TWM563108U - 智慧型電力管理及自我品質管控系統 - Google Patents

Abstract

一種智慧型電力管理及自我品質管控系統，係包含有：整廠設備，前述整廠設備包括設有複數工具機，每一工具機裝設數感測器，每一工具機均裝設有單機智能控制器連結接收數感測器訊號，整廠設備並包括智慧型電力管理系統與智慧型自我品質管控系統與所有單機智能控制器連結智慧分析平台，智慧分析平台連結私有雲，以之使智慧型電力管理系統與智慧型自我品質管控系統亦具有雲端運算、機器學習、人工智慧、大數據分析能力，以之達到電力不浪費，也使電力設備不易損害，預測不良品產出率，預防不良品產出。

Description

智慧型電力管理及自我品質管控系統

本創作提供一種智慧機械感知層智慧型系統之技術領域，尤指其技術上提供一種智慧型電力管理及自我品質管控系統，其得以連結工具機、整廠、智慧型分析平台及私有雲，以達到智慧型電力管理、自我品質管控、雲端運算、機器學習、人工智慧、大數據分析能力的智慧型系統。

按，企業資源計劃系統(ERP)是指建立在資訊技術基礎上，以系統化的管理思想，為企業決策層及員工提供決策運行手段的管理平台。惟，目前台灣多數製造業者所導入之企業資源計劃系統(ERP)，大多沒有結合具有雲端運算、機器學習、人工智慧、大數據分析能力的智慧型系統。

因此，在工業4.0世代，本創作案創作出具有雲端運算、機器學習、人工智慧、大數據分析能力的智慧型電力管理及自我品質管控系統，結合於現行的製造執行系統(MES)，讓製程更具有人工智慧。使電力不浪費，也使 電力設備不易損害。另一方面，期望能預測不良品產出率，預防不良品產出。

是以，針對上述習知結構所存在之問題點，如何開發一種更具理想實用性之創新結構，實消費者所殷切企盼，亦係相關業者須努力研發突破之目標及方向。

有鑑於此，創作人本於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本創作。

本創作之主要目的在於提供一種智慧型電力管理及自我品質管控系統，其透過資料的收集再結合後續之智慧分析平台，可以分析出的狀況與目標包含：基於電力使用不正確易使電力浪費，也易使電力設備損壞，智慧型電力管理系統主要在預測電力使用最佳模式，使電力不浪費，也使電力設備不易損壞。智慧型自我品質管控系統主要功能在自動品質管控，自動找出製成品不良的地方，預測不良品產出率，預防不良品產出。本創作係利用龐大的時間將單一生產線的所有工具機進行電力監控智能化，並將所有資訊上傳私有雲以利大數據分析與智慧型電力管理系統使用。

為達上述目的，本創作提供一種智慧型電力管理及自我品質管控系統，係包含有：整廠設備，前述整廠 設備包括設有複數工具機，每一工具機裝設數感測器，每一工具機均裝設有單機智能控制器連結接收數感測器訊號，整廠設備並包括智慧型電力管理系統與智慧型自我品質管控系統與所有單機智能控制器連結智慧分析平台，智慧分析平台連結私有雲，以之使智慧型電力管理系統與智慧型自我品質管控系統亦具有雲端運算、機器學習、人工智慧、大數據分析能力，以之達到電力不浪費，也使電力設備不易損害，預測不良品產出率，預防不良品產出。

有關本創作所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明於後，相信本創作上述之目的、構造及特徵，當可由之得一深入而具體的瞭解。

10‧‧‧整廠設備

11‧‧‧工具機

12‧‧‧感測器

13‧‧‧單機智能控制器

14‧‧‧智能電表

20‧‧‧智慧型電力管理系統

30‧‧‧智慧型自我品質管控系統

40‧‧‧智慧分析平台

50‧‧‧私有雲

51‧‧‧雲端運算

52‧‧‧機器學習

53‧‧‧人工智慧

54‧‧‧大數據分析

第一圖係本創作其一實施例之系統圖。

本創作係提供一種智慧型電力管理及自我品質管控系統之設計者。

為使 貴審查委員對本創作之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，茲配合實施方式及圖式詳述如後：

參閱第一圖所示，本創作提供一種智慧型電力 管理及自我品質管控系統，係包含有： 一整廠設備10，前述整廠設備10包括設有複數工具機11，每一前述工具機11裝設數感測器12，每一前述工具機11均裝設有單機智能控制器13連結接收前述數感測器12訊號，前述整廠設備10並包括一智慧型電力管理系統20與一智慧型自我品質管控系統30，前述智慧型電力管理系統20及前述智慧型自我品質管控系統30與所有前述單機智能控制器13連結一智慧分析平台40，前述智慧分析平台40連結一私有雲50，藉由前述私有雲50及前述智慧分析平台40之雲端運算51、機器學習52、人工智慧53、大數據分析54能力，使前述智慧型電力管理系統20與前述智慧型自我品質管控系統30亦具有雲端運算51、機器學習52、人工智慧53、大數據分析54能力，以之可達到電力不浪費，也使電力設備不易損害，預測不良品產出率，預防不良品產出。

