預(yù)測性維護(hù)：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一大亮點(diǎn)

Jon Gold Charles

目前為止，IIoT（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）給運(yùn)營技術(shù)帶來的最大價值就是預(yù)測性維護(hù)。機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能和大量新型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)相結(jié)合，讓你能更好地理解系統(tǒng)是怎樣工作的，怎樣進(jìn)行維護(hù)。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的一個子集，為運(yùn)營技術(shù)增加了新功能，包括遠(yuǎn)程管理和運(yùn)營分析等，而到目前為止，最大的價值在于預(yù)測性維護(hù)。

機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能（AI）與大量新聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)相結(jié)合，使我們更有機(jī)會深入理解復(fù)雜系統(tǒng)的工作方式以及系統(tǒng)之間是怎樣交互的。

這促進(jìn)了預(yù)測性維護(hù)的應(yīng)用——當(dāng)工業(yè)設(shè)備的部件可能出現(xiàn)故障時，能夠在故障發(fā)生前被替換或者進(jìn)行維修，從而避免了成本高昂的損失，不會導(dǎo)致停機(jī)。

不斷調(diào)整的IIoT預(yù)測性維護(hù)模型

據(jù)日立物聯(lián)網(wǎng)分公司日立Vantara的銷售工程和數(shù)據(jù)科學(xué)高級總監(jiān)Wael Elrifai，預(yù)測性維護(hù)最復(fù)雜的一點(diǎn)在于，人工智能產(chǎn)生的系統(tǒng)行為模型必須隨時間的推移而改變。他以日立Vantara鐵路客戶為例，通過一個27年半的維護(hù)合同來闡述這一問題。

隨著火車部件的老化，部件對壓力的反應(yīng)與剛安裝時不同了。因此，維護(hù)計劃應(yīng)隨著時間的推移進(jìn)行調(diào)整，要考慮不斷變化的故障率。他說，可以用機(jī)器學(xué)習(xí)輸出的模型來生成這些計劃。

Elrifai說，設(shè)備故障存在“浴盆曲線”。在其服務(wù)生命周期開始時，經(jīng)常會出現(xiàn)故障，但隨著時間的推移，維護(hù)過程會越來越明確，因此故障變得越來越少。Elrifai說：“當(dāng)然，在壽命快終了時，故障又開始大量出現(xiàn)。”

在其他行業(yè)中，也可以采用這類人工智能來創(chuàng)建模型，日立剛剛發(fā)布了一個名為Lumeda的平臺，該平臺引入的IIoT數(shù)據(jù)能夠被數(shù)據(jù)科學(xué)家用來更精確地調(diào)整自己的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。產(chǎn)品營銷高級總監(jiān)Arik Pelkey評論說：“一個模型投入運(yùn)行后，關(guān)鍵在于能夠監(jiān)視機(jī)器學(xué)習(xí)模型的準(zhǔn)確度。”

一個例子是化工生產(chǎn)過程。Lumada創(chuàng)造了一個集中式的數(shù)據(jù)池供數(shù)據(jù)科學(xué)家進(jìn)行試驗(yàn)，因此測試不同模型的過程意味著公司可以改變其輸入，并更準(zhǔn)確地預(yù)測產(chǎn)品線的另一端會出現(xiàn)什么樣的化學(xué)物質(zhì)。

Elrifai和Pelkey認(rèn)為，不斷發(fā)展的機(jī)器學(xué)習(xí)模型管理功能對重工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)等低利潤、高資本的業(yè)務(wù)領(lǐng)域的影響最大。

汽車的IIoT預(yù)防性維護(hù)

過去15年中所制造的車輛一般會有一臺名為OBD-II的車載計算機(jī)，其含義是“車載診斷第2版”。如果您看到機(jī)械師把掃描器插進(jìn)您愛車的一個專用端口上，那他們可能在通過OBD-II檢查車輛。

