前言

工廠和生產(chǎn)基地需要防止機(jī)器和設(shè)備出現(xiàn)異常情況，以最大限度地減少停機(jī)時間。生產(chǎn)力可以通過預(yù)測問題和率先進(jìn)行維護(hù)來提高，而不是在發(fā)生故障后才做出反應(yīng)。為了促進(jìn)此類預(yù)測性維護(hù)，TDK 開發(fā)了 i3 微模塊——世界上首款具有嵌入式邊緣人工智能的超緊湊型傳感器模塊。
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在生產(chǎn)車間實(shí)施預(yù)測性維護(hù)的技術(shù)挑戰(zhàn)

通常，生產(chǎn)基地應(yīng)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)其機(jī)械和設(shè)備。因?yàn)闈M負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)可以保持較高的生產(chǎn)力——事實(shí)上，許多工廠實(shí)行全年全天候運(yùn)轉(zhuǎn)。如今，人們對預(yù)測性維護(hù)這一概念產(chǎn)生了極大興趣，可將其作為一種減少機(jī)械和設(shè)備停機(jī)時間的手段。預(yù)測性維護(hù)是指利用傳感器實(shí)時監(jiān)控工廠機(jī)械設(shè)備，在異常和故障發(fā)生前進(jìn)行預(yù)測，并率先采取行動。
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相對于在發(fā)生故障或異常情況后采取行動的傳統(tǒng)反應(yīng)性維護(hù)，預(yù)測性維護(hù)可以降低故障風(fēng)險，最大限度地減少生產(chǎn)停機(jī)時間，并延長設(shè)備壽命。這是正在進(jìn)行的全球智能工廠運(yùn)動中的一個重要主題*1，并有望在各種生產(chǎn)環(huán)境中采用。
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在預(yù)測性維護(hù)中，使用傳感器實(shí)時監(jiān)控設(shè)備和機(jī)械狀況稱為狀態(tài)監(jiān)控，它被視為一項(xiàng)特別關(guān)鍵的技術(shù)。然而，若要試圖實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，將面臨兩個主要挑戰(zhàn)。首先，在工廠中，各種傳感器和分析工具通常是以不同的系統(tǒng)提供，這讓數(shù)據(jù)的收集和處理變得復(fù)雜，從而難以利用分析結(jié)果。其次，由于布線和其他物理限制，通常無法在用戶所需位置實(shí)現(xiàn)傳感，難以實(shí)現(xiàn)最佳狀態(tài)監(jiān)控。
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工廠的預(yù)測性維護(hù)

主要可以通過使用各種傳感器監(jiān)控工廠和工業(yè)機(jī)器人內(nèi)部的電機(jī)運(yùn)動，來預(yù)測機(jī)械和設(shè)備的異常和故障。

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集成傳感器、邊緣人工智能和網(wǎng)絡(luò)的超緊湊型傳感器模塊解決方案

TDK 開發(fā)的 i3 微模塊是世界上首款內(nèi)置邊緣人工智能的傳感器模塊*2，可克服上述兩個挑戰(zhàn)。
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i3 微模塊將各種傳感器（振動、溫度、聲音、壓力等）、邊緣人工智能和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)*3的功能集成到一個單元中，從而促進(jìn)數(shù)據(jù)聚合、集成和處理，這在過去很難實(shí)現(xiàn)。由于 i3 微模塊是一款超緊湊、電池供電的無線傳感器模塊，用戶可以在任何所需位置實(shí)現(xiàn)傳感，而不受布線等物理限制。這極大地促進(jìn)了對機(jī)械和設(shè)備異常的預(yù)測，實(shí)現(xiàn)了理想的狀態(tài)監(jiān)控。
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為生產(chǎn)車間帶來了許多好處，例如通過可視化設(shè)備信息進(jìn)行監(jiān)控而不是依賴人力，了解機(jī)械和設(shè)備的運(yùn)行狀況以幫助延長其使用壽命，以及通過預(yù)防意外故障來最大限度地降低生產(chǎn)停機(jī)時間——從而有助于建立理想的預(yù)測性維護(hù)系統(tǒng)。

i3 微模塊是一種多傳感器

通過將這種緊湊型模塊連接到設(shè)備上，各種傳感器可以實(shí)時監(jiān)控振動、溫度和聲音等狀況。可以及時發(fā)現(xiàn)各種異常和故障。
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基于邊緣人工智能的預(yù)測性維護(hù)（概念圖）

