Projekt AMELI 4.0: MEMS senzory zvuku pomohou zvýšit
efektivnost výrobních zařízení
3.8.2016 Tzv.
čtvrtá průmyslová revoluce
(známá též
pod pojmem Industry 4.0), jejímž základním charakteristickým rysem je
komunikace mezi jednotlivými výrobními zařízeními, je vedena zejména
snahou o maximální zefektivnění celého výrobního procesu. Významným
zdrojem výrobních nákladů jsou výdaje na opravy a údržbu výrobních
strojů a zařízení. Snížit tyto výdaje prostřednictvím průběžného
monitorování stavu těchto zařízení až o 30 % si dal za cíl německý
projekt AMELI 4.0, o němž byla v červenci 2016 informována světová
odborná veřejnost. Klíčovou roli přitom hrají senzory typu MEMS,
sledující zvuk těchto zařízení. 
Zvětšené foto
senzoru s
lidským vlasem, který má průměr 90 µm
Mikro-elektromechanické systémy (MEMS) jsou nepatrné
součástky, které na malém prostoru měří a zpracovávají parametry, jako
zrychlení, tlak, vzdálenost, teplotu, světlo nebo chemické koncentrace.
V souvislosti s těmito produkty se hovoří o systému na čipu nebo také o
inteligentním snímači, jelikož je zde přítomen jak mechanický subsystém
(nutný pro transformaci fyzikální podstaty na elektrickou veličinu),
tak elektronický subsystém zajišťující následné zpracování, neboli
postprocessing (zesílení, saturace, filtrace aj.). Oproti konvenčním
průmyslovým senzorům jsou MEMS miniaturní (viz zvětšené foto senzoru s
lidským vlasem, který má průměr 90 µm), „inteligentní“, energeticky
efektivní a ekonomické.
Cílem projektu AMELI 4.0 je vyvinout MEMS systém, který
bude průběžně monitorovat stroje a zařízení, okamžitě zjistí odchylku
od normálu a dají signál k potřebné akci. Základní schéma systému a
jeho fungování ukazuje obrázek:
Veličinou, kterou pro tento účel MEMS sledují, je zvuk,
a to zvuk dvojího typu: Prvním druhem zvuku je zvuk vydávaný konstrukcí
stroje, tedy vibrace uvnitř stroje. Druhým druhem zvuku je akustický
zvuk, tedy hluk vydávaný strojem do jeho okolí.
Jestliže stroj nefunguje normálně, pak vibruje jinak a
vydává odlišný zvuk navenek. Monitorovací systém porovnává měřené
signály se zvukovými profily, uloženými v paměti. Pokud změny ve zvuku
signalizují defekt nebo opotřebení, systém spustí akci. Systém se
přitom neustále učí, nové zvuky a jejich příčiny průběžně analyzuje a
uchovává v paměti.
Výsledkem tohoto procesu je, že budoucí senzorový systém
bude schopen detekovat, kdy stroj potřebuje údržbu nebo opravu. Při
sdružování takovýchto systémů do komplexních soustav se data z těchto
dílčích systémů přenášejí a vyhodnocují v rámci počítačové sítě továrny.
Jako součást výzkumného projektu AMELI 4.0 je v plánu
dále vyvíjet senzory typu MEMS tak, aby tyto senzory nevyžadovaly
silové kabely ani baterie. Měly by být zcela energeticky soběstačné
tím, že energii potřebnou pro svůj provoz získávají z vibrací stroje (v
takovéto souvislosti se někdy hovoří o tzv. „energy harvesting“,
doslova „sklizeň energie“).
Projekt AMELI 4.0 (akronym pro mikro-elektromechanický
systém pro monitorování stavu v Industry 4.0) je veden firmou Robert
Bosch GmbH, která je jedním z hlavních hráčů na trhu MEMS. Dalšími
členy projektového týmu jsou Siemens AG, Hahn-Schickard-Gesellschaft,
Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik
IPK, Binder-Elektronik GmbH, Schaudt Mikrosa GmbH a Stackforce GmbH.
Projekt byl oficiálně zahájen v prosinci 2015 a potrvá
do konce roku 2018. Projekt je spolufinancován částkou 3,84 mil. € (cca
104 mil. Kč) z rozpočtu Spolkového ministerstva pro vzdělávání a výzkum
(BMBF) v rámci jeho programu “IKT 2020 – Výzkum pro inovaci”.
redakce
Proelektrotechniky.cz
Obrázky ©
Robert Bosch GmbH
Další informace zde
 Přečtěte
si také:
 21.7.2016
Internet věcí, tedy identifikace věcí a sledování
jejich
pohybu po internetu, je v současné době fenoménem téměř ve všech
rozhodujících hospodářských odvětvích, především však tam, kde má původ
– tedy v průmyslu. Podle americké výzkumné a konzultační společnosti
Gartner specializované na informační technologie bude v roce 2016 na
celém světě propojeno internetem celkem 6,4 miliard věcí a tento počet
vzroste do roku 2020 na více než 20 miliard. 
 11.7.2016 Propojování
strojů a zařízení pomocí datových sítí se
intenzivně rozvíjí. Zpřehlednění celého životního cyklu produktu je
rozhodujícím úkolem do budoucna. Koncepce „myslící továrny“ nabízí
skvělé příležitosti. Společnost Murrelektronik jde se svými zákazníky
touto cestou. Produkty a řešení Murrelektronik vychází z myšlenky
„inteligentní automatizace od společnosti Murrelektronik“ a jsou
základem pro instalační koncepce, které udávají směr.
