在博世(Bosch)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「互連製造」──也就是工業4.0所需的感測系統;博世表示,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。

藉由配備感測系統,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。

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(MEMS)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ESPR 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。

20160803 Bosch NT21P1

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。

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。身為MEMS感測器技術供應商的博世目前正引領推動此研究專案,其他合作伙伴包括西門子(Siemens)、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(Binder-Elektronik GmbH)、肖特米克羅莎(Schaudt Mikrosa GmbH)及Stackforce等數家業者。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。