所述之智慧型電力管理及自我品質管控系統，其中前述智慧型電力管理系統20與前述工具機11的製程間並可裝設有數智能電表14，以前述數智能電表14收集用電相關資料，提供前述智慧型電力管理系統20，以預測電力使用最佳模式，使電力不浪費，也使電力設備不易損壞。

所述之智慧型電力管理及自我品質管控系統，其中前述智慧型電力管理及自我品質管控系統可以導入企 業資源計劃系統(ERP)，結合於現行之製造執行系統(MES)。

所述之智慧型電力管理及自我品質管控系統，其中前述單機智能控制器13具有分析處理其一前述工具機11之相關數據的能力，並得將所需獲知的結果上傳至前述智慧分析平台40及前述私有雲50進行存取，得以大幅減低前述私有雲50雲端數據存量，亦能精準掌控前述整廠設備10實際運作情形。

所述之智慧型電力管理及自我品質管控系統，其中複數前述感測器12載有變異檢定的預警模型，且具共同通訊界面，整合在通訊協議閘道器(Modbus Gateway)架構下檢測資料，經分配演算後作變異差異檢定，以達穩定度預警管控能力。

所述之智慧型電力管理及自我品質管控系統，其中前述大數據分析54包括：學習數據並融合，找出最佳模型進行預測、調整或控制即將發生的失效狀態，減除失效發生的機率，達到預防性監測系統健康狀態的目標；為具有多種機器學習模型功能的大數據分析流程，其可細分為數據型式確認、訊號處理、訓練數據、模型學習、進行預測、結果評分、執行決策，並藉由模型優化提高預測的精準度。

所述之智慧型電力管理及自我品質管控系統， 其中前述智慧型電力管理及自我品質管控系統的人機介面與使用者通訊方式，或資料收集與訊號取用的方式，可為以ODBC存取SQL/MySQL即時資料庫；或以文字檔存取運轉即時文件資料；或以OPC/DDE連結方式提供即時資料交換。

所述之智慧型電力管理及自我品質管控系統，其中前述智慧型電力管理及自我品質管控系統可載入於電子業、機械業、化工業、家電業、農業或工業之電腦內。

目前台灣多數製造業者所導入之ERP(企業資源計劃)系統，大多沒有結合具有雲端運算、機器學習、人工智慧、大數據分析能力的智慧型系統。因此，在工業4.0世代下，本創作研發二個具有雲端運算、機器學習、人工智慧、大數據分析能力的智慧型系統，結合於現行之製造執行系統(MES)，讓製程更具有人工智慧。使電力不浪費，也使電力設備不易損害。另一方面，期望能預測不良品產出率，預防不良品產出。本創作為二個以上具有雲端運算、機器學習、人工智慧、大數據分析能力的智慧型系統，結合於現行之製造執行系統(MES)，讓製程更具有人工智慧。其一為智慧型電力管理系統20，基於電力使用不正確易使電力浪費，也易使電力設備損壞，智慧型電力管理系統20主要在一製程中裝設智能電表14，以收集用電相關資料，再應用智慧型電力管理系統20，以預測電力使用 最佳模式，使電力不浪費，也使電力設備不易損壞。其二為智慧型自我品質管控系統30，智慧型自我品質管控系統30主要在一製程中記錄生產與品質相關資料，再應用智慧型自我品質管控系統30，自動品質管控，自動找出製成品不良的地方，以預測不良品產出率，預防不良品產出。本創作主要可應用在製造業者所導入之企業資源計劃系統(ERP)，結合於現行之製造執行系統(MES)。例如：電子業、機械業、化工業、家電業、農業、工業等中各式樣的電腦。

本創作所屬層面屬於製造端的加工設備工具機11機台電力管理與品質狀態監控，相較於其他大廠，本創作雖不能面面俱到，卻是以影響稼動率最高的品質管控的層面切入，以影響最大的因子為首，快速改善廠區整廠設備10稼動率。另外，再探討預測電力使用最佳模式，使電力不浪費，也使電力設備不易損害，間接降低因為工具機11機台狀態不穩定所造成的不良品率提升，故電力管理與品質管控是一體兩面的議題。

本創作屬於智慧機械中感知層的應用，其工作項目為：私有雲50雲端運算智慧型電力管理系統20與智慧型自我品質管控系統30，藉由各工具機11的感測器12監控為基礎，向上拓展成全廠區整廠設備10之電力與品質監控，並將監控結果傳送至智慧分析平台40，並結合所建立 之私有雲50，使用大數據分析54知曉整廠設備10及整個廠區相關資訊。