一家名為TheCarForce的初創(chuàng)公司正在考慮利用該計算機(jī)的數(shù)據(jù)來為司機(jī)和車輛維修站甚至是制造商提供幫助，其方式都是一樣。CarForce的硬件是一個插入該端口并留在那里的加密狗，通過SIM卡把診斷數(shù)據(jù)發(fā)送回中央集線器。

CarForce的創(chuàng)始人Jessika Lora說，現(xiàn)代汽車收集的自我診斷數(shù)據(jù)比航天飛機(jī)的還要多。數(shù)據(jù)雖然被收集起來了，但并沒有存儲，也沒有用于分析。她說：“數(shù)據(jù)被送入車載計算機(jī)，立刻就被丟棄了。”

CarForce的主要業(yè)務(wù)是把產(chǎn)品銷售給汽車維修站，但Lora表示，潛在的受益者會非常多。在維修站應(yīng)用情形中，機(jī)械師可以從他們服務(wù)的車輛那里獲得實(shí)時維護(hù)數(shù)據(jù)，這既能夠提醒客戶即將出現(xiàn)的問題，又能把大數(shù)據(jù)集關(guān)聯(lián)起來，以幫助預(yù)測未來的可靠性問題。

這之所以能夠提高價值，是因?yàn)樵诰S修站里可以提前發(fā)現(xiàn)機(jī)械問題——出現(xiàn)警報后，維修站就會聯(lián)系客戶，安排維修。甚至能夠提前知道某位客戶可能在某一天來換機(jī)油，這些都有助于計劃和調(diào)度。

CarForce計劃通過統(tǒng)計分析進(jìn)行運(yùn)營——預(yù)測汽車行業(yè)各個領(lǐng)域的可靠性和故障率。

Lora說：“這樣，我們不僅向維修站提出建議，還可以向汽車制造商提出建議。當(dāng)我們看到這三個故障同時發(fā)生時，就表明您的愛車會出現(xiàn)某件事。”

物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測性維護(hù)與農(nóng)業(yè)設(shè)備

Senter農(nóng)場的Travis中心在阿肯色州東北部種植了大約2萬英畝的作物，該農(nóng)場距離密西西比河三角洲地區(qū)孟菲斯市以北40英里。主要作物包括棉花、長粒米、大豆、玉米和小麥。23臺拖拉機(jī)，3臺聯(lián)合收割機(jī)、2臺采棉機(jī)和4臺噴霧機(jī)都連接到John Deere的JDLink農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

Senter說：“我們需要這種技術(shù)來跟蹤并查看在哪里發(fā)生了什么事情。如果有什么事情發(fā)生，我們必須盡快解決它，因?yàn)槲覀儾荒芡９ぁＣ刻烀鎸χ鞣N天氣、時間要求和種植情況，我們沒有退路。”

農(nóng)忙季節(jié)大約是從三月中旬到十月下旬，機(jī)器必須在這段時間內(nèi)完全沒問題。Deere分析了哪怕是最輕微的警報（Senter稱這些警報可能會被認(rèn)為是對現(xiàn)場操作員的“妨礙”），利用它們來得出關(guān)于可靠性和服務(wù)數(shù)據(jù)的模式和結(jié)論。

Deere的IIoT部門對從聯(lián)網(wǎng)機(jī)器上獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了高級分析，切實(shí)幫助了Senter的運(yùn)營。

他說：“例如，發(fā)動機(jī)前部有一個風(fēng)扇驅(qū)動器，它會引起輕微的振動。系統(tǒng)能檢測到它，發(fā)送故障代碼，您跑過去看一看，看起來還好。嗯，Deere注意到這些操作人員，他們不斷要求關(guān)閉這些警報，因?yàn)檫@很煩人。”

然而，這種振動實(shí)際上是一種跡象，表明13臺拖拉機(jī)中有10臺將出現(xiàn)故障。Senter說：“他們修好它也許只需要200到300美元，而不必花6千美元去更換整個驅(qū)動器。”