韶關(guān)，某鋼鐵廠車間內(nèi)

飛剪機(jī)組精密斬切著從精軋機(jī)組轉(zhuǎn)出的鋼帶，噪聲轟鳴刺耳，生產(chǎn)工人不得不帶上耳塞進(jìn)行檢查作業(yè)。然而，在碩橙科技首席科學(xué)家譚熠看來，這讓常人難以忍受的聲音卻在反映著設(shè)備的健康狀態(tài)和運(yùn)行情況。

“飛剪設(shè)備剪下鋼帶后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不到一秒的噪聲脈沖。通過百度飛槳(PaddlePaddle)深度學(xué)習(xí)進(jìn)行AI識(shí)別，與典型噪聲特征集進(jìn)行對(duì)比，在完成一段時(shí)間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)后，即可分析整個(gè)切割機(jī)器是否異常，進(jìn)行生產(chǎn)執(zhí)行管理。”譚熠這樣介紹“機(jī)器聽診大師”在飛剪產(chǎn)線上的應(yīng)用。在飛槳的助力下，“機(jī)器聽診大師”的應(yīng)用可顯著降低機(jī)器故障率，減少70%的故障停機(jī)，同時(shí)，通過科學(xué)維修排班，優(yōu)化備件采購計(jì)劃，還可使維護(hù)成本降低25%,工廠產(chǎn)量提升20%。

成立于2016年的碩橙科技，通過噪聲識(shí)別切入預(yù)測(cè)性維護(hù)領(lǐng)域，致力于幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、設(shè)備故障預(yù)判、產(chǎn)品自動(dòng)化質(zhì)檢和環(huán)境異常報(bào)警。

公司主營產(chǎn)品“機(jī)器聽診大師”通過布置在工業(yè)環(huán)境中的橙盒(SC Box)收集機(jī)器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲，從中提取聲音特征值，利用機(jī)器學(xué)習(xí)和AI算法識(shí)別工業(yè)設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)以及各零部件的健康指標(biāo)。

過去，在“機(jī)器聽診大師”出現(xiàn)前，細(xì)微變化的噪聲中存在著多少與機(jī)器故障相關(guān)的安全隱患，鮮為人知;如今，在國家大力倡導(dǎo)奔向“工業(yè)4.0”的今天，關(guān)于生產(chǎn)浪費(fèi)的困惑，關(guān)于設(shè)備噪聲的忽視，依然無時(shí)無刻不在發(fā)生著。

連不上的中國工業(yè)“接口”

對(duì)于國內(nèi)絕大多數(shù)的生產(chǎn)企業(yè)而言，生產(chǎn)狀態(tài)的監(jiān)控和設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)是企業(yè)的兩大重要場(chǎng)景，而打通這兩大場(chǎng)景的要點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)跨接口、跨設(shè)備、跨平臺(tái)的互通互聯(lián)。然而，互通互聯(lián)在當(dāng)前企業(yè)智能化建設(shè)過程中依然是普遍存在的難題。

通常工廠主要通過機(jī)器的數(shù)據(jù)接口來判斷機(jī)器狀態(tài)(開機(jī)，裝料、送料、加工等)，并進(jìn)行工作狀態(tài)統(tǒng)計(jì)。每天機(jī)器可以生產(chǎn)多少，良品率多高，這些數(shù)據(jù)對(duì)企業(yè)而言，無疑是一筆寶貴的財(cái)富。但如今很多工廠，尤其是傳統(tǒng)行業(yè)，常常忽視對(duì)設(shè)備的維修養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致設(shè)備加快老化，還有些設(shè)備從未配備任何數(shù)據(jù)接口，這都極大地影響了整體生產(chǎn)數(shù)據(jù)的溝通和調(diào)用。而想要重新啟用接口，一方面動(dòng)輒幾十萬的維修成本讓企業(yè)難以接受，另一方面，在這些“老古董”面前，供應(yīng)商也是有心無力。此外，更為嚴(yán)重的是由于設(shè)備產(chǎn)地、廠商的不同，每家工廠的機(jī)器接口也不盡相同，甚至還存在著數(shù)據(jù)協(xié)議的通信問題，導(dǎo)致專家工程師也難以找到合適的維護(hù)方法。有些從未使用過的接口甚至還需要付費(fèi)才能開通，這同樣是一筆高額的支出，無形中給設(shè)備集中管理增添了難度。