傳感器檢測到的數(shù)據(jù)由 i3 微模塊的嵌入式邊緣人工智能進(jìn)行處理。不需要在云中聚合和分析數(shù)據(jù)，從而最大限度地減少網(wǎng)絡(luò)流量。模塊通過無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)相互連接，只需安裝模塊即可在模塊之間自動形成連接。

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邊緣人工智能賦予傳感器模塊的巨大潛力

i3 微模塊等由電池供電的模塊產(chǎn)品需要先進(jìn)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)傳感器和無線通信的小型化和集成化，并以節(jié)能的方式優(yōu)化控制模塊內(nèi)的一切。通過應(yīng)用TDK在電子元件和電池這兩大核心產(chǎn)品領(lǐng)域累積的豐富經(jīng)驗(yàn)所培養(yǎng)的技術(shù)，TDK得以實(shí)現(xiàn)這些元件的小型化、集成化以及節(jié)能控制。TDK還長期致力于將邊緣人工智能作為一種基于其傳感器產(chǎn)品的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，已成功開發(fā)出世界上首款具有嵌入式邊緣人工智能功能的傳感器模塊。
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TDK 公司下一代產(chǎn)品與解決方案Grp.的遠(yuǎn)藤和之談到了 i3 微模塊的未來。“我們將繼續(xù)融合新的傳感技術(shù)和固態(tài)電池等電源技術(shù)，同時擴(kuò)大應(yīng)用范圍，并將它們集成到更小的封裝中，以便嵌入各種設(shè)備中。我們還計(jì)劃進(jìn)一步完善嵌入式邊緣人工智能，使其能夠不斷學(xué)習(xí)安裝點(diǎn)的情況并做出自主決策，使模塊能夠支持集成前沿所需的高級決策類型。”
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TDK 還設(shè)想向客戶提供 i3 微模塊，作為整合云集成的解決方案。我們也將通過先進(jìn)的軟硬件開發(fā)和集成，繼續(xù)幫助實(shí)現(xiàn)下一代智能工廠。
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圖中文字部分
遠(yuǎn)藤和之
CbM 開發(fā)部
狀態(tài)監(jiān)控業(yè)務(wù)部
下一代產(chǎn)品和解決方案Grp.
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i3 微模塊的未來：支持高級決策

TDK 將在擴(kuò)大應(yīng)用范圍的同時，繼續(xù)融入新的傳感技術(shù)和電源技術(shù)，如能量收集和固態(tài)電池，并將其集成到更小的封裝中，以便將模塊嵌入各種設(shè)備中。

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術(shù)語解說

1. 智能工廠：一項(xiàng)針對制造業(yè)前沿的舉措，通過利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和機(jī)器人等數(shù)字技術(shù)，促進(jìn)實(shí)時大數(shù)據(jù)的收集和利用，以及生產(chǎn)線的自動化和自主運(yùn)行。
2. 邊緣人工智能：將人工智能構(gòu)建到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和傳感器等邊緣設(shè)備中的技術(shù)，允許邊緣設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)和推斷。根據(jù)通過邊緣收集的數(shù)據(jù)在邊緣設(shè)備內(nèi)執(zhí)行推理和決策。
3. 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)：一種通信網(wǎng)絡(luò)，其中彼此平等的多個中繼設(shè)備形成網(wǎng)狀傳輸路徑并通過它們來回傳遞數(shù)據(jù)。。
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