Дослідницький проект в Індустрії 4.0. Моніторинг процесу промислового виробництва із застосуванням «розумних» датчиків. Мета проекту – скорочення операційних витрат на 30%

• Компанія Bosch очолює партнерський проект AMELI 4.0, покликаний розробити «датчики майбутнього»
• Система функціонує без зовнішніх енергетичних ресурсів, що запобігає простоям і покращує обслуговування

Сім підприємств-партнерів на чолі із компанією Bosch спільно працюють над проектом AMELI 4.0, мета якого – розробка сенсорної «системи майбутнього», призначеної для моніторингу стану виробничих механізмів і оперативного визначення відхилень від нормального функціонування. Завдяки цій системі промислові підприємства зможуть упереджувати вихід обладнання та приладів з ладу. Замість дотримання суворих інтервалів між технічним обслуговуванням механізмів компанії матимуть змогу ремонтувати обладнання безпосередньо в момент пошкодження. Такий підхід дозволяє зменшити витрати на технічне обслуговування, обстеження та ремонт на 30%.

AMELI 4.0 – це дослідницький проект, спрямований на поліпшення ринкових позицій німецьких компаній в Індустрії 4.0. На його фінансування Федеральне міністерство освіти та наукових досліджень Німеччини (BMBF) виділило 3,84 млн євро у рамках ініціативи «IKT 2020 року – Дослідження для інноваційної програми».

Жорсткі умови для датчиків

Датчики, що збирають інформацію про стан та ефективність роботи обладнання і деталей, відіграють провідну роль в Індустрії 4.0. Щоб полегшити процес інтелектуального управління у виробництві, датчики мають збирати і обробляти велику кількість інформації в режимі реального часу. Також вони повинні бути максимально енергоефективними і відзначатися простотою інтеграції у комплексну систему виробництва. Застосування широковідомих наразі промислових датчиків в Індустрії 4.0 пов’язане із низкою серйозних обмежень: для багатьох програм вони недостатньо «розумні» або недостатньо «гнучкі», поглинають забагато енергії, а їх експлуатація потребує занадто високих витрат.

Датчики MEMS для індустрії

Щоб виконати задачі проекту AMELI 4.0, дослідники вдаються до допомоги провідних світових технологій – таких, як датчики MEMS (мікроелектромеханічні системи). Сьогодні вже неможливо уявити автомобілі, побутову техніку та електроніку без датчиків MEMS: вони є ключовим компонентом системи курсової стійкості ESP, забезпечують автоповорот дисплею мобільних пристроїв тощо. У порівнянні зі звичайними промисловими датчиками, MEMS – маленькі, «розумні», енергоефективні й економічні. Дослідницька команда, яка працює над AMELI 4.0, має на меті подальший розвиток датчиків MEMS, щоб зробити їх більш придатними для промислового застосування. Енергопостачання грає тут важливу роль: нова система не потребуватиме електричних кабелів або акумуляторів. Вона спроектована таким чином, щоб бути повністю самодостатньою і самостійно генерувати необхідну енергію від вібрації механізмів.

Вся різниця – у звучанні

З метою моніторингу механізмів нова система датчиків буде розпізнавати 2 типу шуму: корпусний звук (вібрації всередині пристрою) і акустичний звук (в даному випадку мається на увазі шум, який утворює пристрій). Якщо у роботі пристрою є якісь негаразди, його звучання відрізняється від того, яким воно має бути за умови нормального функціонування. Виміряні сигнали порівнюються зі збереженими зразками, і якщо є якісь зміни, що вказують на наявність поламки, зношення або розриву, система виконує відповідні дії. В майбутньому за допомогою датчиків можна буде визначити потребу пристрою у технічному обслуговуванні або ремонті. У більш складних системах таку «розумну» перевірка можна здійснювати з використанням роутера, на який сенсори передають зібрану ними інформацію, або виробничих потужностей комп’ютерних систем.

Дослідження у мережі

Проект AMELI 4.0 об’єднує установи та індустріальних партнерів, які є світовими лідерами в таких сферах, як технологія виготовлення датчиків, системний і механічний інжиніринг, моніторинг стану пристроїв, сфера перетворення енергії та мікротехнології. Robert Bosch GmbH, лідер на ринку MEMS-датчиків, очолює проект. Серед інших учасників проекту – компанії Siemens AG, Hahn Schickard Gesellschaft, Інститут виробничих систем і технології проектування IPK Фраунховера (the Fraunhofer Institute for Production Systems and Design Technology IPK), Binder-Elektronik GmbH, Schaudt Mikrosa GmbH і Stackforce GmbH. Назва «AMELI 4.0» означає «мікроелектромеханічні системи для здійснення моніторингу контролю стану в індустрії 4.0». Проект розпочався у грудні 2015 р. і розрахований до кінця 2018 р.