事實(shí)上，這些問題在外企中也普遍存在。維修成本、使用成本、調(diào)用難度等“歷史遺留”問題，讓這些 “插不上”的接口不僅直接影響了企業(yè)的生產(chǎn)成本和效率，還延緩了中國工業(yè)4.0的進(jìn)程。

設(shè)備噪聲背后的“玄機(jī)”

無法與設(shè)備接口相連，是不是就只能讓這些重要的設(shè)備信息浪費(fèi)掉呢?

正如開篇所講，工業(yè)設(shè)備產(chǎn)生的噪聲對(duì)企業(yè)而言是一筆寶貴的財(cái)富。設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，每一個(gè)“節(jié)奏”都暗藏玄機(jī)。刮擦聲變大，可能是缺少潤(rùn)滑油，振幅頻率變大，可能是螺絲松動(dòng)...…這些看起來微小的變化，卻都有可能極大地影響整個(gè)生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。

當(dāng)然，識(shí)別出機(jī)器噪聲的細(xì)微變化對(duì)工廠的老職工而言并非難事，多年的經(jīng)驗(yàn)讓他們有了“異于常人”的聽力，能夠做到“聽聲辨位”。然而，面對(duì)人力資本提高、老職工退休、年輕人不愿意下工廠的現(xiàn)狀，這種方法正在逐步“失效”。

交給AI!

同圖像識(shí)別一樣，AI也可以在收集大量聲音信息后重新定義“噪聲”。在百度飛槳助力碩橙科技的“機(jī)器聽診大師”解決方案中，AI可以代替人耳，深入到惡劣的工廠環(huán)境中，通過噪聲對(duì)各種機(jī)械狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別、檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行設(shè)備健康度的評(píng)估。這些功能的實(shí)現(xiàn)不再需要在設(shè)備上開設(shè)新的接口，僅需通過網(wǎng)絡(luò)便可使數(shù)據(jù)互聯(lián)，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)。

例如，在某工廠的SMT機(jī)器狀態(tài)識(shí)別中，“機(jī)器聽診大師”能夠通過布置在SMT高速貼片機(jī)和印刷機(jī)上的橙盒，實(shí)時(shí)獲取設(shè)備的生產(chǎn)噪聲，通過預(yù)先訓(xùn)練的機(jī)器狀態(tài)識(shí)別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)生產(chǎn)噪聲特征數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別處理，實(shí)現(xiàn)SMT產(chǎn)線生產(chǎn)量的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。

其中，機(jī)器狀態(tài)識(shí)別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是借助百度飛槳的框架搭建而成。其包含兩層使用大卷積核的卷積層和一層池化層，最后在連接雙層全連接層后輸出識(shí)別結(jié)果，可最大化識(shí)別效率和準(zhǔn)確率。例如，基于飛槳搭建而成的刀具工序識(shí)別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，幫助某車間刀具產(chǎn)品加工中心完成了切割動(dòng)作的識(shí)別，在僅獲得少量訓(xùn)練數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上就獲得了高達(dá)95%以上的識(shí)別準(zhǔn)確率。

“機(jī)器聽診大師”的應(yīng)用，不僅可提高設(shè)備管理智能化，避免因設(shè)備故障引起的計(jì)劃外維修加班，還可整體提高生產(chǎn)線設(shè)備開動(dòng)率，促進(jìn)性能和良品率的提升。經(jīng)過半年的應(yīng)用，目標(biāo)設(shè)備綜合效率OEE提升了2-5%。

“機(jī)器聽診大師”作為易實(shí)施、高投入產(chǎn)出比的設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)方案。從需求調(diào)研開始，一般只需3個(gè)月的時(shí)間就能落地應(yīng)用，且由于是非接觸性方案，無需改造生產(chǎn)線，更無需停工，不需要額外的操作或應(yīng)用培訓(xùn)就能直接使用。碩橙科技服務(wù)的某汽車零配件客戶使用“機(jī)器聽診大師”后，投資回報(bào)達(dá)到了300%以上。