 4.5.2016 Zefektivnění
údržby, a tím snížení provozních nákladů a
zvýšení disponibility zařízení, je imperativem snad ve všech odvětvích
průmyslu a služeb. Zajímavé zařízení pro železniční vozidlový park pod
názvem TrainScanner vyvinula společnost Alstom. Tento monitorovací
portál byl úspěšně otestován na vlacích typu Pendolino britské dopravní
společnosti Virgin Trains v Manchesteru a jak byla v dubnu 2016
informována odborná veřejnost, připravuje se nyní jeho
následovník.
 25.4.2016 Nízkonapěťové
elektromotory bývají zpravidla tou nejméně
„inteligentní“ součástí automatizované výrobní linky nebo jiného
průmyslového zařízení. Přesto s využitím internetu věcí, služeb a lidí
(IoTSP) lze i
těmto zařízením dát prvky inteligence, a dosáhnout tak významného
zefektivnění jejich provozu. Takovéto řešení představila odborné
veřejnosti v dubnu 2016 společnost ABB
 22.4.2016 Společnost
CAD Studio a EPLAN vyvinuly novou podnikovou
aplikaci propojující elektroprojekční systém EPLAN s Autodesk Vault a
ERP systémy. Integrační nástroj EPLAN – Vault Connector
propojuje
prostředí ECAD systému pro elektroprojekci EPLAN Electric P8 se
systémem pro správu dokumentů Autodesk Vault (PDM) a s podnikovými ERP
aplikacemi.
 4.4.2016 Internet
věcí, tedy identifikace věcí a jejich sledování
po internetu, nachází velké uplatnění i v síťových odvětvích, tedy
„utilities“, jako je elektroenergetika, plynárenství a vodní
hospodářství. Pomocí internetu věcí zde dochází k integraci
informačních technologií (IT) a provozních technologií (OT), tedy
řídicích systémů, komunikačních systémů, senzorů a software tak, aby
podporoval firemní procesy při správě majetku (asset management
zahrnující zejména údržbu). Při zapojení lidského činitele tak vzniká
nový koncept: internet věcí, služeb a lidí, anglicky: Internet of
Things, Services and People (IoTSP)
 2.3.2016
Internetem věcí (IoT)
rozumíme identifikaci věcí a sledování jejich pohybu po internetu. O
tomto fenoménu se hovoří především v souvislosti s automatizací v
průmyslu a logistice v rámci konceptu Industry 4.0 a stále více také u
inteligentního řízení mobility, jako jsou například parkovací
systémy. Česká
republika se brzy připojí k zemím, které budou součástí globální sítě
internetu věcí SIGFOX.
 26.2.2016 Stejně
jako v loňském roce i letos se robotová divize
Stäubli představí na veletrhu elektrotechniky a automatizace AMPER 2016
na společném stánku se společností Multi-Contact.Na stánku Stäubli
budete moci obdivovat zejména neskutečně rychlé pohyby čtyřosého robotu
TP80 Fast Picker, který nachází využití v aplikacích vyžadujících
rychlou manipulaci s drobnými výrobky
 11.2.2016
Stäubli uvádí na trh novou verzi svého robotového
studia Stäubli Robotics Suite 2016, která přináší řadu důležitých
vylepšení, jako jsou manipulace s díly, automatický výpočet parametrů
zatížení, možnost umístění dodatečné zátěže na rameno robota, propojení
vstupů a výstupů mezi robotem a virtuální buňkou, natáčení videozáznamů
a mnoho dalších.
 1.2.2016 Chlazení
rozváděčů není levnou záležitostí. Navíc čím déle je chladicí
jednotka v provozu, tím vyšší provozní náklady vznikají. Všichni, kdo
chtějí vědět, zdali je výhodné kupovat nejnovější produkty, mohou nyní
použít nový kalkulátor společnosti Rittal, který spočítá energetickou
účinnost a celkové náklady na vlastnictví (TCO). Stačí čtyři kroky a
on-line nástroj rychle, pohodlně a zcela zdarma vypočítá potenciální
energetické úspory.
 18.1.2016 Koncept
EPLAN Experience byl poprvé představen
mezinárodní odborné veřejnosti na veletrhu SPS IPC Drives v listopadu
2014. Osm definovaných klíčových oblastí od IT infrastruktury až po
integraci procesů sleduje jediný cíl: podpořit zákazníka, aby
projektoval efektivněji. Zkušenosti z prvního roku potvrzují úspěšný
rozvoj tohoto konceptu.
 18.9.2015 YuMi® je
první průmyslový robot se dvěma pažemi, který dokáže skutečně bezpečně
spolupracovat s člověkem. V září 2015, rok po jeho prvním oficiálním
představení a půl roku po jeho uvedení na komerční trh, se s tímto
unikátním zařízením od společnosti ABB seznámila také česká veřejnost
na Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně. Mezi návštěvníky byli i
zástupci naší redakce.
 4.8.2015
Průmyslové výrobní procesy čelí v posledních letech
několika významným výzvám: Konkurenční síly tlačí na nákladovou
efektivnost výrobního procesu a zároveň vedou k potřebě tento výrobní
proces co nejvíce přizpůsobit konkrétním požadavkům zákazníků. Na pomoc dodavatelům výrobních linek v této situaci
přicházejí specializované firmy, jejichž posláním je zajištění
konektivity mezi stroji a zařízeními.
 15.4.2015
Pro průzkum areálu havarované japonské jaderné
elektrárny Fukushima Daiichi, patřící společnosti Tokyo Electric Power
Company (Tepco), jsou ve velké míře využívány specializované průmyslové
roboty, o nichž jsme se na našem portále zmiňovali například v
souvislosti s robotem MEISTeR. V
první polovině dubna 2015 začal jiný takovýto robot zkoumat vnitřek
kontainmentové nádoby v bloku 1 této elektrárny.
|
