预测性人工智能可在电源中断时让工厂保持运作

December 17, 2018 Teresa Meek

保持连续运作是所有工厂的第一要务,对于半导体工厂而言尤其重要。即使电源短暂中断,也会导致严重的生产中断。在工厂中,瞬间的电源中断也会导致产量下降 20%

即使是在高新制造区域中,停电也会每月发生,使得每个工厂都需要配置备用发电机。一般来说,半导体工厂会使用柴油机不间断电源 (DUPS),它们会在正常运作期间储存能源,以在停电期间保持运作。

但是,DUPS 系统并不能确保万无一失。实际上,因为移动零部件多不胜数,在极端工厂条件下,DUPS 系统并不是百分之百可靠。计划外柴油发电机停机与意外电源中断同时发生的情况司空见惯。

半导体生产系统非常复杂,因而一旦停止,重新启动并非易事。生产线一旦停下来,工厂可能需要长达几天的时间才能恢复正常,造成严重损失。

例如,电源中断关闭了工厂的净化空气系统。根据停电的时间长短和在产芯片的类型,可能造成无可挽回的产品损坏。即使在半导体没有被毁的情况下,产品延迟也可能导致客户中断合同以及罚款。

避免关闭

很明显,让柴油发电机保持正常工作非常重要,但是它们是复杂的机械系统,维护并不容易。因为半导体制造流程用电量需求巨大,需要 DUPS 系统的工厂可能需要 10 台、20 台甚至更多柴油发电机。

工厂之所以依赖于人工检查停机风险,是因为他们通常不能发现可付诸行动的问题数据。例如,电流读数可能预示出问题了,但是它不能指出是 DUPS 的哪个零部件出了问题。更糟糕的是,到电源使用受影响之时,系统已经出现严重损坏,即将崩溃了。

一些工厂定期运用便携式诊断设备来测试 DUPS,但是如果在两次测试之间出现问题,他们无从得知。 在另一方面,虽然便携式设备可能检测出严重的问题,但是传感器限制也会导致无法检测出零部件的不明显的不平衡或磨损。 在没有 DUPS 问题事先警告的情况下,工厂只能在灾难性的崩溃马上就要发生或已经发生之后才能进行维修。

使用分析以进行预测性维护

面向 DUPS 的 NEXCOM 预测性诊断维护 (PDM) 系统可实现在突然电源中断期间不间断生产。PDM 解决方案以非侵入方式持续监测 DUPS 系统中的每个单元。通过使用振动分析,该系统可以检测出 85% 的电源问题,避免它们造成损坏或导致故障。

DUPS 系统中的每个单元都连接到一套加速度计和轴承座,以收集垂直和水平振动频率。

振动传感器通过指示器面板解释输入以显示实时状态。最后,如图 1 中所示,NEXCOM SCADA 站通过实时存储、分析和显示数据的不同阵列,完成整个 DUPS 系统的 PDM 解决方案。

图 1. NEXCOM 的 PDM 系统检测 DUPS 振动频率。

“我们的系统可以在设备仍然正常运作时,尽早识别特定损坏。例如,我们不但可以显示轴承存在损坏,而且可以显示是轴承的那个零部件存在损坏,” NEXCOM Intelligent Systems 副总裁 David Lee 说道,“这给工厂管理人员两个月甚至更长时间订购新的零部件。并且可以提前计划维修。”

远程监控功能可以发现异常的轴承行为,防止会危及电源的损坏发生。工厂管理人员可以设置警报,使他们能够知道何时需要维护,消除了人工检查的需要。

机器诊断的信息处理在边缘(在工厂中)进行,以尽快向管理人员通知问题。检测到异常时,会将警报发送到控制室或管理人员的移动应用程序。管理人员了解哪个零部件异常或开始磨损,虽然可能还要过几个月才会发生故障。

这给管理人员充裕的时间来提前订购更换零部件。他们可以在生产计划相对宽松的时间安排安装,使得在维修期间中断的风险较低。

“借助 DUPS PDM 系统,一家客户能够将他们的与电源中断相关的停机时间降低到几乎为零,” Lee 说。

NEXCOM 的 PDM 系统提供图形用户界面来显示大量数据的分析和代表的含义。它可提供值和趋势的实时可见性,还提供设置在特定值范围内触发的条件式警告的选项。英特尔® 处理器实现高性能图形处理以分析丰富的历史数据,如图 2 中所示。

图 2. NEXCOM 的 PDM 系统会收集数据,以在边缘和在云中进行实时分析。

管理人员可以在用户友好的可视界面中查看历史模式,将大量数据转变成可理解的图表和图形。研究此数据可帮助管理人员精确了解在何处设置警报。他们可避免在其他系统中常见的误报,在故障发生之前解决问题,避免成本高昂的停机时间。

改善运营和产品

数据还会发送到云,以建立设备工作的历史记录。管理人员日后可以访问这些记录,以用于预测性维护、运营成本及其它业务分析。

工厂管理人员不是使用基于云的数据的唯一人群。柴油电源供应商也使用人工智能和数据分析来寻找未来改善产品之路。

使用传感器和预测性维护来监控和维护 DUPS 系统对半导体工厂产生了颠覆性的影响,这些工厂承受不起系统发生故障带来的严重损失。确保稳定生产是他们的第一要务。借助 NEXCOM 的 PDM 系统,他们可以对柴油发电机备用电源会在需要时发动充满信心。

因为工厂管理人员意识到物联网预测性分析的优势,他们想法设法扩大 PDM 系统的使用。湿度和温度控制在半导体制造中非常关键,使得排气扇和 HVAC 系统成为诸如 NEXCOM 的 PDM 解决方案的适配应用。

作者简介

Teresa Meek

Teresa Meek is an independent writer and editor with a background in journalism (Miami Herald, Newsday) who now specializes in content marketing. She writes blog posts, case studies, white papers, video scripts, and ghosted thought leadership pieces for major brands. Her clients have included Dell, Hewlett-Packard, Microsoft, Coca-Cola, Delta, Humana, JPMorgan Chase, and many other Fortune 500 companies. She is the author of the Amazon ebook Say It With Feeling: Business Writing in the Internet Age. She would be delighted to connect with you on LinkedIn or Twitter.

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