預(yù)測(cè)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(yíng)技術(shù)帶來(lái)的最大價(jià)值就是預(yù)測(cè)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(gè)子集，為運(yùn)營(yíng)技術(shù)增加了新功能，包括遠(yuǎn)程管理和運(yùn)營(yíng)分析等，而到目前為止，最大的價(jià)值在于預(yù)測(cè)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(huì)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(cè)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(shí)，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(huì)導(dǎo)致停機(jī)。

不斷調(diào)整的IIoT預(yù)測(cè)性維護(hù)模型

據(jù)日立物聯(lián)網(wǎng)分公司日立Vantara的銷(xiāo)售工程和數(shù)據(jù)科學(xué)高級(jí)總監(jiān)Wael Elrifai，預(yù)測(cè)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(shí)間的推移而改變。他以日立Vantara鐵路客戶(hù)為例，通過(guò)一個(gè)27年半的維護(hù)合同來(lái)闡述這一問(wèn)題。

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

Elrifai說(shuō)，設(shè)備故障存在“浴盆曲線(xiàn)”。在其服務(wù)生命周期開(kāi)始時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障，但隨著時(shí)間的推移，維護(hù)過(guò)程會(huì)越來(lái)越明確，因此故障變得越來(lái)越少。Elrifai說(shuō)：“當(dāng)然，在壽命快終了時(shí)，故障又開(kāi)始大量出現(xiàn)?！?/p>

在其他行業(yè)中，也可以采用這類(lèi)人工智能來(lái)創(chuàng)建模型，日立剛剛發(fā)布了一個(gè)名為L(zhǎng)umeda的平臺(tái)，該平臺(tái)引入的IIoT數(shù)據(jù)能夠被數(shù)據(jù)科學(xué)家用來(lái)更精確地調(diào)整自己的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)高級(jí)總監(jiān)Arik Pelkey評(píng)論說(shuō)：“一個(gè)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(gè)例子是化工生產(chǎn)過(guò)程。Lumada創(chuàng)造了一個(gè)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(cè)試不同模型的過(guò)程意味著公司可以改變其輸入，并更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)產(chǎn)品線(xiàn)的另一端會(huì)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(duì)重工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)等低利潤(rùn)、高資本的業(yè)務(wù)領(lǐng)域的影響最大。

汽車(chē)的IIoT預(yù)防性維護(hù)

過(guò)去15年中所制造的車(chē)輛一般會(huì)有一臺(tái)名為OBD-II的車(chē)載計(jì)算機(jī)，其含義是“車(chē)載診斷第2版”。如果您看到機(jī)械師把掃描器插進(jìn)您愛(ài)車(chē)的一個(gè)專(zhuān)用端口上，那他們可能在通過(guò)OBD-II檢查車(chē)輛。

一家名為T(mén)heCarForce的初創(chuàng)公司正在考慮利用該計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)來(lái)為司機(jī)和車(chē)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(gè)插入該端口并留在那里的加密狗，通過(guò)SIM卡把診斷數(shù)據(jù)發(fā)送回中央集線(xiàn)器。

CarForce的創(chuàng)始人Jessika Lora說(shuō)，現(xiàn)代汽車(chē)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(lái)了，但并沒(méi)有存儲(chǔ)，也沒(méi)有用于分析。她說(shuō)：“數(shù)據(jù)被送入車(chē)載計(jì)算機(jī)，立刻就被丟棄了?！?/p>

CarForce的主要業(yè)務(wù)是把產(chǎn)品銷(xiāo)售給汽車(chē)維修站，但Lora表示，潛在的受益者會(huì)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(chē)輛那里獲得實(shí)時(shí)維護(hù)數(shù)據(jù)，這既能夠提醒客戶(hù)即將出現(xiàn)的問(wèn)題，又能把大數(shù)據(jù)集關(guān)聯(lián)起來(lái)，以幫助預(yù)測(cè)未來(lái)的可靠性問(wèn)題。

這之所以能夠提高價(jià)值，是因?yàn)樵诰S修站里可以提前發(fā)現(xiàn)機(jī)械問(wèn)題——出現(xiàn)警報(bào)后，維修站就會(huì)聯(lián)系客戶(hù)，安排維修。甚至能夠提前知道某位客戶(hù)可能在某一天來(lái)?yè)Q機(jī)油，這些都有助于計(jì)劃和調(diào)度。

CarForce計(jì)劃通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行運(yùn)營(yíng)——預(yù)測(cè)汽車(chē)行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的可靠性和故障率。

Lora說(shuō)：“這樣，我們不僅向維修站提出建議，還可以向汽車(chē)制造商提出建議。當(dāng)我們看到這三個(gè)故障同時(shí)發(fā)生時(shí)，就表明您的愛(ài)車(chē)會(huì)出現(xiàn)某件事?！?/p>

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

Senter農(nóng)場(chǎng)的Travis中心在阿肯色州東北部種植了大約2萬(wàn)英畝的作物，該農(nóng)場(chǎng)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(zhǎng)粒米、大豆、玉米和小麥。23臺(tái)拖拉機(jī)，3臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)、2臺(tái)采棉機(jī)和4臺(tái)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(shuō)：“我們需要這種技術(shù)來(lái)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?。每天面?duì)著各種天氣、時(shí)間要求和種植情況，我們沒(méi)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(shí)間內(nèi)完全沒(méi)問(wèn)題。Deere分析了哪怕是最輕微的警報(bào)（Senter稱(chēng)這些警報(bào)可能會(huì)被認(rèn)為是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作員的“妨礙”），利用它們來(lái)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(mén)對(duì)從聯(lián)網(wǎng)機(jī)器上獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了高級(jí)分析，切實(shí)幫助了Senter的運(yùn)營(yíng)。

他說(shuō)：“例如，發(fā)動(dòng)機(jī)前部有一個(gè)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器，它會(huì)引起輕微的振動(dòng)。系統(tǒng)能檢測(cè)到它，發(fā)送故障代碼，您跑過(guò)去看一看，看起來(lái)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(bào)，因?yàn)檫@很煩人?！?/p>

然而，這種振動(dòng)實(shí)際上是一種跡象，表明13臺(tái)拖拉機(jī)中有10臺(tái)將出現(xiàn)故障。Senter說(shuō)：“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(gè)驅(qū)動(dòng)器?！?/p>