美國 Kraft 食品公司 使用圖形化的系統設計，針對簡易 Mac 與咖啡包裝產線，進行智慧型機器的錯誤偵測與分析
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Author(s):
Alok Sarwal - Handeportal Systems
Industry:
Consumer Goods, Industrial Controls/ Devices/ Systems, Imaging Equipment, Food/Beverage
Products:
Real-Time Module, LabVIEW, PXI/CompactPCI
The Challenge:
開發進階的錯誤偵測診斷與工具，以提升產線效能，並縮減設備的當機時間。
The Solution:
使用 LabVIEW 與現成的 NI 硬體元件，設計包裝機器的的診斷工具。
"由於 NI LabVIEW 可快速開發即時偵測與分析平台，因此 NI LabVIEW 圖形化系統設計環境可提供此項應用的重要元件。"
機器故障、當機，或其他妨礙效率的問題，均將影響整個生產線。依這些機器的速度，將難以找出機器問題的來源；而其他意料之外的停機情況，亦往往遭操作員所誤判，同時失去記錄問題的機會。一個問題或故障情況，極可能造成多階系統的其他問題，並發生骨牌效應；更難以找到問題來源。此外，問題可能為非常態的問題，或為累積一段時間後才發生的問題。因此極難以決定錯誤來源。
問了解決此問題，跨國的大型飲食公司，開發了製造設備遠端監控軟體 (Remote Observer of Manufacturing Equipment，ROME)，該解決方案可實際重建引起系統故障的事件。如同航空器上使用的黑盒子飛行記錄器，ROME 為支援食物與飲料機器的診斷工具。該系統使用多台相機，可整合訊號資料與視訊，並提供整合的時間戳記資料組合。
ROME 為工程師開發進階製造系統 (Advanced Manufacturing System，AMS) 方式的結果。可建立進階診斷，以減少設備效率的問題，並透過相關工具提升產線效能並縮短當機時間。ROME 提供所有必要的儀器，以收集必要的視訊、數位，與類比資料。並提供分析此資料的必備工具，以診斷出嚴重問題，如高速設備停機、速度變慢，或產線效率低落。
ROME 系統包含至少 2 組高解析度的彩色視訊相機，可於每秒 30 ~ 60 幅的速度感測特定地方並擷取資料。ROME 可容納最多 265 個數位輸入通道 (選擇性的隔離 5 ~ 250 VDC/VAC 輸入電壓)。ROME 亦可容納 16 個 4 ~ 20mA 的類比訊號 (12 位元解析度)。系統具有即時時脈，且不具有輸出通道，以將影響機器控制系統的可能性降至最低。
一但偵測到數位觸發或錯誤，高速影像擷取卡 (Frame grabber) 讓 ROME 可擷取最多 10 秒的視訊。ROME 可透過 10 秒的緩衝區，持續擷取最多 80 筆獨立的 10 秒「事件」；意指不論任何時間，均可預設儲存前 10 秒的資料。當然，ROME 可監控裝設任何類型/品牌可程式化邏輯控制器 (PLC) 的機器。初始的 ROME 系統可升級至 ROME-2。此 2 個應用均可透過 Handeportal 系統進行開發。
目前已開發 ROME-2 的原型、於實驗室中測試，並安裝於實際產線之中。此系統可持續用於多種生產線，並已成為主流的錯誤偵測與診斷工具；提升整體設備的效能。
針對此系統，我們選擇現成的 NI 硬體元件，並有約美金 $20,000 的原型系統開發預算。透過企業指定資料擷取與視覺機器的即時程式設計，原始開發已完成。由於可配置實體介面至生產線，因此針對 ROME-2 開發了客制介面。為了提供 ROME 的非侵入性機制 (noninvasive mechanism)，可於工廠控制設備的高解析度 LED，以多工方式傳輸資料擷取訊號，以偵測高速數位觸發。
最後，額外的 FireWire®硬碟，將支援可熱插拔的儲存資源，以達錯誤觸發的多個序列，並針對廠房設備到熱插拔的磁碟，均可執行資料分析與錯誤偵測。此工具的整體計畫，是為了能夠縮短當機時間，並支援可預先定義的維護作業，以省下大筆預算。
NI LabVIEW 圖形化系統設計環境，亦為此應用的關鍵要素之一；可進行即時偵測與分析平台的快速開發。由於 NI LabVIEW 可輕鬆整合多種作業系統，我們可透過 NI PXI 嵌入式控制器，於 Microsoft Windows 環境中進行原型製作，並於即時作業系統中進行佈署。來自於 NI 的 COTS 硬體為標準架構的硬體，可支援製造環境中的佈署。同時，由工程師與生產管理師所提供的技術性支援，亦可解決此應用中的特定問題。後置處理由 ROME 擷取事件的精確後置處理，將由 X86 Microsoft .NET 應用所進行；該應用是以 DataViewer 的程式為架構。其友善的 GUI 介面，透過訊號資料至事件資料緩衝，可逐步進行視訊結構分析的同步化。
可調整多種解析度，使用者並可按喜好定義訊號集，並於時間視窗中進行檢視。此應用可於特定廠房中，分配至所有分析者。當使用者利用離線分析，以了解在特定條件下機器無法執行完整產能，或於不同時間進行差異作業的原因時，使用者亦可使用線上收集功能，以比較執行最佳效能與錯誤作業的定位系統 (baseline system)。此參考架構的比較，將可有效地預測極難以發現的錯誤。
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