從歷史的觀點(diǎn)來看，馬達(dá)（Motor）是一個(gè)古老的技術(shù)，它問世已有數(shù)百年，即便從湯瑪斯·戴文波特（Thomas Davenport）首創(chuàng)馬達(dá)應(yīng)用算起，至今也有180多年的時(shí)間；若從應(yīng)用面來看，則馬達(dá)是世界最重要的元件之一，當(dāng)今人類的食衣住行都與它息息相關(guān)，幾乎是沒它不行的地步。而且不只如此，它更扮演著驅(qū)動(dòng)未來數(shù)位世界發(fā)展的關(guān)鍵角色。

作為「機(jī)械之母」，馬達(dá)幾乎是所有機(jī)具設(shè)備的主要?jiǎng)恿碓矗虼怂倪\(yùn)行效率、健康狀態(tài)、以及使用壽命的長短，都嚴(yán)重關(guān)係著產(chǎn)能效率的高或低。而這個(gè)需求隨著電動(dòng)車與智慧製造趨勢的興起，更顯得至關(guān)重要。也因此，即時(shí)地測知馬達(dá)和相關(guān)傳動(dòng)元件，如減速機(jī)和軸承等的狀態(tài)，是現(xiàn)代生產(chǎn)製造管理系統(tǒng)不可或缺的項(xiàng)目之一。

五個(gè)導(dǎo)入預(yù)測性維護(hù)的優(yōu)勢

從工廠營運(yùn)的角度來看，預(yù)測性維護(hù)主要的目標(biāo)就是防止發(fā)生故障，以避免可能影響公司的生產(chǎn)計(jì)劃和不必要的停機(jī)時(shí)間。

但是從馬達(dá)及相關(guān)元件（包括控制器、減速機(jī)、軸承等）的觀點(diǎn)來說，預(yù)測性維護(hù)最重要的就是提升其安全性，除了避免機(jī)具故障停機(jī)外，讓製造現(xiàn)場更加安全也是很重要的考量。

圖1 : 透過安裝在內(nèi)部和外部的各式控制器與感測器，運(yùn)營者就可以遠(yuǎn)端或以其他方式監(jiān)控關(guān)鍵馬達(dá)的運(yùn)行狀況。

以下是五個(gè)預(yù)測性維護(hù)對馬達(dá)和傳動(dòng)設(shè)備很重要的優(yōu)勢：

1.延長壽命，優(yōu)化成本優(yōu)勢

透過使用預(yù)測性維護(hù)可以減少企業(yè)的支出，這些程序除了可以盡快排除故障外，還可以延長馬達(dá)的使用壽命。因?yàn)楦鶕?jù)研究，因?yàn)楣收纤苌耐C(jī)和修復(fù)所花費(fèi)的時(shí)間，是成本最高的因素。所以企業(yè)的經(jīng)營層級若實(shí)施預(yù)測性維護(hù)，將有助於其優(yōu)化整體的生產(chǎn)成本。

2.減少停機(jī)時(shí)間

在故障發(fā)生之前就進(jìn)行預(yù)防，是預(yù)測性維護(hù)的主要功能，因?yàn)樗梢杂行p少設(shè)備故障引起的停機(jī)時(shí)間。這對馬達(dá)和傳動(dòng)設(shè)備也同樣如此。

3.更清楚機(jī)器的工作情況

預(yù)測性維護(hù)包括在工作期間檢測馬達(dá)在滿載情況下的工作狀況，以及在有效溫度和濕度條件下的運(yùn)作情形。相較於傳統(tǒng)都是在固定條件下的測試，預(yù)測性維護(hù)可以取得更貼近真實(shí)情境的數(shù)據(jù)資料。

4.獲得更好的技術(shù)支援

要實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)，很重要的方法就是導(dǎo)入感測器技術(shù)。透過安裝在內(nèi)部和外部的各式控制器與感測器，再經(jīng)由網(wǎng)路技術(shù)整合監(jiān)測平臺(tái)，運(yùn)營者就可以遠(yuǎn)端或以其他方式監(jiān)控關(guān)鍵馬達(dá)的運(yùn)行狀況。也可以使用行動(dòng)式儀器快速把馬達(dá)與控制面板上的控制單元相連，藉此讓廠房設(shè)備得到更好的技術(shù)支援。

5.鼓勵(lì)積極進(jìn)取的員工

機(jī)具畢竟只是硬體設(shè)備，人永遠(yuǎn)都是最後的焦點(diǎn)所在，進(jìn)一步提高工作人員的涉入感，對於營運(yùn)百利而無一害。所以當(dāng)導(dǎo)入預(yù)測性維護(hù)的新工作模式後，工作人員將更加主動(dòng)地預(yù)防馬達(dá)等相關(guān)設(shè)備的故障，同時(shí)也會(huì)取代傳統(tǒng)等待設(shè)備故障的心態(tài)。

馬達(dá)的預(yù)測性維護(hù)分析方法

結(jié)合感測器與數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，是達(dá)成馬達(dá)預(yù)測性維護(hù)的主要方式，目前約有兩種類型的分析技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)：