有產(chǎn)品的地方，就一定有生產(chǎn)線。這樣的“硬核技術(shù)”也并非僅局限在金屬等重工業(yè)生產(chǎn)，在日化廠、卷煙廠，“機(jī)器聽診大師”也同樣可以發(fā)揮作用，“例如生產(chǎn)紙尿褲需要刀具的配合，刀具切的次數(shù)越多，粘在刀刃上的紙尿褲原片的膠就越多，導(dǎo)致下一次切片不均勻、切不斷，而這些異常、故障都會(huì)在噪聲上面有所表現(xiàn)，因此，我們可以通過刀具切割聲音的變化來判斷什么時(shí)候需要對(duì)刀具進(jìn)行維護(hù)或者更換，以保障生產(chǎn)線正常運(yùn)行。” 譚熠解釋道。

碩橙科技目前服務(wù)的客戶有中國煙草、寶潔集團(tuán)、肯納金屬、中國商飛、中冶賽迪等大型國內(nèi)外知名企業(yè)，應(yīng)用涵蓋了空壓機(jī)、卷包機(jī)、CNC刀具、水泵、SMT貼片機(jī)等眾多場(chǎng)景。

從“因人而異”到“因AI恒定”

在傳統(tǒng)工廠車間里，工人與設(shè)備一直是相互制約的兩個(gè)因子。工人偷個(gè)懶，設(shè)備就勢(shì)必要“出幺蛾子”，常常會(huì)出現(xiàn)因工人對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控不到位，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下的情況。而AI的作用，就是要讓工業(yè)生產(chǎn)從“因人而異”變成“因AI恒定”。

“多數(shù)企業(yè)很難時(shí)刻觀察機(jī)器的工作狀態(tài)，因?yàn)槟菢訒?huì)耗費(fèi)大量的人工成本。而人工方面又存在著太多的變化因素。” 譚熠在介紹他的客戶經(jīng)歷時(shí)說，“工人在記錄生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)，瞞報(bào)、漏報(bào)、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)等問題時(shí)有發(fā)生，甚至還會(huì)出現(xiàn)因工人間鬧矛盾而使生產(chǎn)節(jié)奏停下來的情況。以往，這些問題都會(huì)不同程度地耽誤生產(chǎn)進(jìn)度，而現(xiàn)在，在AI的幫助下，企業(yè)有機(jī)會(huì)將生產(chǎn)損失降到最低。

此外，AI還可較大程度上改善因設(shè)備質(zhì)量參差不齊帶來的損失。例如在工廠生產(chǎn)鋼帶時(shí)，正常鋼帶切割機(jī)規(guī)定每切2400次或14000次就需要更換修理，但由于設(shè)備的個(gè)體差異，可切割的次數(shù)也會(huì)有所變化。在某種條件下，有些切割部件只能切2000次便需要汰換，而有些切15000次還沒達(dá)到報(bào)廢的指標(biāo)。工人若一味按照計(jì)劃或出廠指導(dǎo)來安排更換備件，無疑會(huì)造成損失和浪費(fèi)。通過噪聲識(shí)別，則能對(duì)這些設(shè)備做好預(yù)測(cè)性維護(hù)，讓工人實(shí)時(shí)了解刀具設(shè)備的狀態(tài)，在保障生產(chǎn)要求的同時(shí)，最大化其使用壽命，減少不必要的浪費(fèi)。

具體到像煙草這樣的行業(yè)，AI所帶來的變化更是顯而易見。煙草行業(yè)核心設(shè)備普遍價(jià)格昂貴、自動(dòng)化程度高，同時(shí)設(shè)備零部件繁多、運(yùn)行狀況復(fù)雜，常用監(jiān)測(cè)手段難以奏效，維保難度大，維護(hù)成本居高不下。面對(duì)如此高的難度，“機(jī)器聽診大師”卻可以有效減少繼發(fā)性損壞的發(fā)生，降低運(yùn)維成本。今年4月，碩橙科技更是通過這套系統(tǒng)及時(shí)向某煙草公司設(shè)備管理者發(fā)出了報(bào)警信息，避免了非計(jì)劃停機(jī)帶來的損失。

