Aktuální vydání

celé číslo

11

2017

PLC, průmyslové počítače, operátorské panely, I/O moduly

celé číslo

Objektivnější než lidský sluch

Ověřování strojů a produktů podle jejich akustických signálů patří v průmyslové výrobě stále ještě spíše k okrajovým metodám. Odborníci z Fraunhoferovy společnosti představili na mezinárodním veletrhu Hannover Messe 2017 nový kognitivní systém, který dokáže rozpoznat nepatřičné zvuky a tak upozornit na případnou závadu ve strojním zařízení objektivněji než lidské ucho. Nová metoda prokazuje v praxi až 99% úspěšnost. 

Při průmyslové výrobě je důležité, aby stroje správně fungovaly a výrobky nevykazovaly žádné vady. Výrobní proces je proto zpravidla spojitě sledován. Na sledování se podílejí nejenom lidé, ale rovněž stále větší počet snímačů, kamer i speciálního hardwaru a softwaru. Automatizované zkoušení strojů se většinou orientuje na vizuální nebo fyzikální kritéria. Jenom člověk používá zcela přirozeně také svoje uši: když zní něco neobvykle, z bezpečnostních důvodů stroj raději vypne. Problém je v tom, že každý člověk vnímá hluky a zvuky jinak. Jeho zjištění jsou proto spíše odrazem subjektivních pocitů při zvýšené náchylnosti k chybám. 

Kognitivní akustický měřicí systém

Fraunhoferův ústav pro digitální mediální techniku IDMT (Institut für Digitale Medientechnologie) vyvíjí kognitivní systémy, které dokážou rozborem akustických signálů přesně rozpoznat vady zařízení. Základem nové metody je účelné spojení inteligentní akustické měřicí techniky, metod analýzy signálu a strojového učení a flexibilního ukládání dat v zabezpečeném datovém úložišti. „Integrujeme inteligenci lidského sluchu do oboru průmyslové kontroly stavu strojů, popř. do automatizovaných systémů pro zkoušky a ověřování stavu složitých výrobních zařízení,“ vysvětluje Dr. Steffen Holly z úseku Industrial Media Applications Frauenhoferova ústavu IDMT. Při správném „zaškolení“ mohou kognitivní systémy „vnímat“ a rozpoznat zvuky objektivněji než lidský sluch, protože místo dvou uší jich mají obrazně řečeno mnohonásobně víc. V rámci prvních pilotních projektů realizovaných v průmyslových podnicích se při použití nové metody podařilo čistě akusticky odhalit až 99 % existujících vad.

Při zavádění metody odborníci identifikují možné zdroje a analyzují příčiny hluku, vytvářejí hlukový model prostředí a podle něj umísťují a zaměřují své mikrofony. „Ideální je napodobit lidské ucho, které přijímá zvuky přenášené vzduchem,“ vysvětluje Dr. Holly. Rušivé zvuky jako hlasy lidí nebo hluk kolem jedoucího vysokozdvižného vozíku systém ze sejmutého akustického signálu vyloučí. Při použití umělých neuronových sítí pak odborníci vyvíjejí krok za krokem algoritmy schopné chyby rozpoznat podle vydávaného zvuku vady zařízení. „Čím je akustický signál čistší, tím lépe kognitivní systém rozpozná odchylky od normálu,“ zdůrazňuje Dr. Holly. Metoda je natolik citlivá, že ukazuje i nuance v charakteru a závažnosti chyby. Konkrétně lze uvést příklad z automobilové výroby (obr. 1). V moderních autosedačkách je vestavěno mnoho jednotlivých elektromotorů, umožňujících řidičům sedačku individuál­ně nastavovat podle jejich potřeby. Způsob zástavby motorů je u jednotlivých sedaček odlišný, zvuky vydávané motory jsou různé a navíc jsou motory umístěny na různých místech. „V pilotním projektu realizovaném u konkrétního výrobce automobilového příslušenství odhalila naše metoda akustického sledování motorů dokonale všechny zdroje závad,“ říká Dr. Holly. 

Variabilní a bezpečnější ukládání dat v cloudu

Kybernetickou bezpečnost zachycených akustických signálů zajišťují odborníci Fraunhoferova ústavu použitím certifikovaného uživatelského oprávnění a správy identit. Například jsou vzájemně odděleny reálné a virtuální identity, takže při vyhodnocování dat různými osobami nelze porušit příslušná uživatelská oprávnění. Stroje a zkušební systémy jsou ve výrobní lince většinou pevně vestavěny, pročež jsou soubory s jejich akustickými údaji ukládány do zabezpečeného datového úložiště v cloudu. „Můžeme tak velmi pružně reagovat na změny ve výrobním procesu a náš kognitivní akustický systém příslušně přizpůsobit,“ zdůrazňuje Dr. Holly další výhodu nového akustického měřicího systému. Další podrobnosti lze nalézt na stránce https://www.fraunhofer.de/de/presse/ presseinformationen/2017/april/objektiver-als.

[Objektiver als das menschliche Gehör. Pressemit­teilung des Fraunhofer IDMT, 3. 4. 2017.] 

Ing. Karel Kabeš

Obr. 1. Metodu automatizované analýzy kvality na bázi akustického měření nabízí Fraunhoferův ústav IDMT např. pro ověřování motorů nastavujících polohu komponent autosedaček (foto: Fraunhofer IDMT)