本創作透過資料的收集再結合後續之智慧分析平台40，可以分析出的狀況與目標包含：智慧型電力管理系統20：基於電力使用不正確易使電力浪費，也易使電力設備損害，智慧型電力管理系統20主要在預測電力使用最佳模式，使電力不浪費，也使電力設備不易損害。智慧型自我品質管控系統30：智慧型自我品質管控系統30主要功能在自動品質管控，自動找出製成品不良的地方，預測不良品產出率，預防不良品產出。本創作係利用龐大的時間將單一生產線的所有工具機11進行電力監控智能化，並將所有資訊上傳私有雲50雲端以利大數據分析54與智慧型電力管理系統20使用。

由其上述可知，本創作之智慧型電力管理及自我品質管控系統，確為業界首見而符合新型專利之新穎性要件者，而其全面性之創新設計，符合新型專利之進步性要件，而其得以連結工具機、整廠、智慧型分析平台及私有雲，以達到智慧型電力管理、自我品質管控、雲端運算、機器學習、人工智慧、大數據分析能力的智慧型系統，符合較佳之產業利用性者。

前文係針對本創作之較佳實施例為本創作之技術特徵進行具體之說明；惟，熟悉此項技術之人士當可在 不脫離本創作之精神與原則下對本創作進行變更與修改，而該等變更與修改，皆應涵蓋於如下申請專利範圍所界定之範疇中。

綜上所述，本創作係提供一種智慧型電力管理及自我品質管控系統，其確已達到本創作之所有目的，另其組合結構之空間型態未見於同類產品，亦未曾公開於申請前，已符合專利法之規定，爰依法提出申請。

Claims (8)

1. 一種智慧型電力管理及自我品質管控系統，包括：整廠設備，前述整廠設備包括設有複數工具機，每一前述工具機裝設數感測器，每一前述工具機均裝設有單機智能控制器連結接收前述數感測器訊號，前述整廠設備並包括一智慧型電力管理系統與一智慧型自我品質管控系統，前述智慧型電力管理系統及前述智慧型自我品質管控系統與所有前述單機智能控制器連結一智慧分析平台，前述智慧分析平台連結一私有雲，藉由前述私有雲及前述智慧分析平台之雲端運算、機器學習、人工智慧、大數據分析能力，使前述智慧型電力管理系統與前述智慧型自我品質管控系統亦具有雲端運算、機器學習、人工智慧、大數據分析能力，以之可達到電力不浪費，也使電力設備不易損害，預測不良品產出率，預防不良品產出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型電力管理及自我品質管控系統，其中前述智慧型電力管理系統與前述工具機的製程間並可裝設有數智能電表，以前述數智能電表收集用電相關資料，提供前述智慧型電力管理系統，以預測電力使用最佳模式，使電力不浪費，也使電力設備不易損壞。
3. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型電力管理及自我品質管控系統，其中前述智慧型電力管理及自我品質管 控系統可以導入企業資源計劃系統(ERP)，結合於現行之製造執行系統(MES)。
4. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型電力管理及自我品質管控系統，其中前述單機智能控制器具有分析處理其一前述工具機之相關數據的能力，並得將所需獲知的結果上傳至前述智慧分析平台及前述私有雲進行存取，得以大幅減低前述私有雲雲端數據存量，亦能精準掌控前述整廠設備實際運作情形。
5. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型電力管理及自我品質管控系統，其中複數前述感測器載有變異檢定的預警模型，且具共同通訊界面，整合在通訊協議閘道器(Modbus Gateway)架構下檢測資料，經分配演算後作變異差異檢定，以達穩定度預警管控能力。
6. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型電力管理及自我品質管控系統，其中前述大數據分析包括：學習數據並融合，找出最佳模型進行預測、調整或控制即將發生的失效狀態，減除失效發生的機率，達到預防性監測系統健康狀態的目標；為具有多種機器學習模型功能的大數據分析流程，其可細分為數據型式確認、訊號處理、訓練數據、模型學習、進行預測、結果評分、執行決策，並藉由模型優化提高預測的精準度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型電力管理及自 我品質管控系統，其中前述智慧型電力管理及自我品質管控系統的人機介面與使用者通訊方式，或資料收集與訊號取用的方式，可為以ODBC存取SQL/MySQL即時資料庫；或以文字檔存取運轉即時文件資料；或以OPC/DDE連結方式提供即時資料交換。
8. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型電力管理及自我品質管控系統，其中前述智慧型電力管理及自我品質管控系統可載入於電子業、機械業、化工業、家電業、農業或工業之電腦內。