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IAB meetingIMS中心參訪記錄

作者:鄭智銘(2002-05-27);推薦:徐業良(2002-05-30)

1.     IMS中心簡介

IMS中心(圖1)為美國國科會(National Science Foundation, NSF)資助密西根大學(University of Michigan)以及威斯康辛大學(University of Wisconsin-Milwaukee)所成立的「產學合作智慧型維護系統中心(Industry/University Cooperative Research Center on Intelligent Maintenance Systems)」。該中心距離威斯康辛大學大約為15分鐘車程,目前約有20名成員,研發人力包括研究生、博士後研究員以及專任助理、專任研究員。IMS主任DR. Jay Lee亦多次來本校訪問,參與本校「建立高齡者生活品質之智慧型維護系統」整合型計畫規劃,除擔任國際合作國外計畫之主持人外,並將擔任本整合型計畫總計畫之共同主持人。

1. IMS中心

該中心提出之「智慧型維護」的基本概念,認為元件、機械、或程序通常有四種操作狀態:正常操作狀態、退化狀態、維護狀態、和失效狀態。老化現象發生時,元件或機械通常經歷一系列的退化過程,接著才產生失效,因此如果能夠量測、察覺這些退化狀態,可以在退化持續或失效發生之前,作預防性的修正及維護。對本計畫而言,同樣的智慧型維護概念可以對應到人的老化現象,高齡者從健康、有活力、能獨立生活到虛弱、生病、必須接受醫療照護之間往往也經歷了一段“退化”過程,期間可能產生可由外界觀察的徵兆包括活動力降低、臥床時間增加、生活模式改變、自我照顧活動減少等等。

2所示為IMS中心智慧型維護系統“Watchdog”之系統架構圖,利用機器與產品上的感測裝置擷取機器操作時的各項數據資料,進入智慧型診斷系統進行特徵的擷取與比對,進而評估操作性能以及預期失效時間等運算,系統中的資料傳輸機制是以開放性、共通的網路介面為基礎。

2. Watchdog系統架構

IMS所專注的研究領域,從產品∕機械∕程序的層次來看,奠基於感測與監測(machine sensory and monitoring systems)、功能失效評估(machine performance degradation assessment system)、預測性維護與控制(predictive maintenance and control system)、元件錯誤診斷與推理(component fault diagnostics and reasoning system)等四項系統,這四項系統在本計畫中都將引進,並具體研究、應用,但本計畫應用領域與IMS完全不同,因此必能產生更新的經驗與技術,可與IMS進行雙向交流,並共同發表研究成果。這樣的合作形態,必能與國外合作單位建立實質且長久合作之關係,同時提昇、擴大雙方研究領域,進而達成具前瞻性之合作成果

2.     IAB meeting

IMS中心成立後,每半年召開一次IAB Meeting,邀請會員及對IMS研究有興趣的公司參加。此次第三屆會議是200249~10日於密西根大學舉行,參與成員將近90人,主要內容包括IMS中心Watchdog技術報告,智慧型維護與產業技術提昇兩個層面。

Watchdog系統如圖3所示,利用感測器收集機械操作時的各項資料,經由特徵擷取與判斷之後經由類神經網路智慧型學習,藉由與歷史資料比對的過程提供評估後機械的目前操作性能指標,並藉由學習的機制,動態更新系統的評估標準,目前已經進行包括如圖4所示的電梯系統性能評估、CNC加工機、ATM提款機等研究實例。

3. Watchdog智慧型診斷過程

4. 電梯系統應用實例

產業成員合作機制方面,IMS中心成立後,已募集了12~15個產業會員加入,包括Rockwell AutomationJohnson ControlsIntelWisconsin Electric PowerGE Medical SystemsA.O. SmithKohlerSiebelEatonFordU.S. Postal ServiceXeroxKodak等美國地區產業,以及日本的Toshiba和台灣地區的工研院、PMC等。希望藉由成員間的共同研究與經驗分享,共同提升彼此的產業技術與研發能力,IMS中心目前致力於訂定Watchdog系統藍皮書,為Watchdog訂定共通的使用標準與操作性能,書中詳述各種工具機、產品所需要使用的感測器、操作性能評估所需要的評估標準,並希望藉由與產業間的互動合作,讓Watchdog成為共通的資料傳輸規格與標準。

IMS下一年度目標希望能夠藉由Watchdog技術,整合產品、技術、顧客、維修各個層面,產品以網際網路方式直接將操作資料傳輸於維修部門,維修人員在機械尚未故障、失效前便能進行維修(如圖5所示)。此種機制不但能夠降低維修次數與成本,更能提升產業的競爭力,進而成為一種新的“D2B(Device to Business)”商業模式,IMS並已將此D2B商業模式申請Trade Mark

5. D2B商業模式概念圖