方法一：振動(dòng)分析

振動(dòng)分析主要是用於旋轉(zhuǎn)設(shè)備，馬達(dá)也同樣適用。由於馬達(dá)也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)頻率和訊號，只要連接精密的震動(dòng)感測器後，就可以進(jìn)行振動(dòng)模式訊號的識(shí)別，藉此得知馬達(dá)中是否存在任何不平衡、中心位移、鬆動(dòng)或軸承故障的情況。

方法二：紅外線分析

圖2 : 振動(dòng)分析主要是用於旋轉(zhuǎn)設(shè)備，馬達(dá)也同樣適用。圖為泓格的震動(dòng)量測方案。

馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生熱，而這也成為能分析馬達(dá)健康狀態(tài)的資訊。紅外線成像就是基於此原理的預(yù)測性維護(hù)技術(shù)，它允許人員可以測量馬達(dá)的溫度。而溫度分析有助於揭示與軸承故障、氣流、絕緣故障、電壓不平衡或者軸心未對準(zhǔn)等問題。

減速機(jī)與相關(guān)傳動(dòng)元件的維護(hù)也至關(guān)重要

至於減速機(jī)和相關(guān)的軸承等機(jī)械元件，也與馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)息息相關(guān)，因?yàn)轳R達(dá)幾乎不可能獨(dú)立存在，一定要有傳動(dòng)元件的配合才可能運(yùn)作，因此對這些機(jī)構(gòu)元件採行預(yù)測性維護(hù)，也有助於提升馬達(dá)的使用壽命。

以滾動(dòng)軸承為例，它是支撐旋轉(zhuǎn)機(jī)械中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，即便是很輕微的故障和偏移，也會(huì)妨礙機(jī)械的效率，甚至在最壞的情況下，會(huì)直接損壞機(jī)械設(shè)備，並對動(dòng)力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的故障。

但是這類的機(jī)械元件其實(shí)非常難以進(jìn)行監(jiān)測，主要是因?yàn)樗旧淼男旁氡确浅５?，而又?jīng)常會(huì)因機(jī)器的整體振動(dòng)而導(dǎo)致分析上的困難，所以僅能在某些適合的頻段中應(yīng)用，它的方法就是濾除掉某些信號，藉此突顯出真正來自於軸承和減速機(jī)本身的信號。

這種稱為封波（Envelope）的技術(shù)可以進(jìn)行高頻訊號的採集，並進(jìn)行低頻連續(xù)解調(diào)以進(jìn)行分析。再結(jié)合專用的軟體與特定的失效資料庫一同分析，就可以計(jì)算和分析軸承和傳動(dòng)元件的缺陷頻率，進(jìn)而更清楚的了解磨損和潤滑情況。

圖3 : 減速機(jī)和相關(guān)的軸承等機(jī)械元件，與馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)息息相關(guān)，對這些機(jī)構(gòu)元件採行預(yù)測性維護(hù)，有助於提升馬達(dá)的使用壽命。

當(dāng)然，所有的分析與判斷的起點(diǎn)都是資料庫的建立，它是對設(shè)備及其相關(guān)元件進(jìn)行預(yù)判的基礎(chǔ)。也因此，在導(dǎo)入預(yù)防性維修的機(jī)具設(shè)備裡，所有的機(jī)卡和配件的資訊都要被明確的列出，包含它的類型、製造商、序列號、功率、速度、溫度等。而且每個(gè)測量點(diǎn)都經(jīng)過明確的標(biāo)記，如此在進(jìn)行檢測時(shí)，就可以快速的識(shí)別它，且不會(huì)引起混亂。而數(shù)據(jù)採集程序是要在機(jī)械運(yùn)作數(shù)輪之後才設(shè)定的，如此更能優(yōu)化工廠內(nèi)部的各種機(jī)具移動(dòng)。

要注意的是，每個(gè)單獨(dú)機(jī)件的基本參數(shù)都是必要取得的資訊，這些參數(shù)在診斷階段非常有用，例如：轉(zhuǎn)速參數(shù)和軸承的類型，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的各種類型物理尺寸等，這些都決定了測量的方向。而對於馬達(dá)來說，有三個(gè)重要資訊參數(shù)，它們是軸向、徑向水平和徑向垂直。至於多少數(shù)值才是警報(bào)的範(fàn)圍，設(shè)計(jì)者則可以參考ISO 10186-1的規(guī)範(fàn)，其說明了許多關(guān)於整體振動(dòng)的法規(guī)。

結(jié)語

隨著智慧製造趨勢的深化，更多的機(jī)具設(shè)備都開始導(dǎo)入預(yù)測性維護(hù)的技術(shù)，而作為運(yùn)行動(dòng)力核心的馬達(dá)與傳動(dòng)系統(tǒng)，自然是關(guān)注的重點(diǎn)所在。然而，馬達(dá)與減速機(jī)等動(dòng)力系統(tǒng)，正朝向更緊密的整合的方向發(fā)展，以因應(yīng)現(xiàn)在化機(jī)具設(shè)備的多工和多元的設(shè)計(jì)需求，因此已有越來越多的方案以整合式模組的方式提供。當(dāng)此之際，電子元件廠、機(jī)械設(shè)備商，以及系統(tǒng)整合商，三方的緊密合作將是未來的趨勢，唯有如此才能真正把預(yù)防性維護(hù)的功效發(fā)揮到最大。