張開智慧之耳,台達自主研發的 AI 檢測一聽就知道哪裡故障

台達自主開發出一套能夠用 AI 檢測「馬達異音」的技術,實現馬達品質檢測零失誤。Credit: 台達提供。

5G 時代伴隨更多 AI 應用誕生,不但需要能更高效處理運算的晶片,也需要能夠配合的伺服馬達、控制系統。台達是台灣自動化設備的關鍵廠商,經過多年深耕,已自主開發出一套能夠用 AI 檢測「馬達異音」的技術,並將這套技術應用於企業內部許多產線,不良品的檢出率將近 100%!台達智能製造事業部研發經理張仁明表示,台達的開發經驗,可幫助業界專業知識傳承,也反映出台達「環保、節能、愛地球」的企業精神。

過去「馬達檢測」靠經驗法則,現在則靠 AI 技術

馬達是現代各種裝置的重要動力來源之一,也是許多自動化設備的關鍵零組件,一旦出現異常,不僅會縮短馬達本身的使用壽命,也會連帶影響整體系統運作。因此,台達的馬達出廠前,都會將檢測視為十分重要的環節。

目前馬達的檢測方式無非從電流、振動與聲音三個面向著手,其中又以異音偵測居多。現行馬達的異音偵測,不是用人耳聆聽,就是自動化設備判別,不過張仁明指出,這些方式都大量倚靠過去的經驗法則,精準度有其限制:「要提升馬達的異音檢測品質,還是要用 AI 技術。」

台達自主開發出一套能夠用 AI 檢測「馬達異音」的技術,實現馬達品質檢測零失誤

台達的「異音檢測技術」能將體感經驗化為分析數據

AI 技術的最大特色:讓產品品質有一致標準。異音檢測不僅用在馬達,只要是機械設備異常,都容易發出與過去不同的聲音,這時只要具備經驗的專業人員,都可以從中分析出設備可能的故障原因,並且進一步預防處理。

交由專業人員固然可靠,卻也有設備製造商難以克服的問題。例如人耳判斷異音有其先天侷限,無法讓產品品質有一致標準;或者即便專業技師的異音檢測能力絕佳,一旦遇到人員異動,專業經驗就會難以傳承。

「簡單來說就是無法把經驗和感受量化成數據。」張仁明進一步解釋,不同的主觀感受與經驗,會讓產品的檢測標準難以一致,「而且就算是同一人,聽了一整天後,標準也會因為聽力疲乏而不一樣。」

自主研發解決方案,體現台達持續優化產品品質的堅持

台達近年開始將 AI 應用於自動化馬達異音偵測系統,一方面體現出相關部門對檢測專業的堅持,另一方面也展現出台達對於解決問題鍥而不捨的研究精神。

馬達與風扇都是台達主力產品,為了解決人力聽覺標準不一且容易疲乏的問題,台達早已在自身產線中導入自動化測試設備;可惜的是,此一作法雖然解決了過去聲音難以量化為數據的問題,但在更高階的偵測判別仍有不足。

張仁明表示:「現階段的自動化異音偵測作法還是依靠經驗法則設定參數」,因此只能在單一轉速下偵測馬達好壞,當轉速不同,系統就無法判斷,「這會導致出貨的馬達產品出現批間差,進而影響品牌商譽。」

AI 演算法提升檢測精準度也顧到複檢人員的工作量

AI 演算法可藉由資料庫訓練出自我學習能力,即便條件複雜,也可以用一定的邏輯自行判斷結果,張仁明說明:「這項特色可應用於不同轉速的馬達異音檢測。」

透過此應用,台達還進一步提升了馬達檢測的速度與精準度。原有的馬達檢測方式採用自動化快速判別馬達品質,再由人力複檢系統篩選出不良品;現在的方式,則是在這兩道環節之間加入 AI,先由 AI 進行第二道檢測,再將產品交由人工作最後的複檢。

「這種方式對產線流程的影響程度最低,但卻能大幅提升馬達的檢測精準度,同時降低複檢人員的工作負荷。」張仁明強調。

AI 潛力雄厚,檢出率逼近 100%

這套馬達異音 AI 偵測系統已經應用於台達的部分產線,而且成效已如預期呈現,將檢出率提升到過去沒有的高度。

在導入前,非 AI 系統的良品直通率大約維持在 80%,導入 AI 後,全數不良品的檢出率則可達 90%~95%,張仁明談到:「如果去除輕微瑕疵,只計算中度與重度不良品,檢出率更可接近 100%。」

台達導入 AI 進行馬達異音檢測,成功檢出輕微瑕疵,不良品檢出率最高可達近 100%。Credit: 台達提供。

未來,台達除了擴大應用至其他產線、將之商品化,提供給各類型機械設備製造業者外,還會繼續研發更多功能。AI 的應用潛力雄厚,可沿延伸的創意非常多,張仁明相信:「未來還可以透過 AI 進一步細判馬達異音的種類,從中找出故障原因,進一步改善製程,提升產線良率。」

應用 AI 偵測馬達異音,有效發現、分析異常,應用於台達部分產線後成功大幅提高檢出率。Credit: 台達提供。

未來可將技術推廣到條件複雜的實際產線

台達解決方案之所以能落地實用,主要原因除了本身具有豐富的製造經驗,也因為台達擁有實際的應用場域。目前市場上已有類似系統,不過功能都較為簡單,不適合用於條件複雜的實際產線中;而台達推出的軟硬體產品,都已經在自身產線上測試使用,確定可行後才會轉化為商品。

「台達的智慧化系統,都已經解決產線可能遇到的問題,可以直接上線使用。」張仁明說道。

善用  AI 技術,傳達台達的綠色企業精神

除了協助業者優化檢測效益外,張仁明認為馬達異音 AI 偵測系統也充分反映出台達的「環保、節能、愛地球」的企業精神。

近年來綠色環保成為全球共識,企業的資源與影響力龐大,改變自身產品所產生的環保效益,也不遜於資源捐助,此一系統就是最佳案例。由於善用 AI 技術,台達大量減少不良品的產生,同時也進一步延長馬達使用壽命。

「資源妥善應用,就可以大量減少地球負荷,對於企業來說也可節省無謂的物料成本浪費。因此未來我們將會持續深化智慧製造佈局,落實環境與經濟雙贏的永續願景。」張仁明的總結正是各行各業導入 AI 的重要目標之一。

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