部經(jīng)理ThomasP??ler補(bǔ)充說：“所有經(jīng)濟(jì)上不合理的東西都不需要實(shí)時(shí)。例如，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行趨勢(shì)分析的情況下，不需要實(shí)時(shí)記錄。并非所有數(shù)據(jù)都必須保留，但只生成和存檔單個(gè)參數(shù)。雖然輸出或能量數(shù)據(jù)等生產(chǎn)參數(shù)是實(shí)時(shí)的，但它們不需要實(shí)時(shí)可用。在能源數(shù)據(jù)的情況下，在某些情況下，例如，每15分鐘取 個(gè)值就足夠了。此外，收集高 管理層所需的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)毫無意義，例如生產(chǎn)績(jī)效指標(biāo)，例如工廠生產(chǎn)多少部分品種。

　　

　　在其立場(chǎng)文件Industriearbeitsplatz 2025中，科學(xué)生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)（WGP）也處理了有意義和適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)化問題。它指出：“經(jīng)濟(jì)價(jià)值創(chuàng)造過程的設(shè)計(jì)應(yīng)該通過利用所有技術(shù)可能性來實(shí)現(xiàn)。這意味著 高 別的自動(dòng)化并不總是必要或有用的。“

　　

　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集有助于防止損壞

　　

　　有 點(diǎn)是肯定的：在實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)都在必要時(shí)涉及到機(jī)床或工件或工藝的穩(wěn)定性的保護(hù)。P??ler說：“不可缺少的是實(shí)時(shí)跟蹤，可以防止如果僅在他們的幫助硬件或工件損壞。這適用于，例如，例如刀具破損或上的部件，例如軸承或框架組件過大的應(yīng)力。為了避免從 開始就委員會(huì)以及作為與適當(dāng)?shù)膫鞲衅髟鲜怯械览淼奶攸c(diǎn)，實(shí)時(shí)檢測(cè)“。

　　

　　Fleischer引用了另 個(gè)實(shí)時(shí)捕獲示例：“實(shí)時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)過程中的異?？梢詭椭A(yù)防或限制損害。例如，設(shè)置機(jī)床時(shí)或NC程序中的錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致碰撞。如果足夠快地檢測(cè)到它們，機(jī)器就可以停止并減少材料損壞。“

　　

　　鏈接傳感器數(shù)據(jù)提供有意義的狀態(tài)參

　　

　　例如，IWU科學(xué) 實(shí)時(shí)監(jiān)控成型壓力機(jī)的力，距離和應(yīng)變。但是，這些數(shù)據(jù)不像往常 樣單獨(dú)評(píng)估。除此之外，它們還被用于基于軟件的分析模塊Smart Stamp。在這里，數(shù)據(jù)融合在 起并進(jìn)行分析。印刷機(jī)是否在正常范圍內(nèi)工作？或者上部工具安裝的撞錘是否不利地傾斜，這會(huì)導(dǎo)致工件沒有 佳地重新成形或者工具磨損得更快？“雖然單個(gè)傳感器數(shù)據(jù)本身通常沒有意義，但通過合并數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確回答這些問題，”P??ler說。

　　

　　 后但并非 不重要的是，真正的傳感器無法連接到機(jī)器上的任何位置 - 例如，因?yàn)樗鼈冸y以訪問，或者因?yàn)榘惭b過于耗時(shí)且昂貴。因此，有時(shí)會(huì)遺漏生產(chǎn)過程和機(jī)器條件的相關(guān)數(shù)據(jù)。IWU的解決方案是虛擬傳感器?；谡鎸?shí)傳感器，放置在機(jī)器的不同位置。根據(jù)它們的測(cè)量值，在虛擬傳感器的意義上，數(shù)字雙胞胎計(jì)算真實(shí)傳感器在相關(guān)但不可訪問的位置處拾取的值。“ 個(gè)例子是壓機(jī)框架的變形：它可以通過這種虛擬傳感器很好地顯示出來，”P??ler說。“在歐盟項(xiàng)目I-Main中，我們能夠展示出來。