堅(jiān)定不移的AI推進(jìn)之路

“聽聲辨位”，碩橙科技的突發(fā)奇想對(duì)工業(yè)生產(chǎn)起到了不小的正面作用，然而，在推行這一技術(shù)應(yīng)用時(shí)，碩橙科技也著實(shí)經(jīng)歷了一段艱難的日子。作為全國第一家把噪聲識(shí)別應(yīng)用到設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)領(lǐng)域的技術(shù)企業(yè)，碩橙科技要面對(duì)的是機(jī)遇，更是質(zhì)疑。在全球制造業(yè)整體低迷的形勢(shì)下，如何讓企業(yè)生產(chǎn)者相信AI的力量，了解預(yù)測(cè)性維護(hù)的重要性成了困擾整個(gè)團(tuán)隊(duì)的難題。

“最開始，懂預(yù)測(cè)性維護(hù)的客戶不多，他們對(duì)我們這個(gè)東西都抱著懷疑的態(tài)度，但是我們從來沒有動(dòng)搖過，我親自進(jìn)入一個(gè)個(gè)工廠現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)備、收集數(shù)據(jù)。從最開始的筆記本，到后來的嵌入式系統(tǒng)，再到采感一體的橙盒，經(jīng)過一次次實(shí)踐和驗(yàn)證，最終獲得了客戶的認(rèn)可，在這個(gè)過程中，我們從5個(gè)人的創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)逐漸發(fā)展到了30多人，我們的技術(shù)也通過不斷的提升達(dá)到了行業(yè)領(lǐng)先。”

譚熠回憶起了在工廠寫代碼的歲月：“在工廠奔波會(huì)有特別強(qiáng)烈的壓迫感，因?yàn)楣S的上下班時(shí)間，是完全不受你控制的，你必須在既定的時(shí)間內(nèi)把它們都調(diào)試好，讓整個(gè)系統(tǒng)順暢運(yùn)行，這與自己在辦公室的感受是截然不同的。”

由于工廠環(huán)境復(fù)雜、實(shí)際故障種類繁多，想要構(gòu)建一個(gè)流程化的體系去分辨機(jī)器故障類型需要團(tuán)隊(duì)找到一套正確的方法論，以免走了彎路。因此，譚熠帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)，從最常見的機(jī)械故障類型出發(fā)，經(jīng)過大量的測(cè)試和分析，研發(fā)出了一套完善的體系。如今，這套體系已經(jīng)能夠分辨70%左右的工業(yè)設(shè)備故障問題。

“這已經(jīng)是非常大的一個(gè)市場(chǎng)了。”譚熠笑道。

駛向更多中國工廠的百度飛槳

對(duì)于“不堪其擾”的工業(yè)噪聲，我們習(xí)慣性地敬而遠(yuǎn)之，但在譚熠的耳中，它卻成了能為企業(yè)降本增效、為中國工業(yè)4.0添磚加瓦的“天籟之音”，“機(jī)器聽診大師”的應(yīng)用讓人們?cè)僖淮慰吹搅松疃葘W(xué)習(xí)在工業(yè)生產(chǎn)中的重要意義，而百度飛槳作為“大師”背后的技術(shù)支撐也充分展現(xiàn)了國之重器應(yīng)有的擔(dān)當(dāng)。

作為中國首個(gè)也是國內(nèi)唯一全面開源開放、功能完備的產(chǎn)業(yè)級(jí)深度學(xué)習(xí)平臺(tái)，百度飛槳已經(jīng)成為全面推動(dòng)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)智能化升級(jí)的重要基石。正如飛槳在第六屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)

入選“世界互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先科技成果”那樣，其正以技術(shù)領(lǐng)先、功能完備、生態(tài)豐富等特點(diǎn)向世界展示著中國科技的力量。同時(shí)，借助百度大腦與百度智能云的“云+AI”領(lǐng)先技術(shù)，更多企業(yè)也正上演著工業(yè)強(qiáng)國的故事。

生成海報(bào)

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請(qǐng)進(jìn)一步核實(shí)，并對(duì)任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對(duì)有關(guān)資料所引致的錯(cuò)誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)及時(shí)向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實(shí)情況說明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會(huì)依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。