台灣石化業龍頭台塑企業長年來積極推展數位轉型,近期投入人工智慧( AI )的技術開發與運用。在「產銷優化、品質確保、智慧保養、工安環保、降低成本」五大面向,持續深化應用,提升效益。其中,台塑公司設備保養管理負責部門,是負責製程設備完整性及可靠性,以確保製程產線穩定運轉,藉由AI技術運用提升設備可靠度,降低無預期設備故障。
無預警停機造成的影響不僅是生產損失,亦有可能衍生工安環保問題,因此石化製程對於設備完整性要求較其他產業為高,因此傳統預知保養已難在符合現況製程穩定性要求。
傳統上保養策略為定期保養、預防保養、預知檢測等保養策略,隨者科技發展製程設備相對複雜且專業,且每位保養人員負責設備機種與廠牌繁多,傳統保養策略已無法符合保養作業需求,台塑近年來逐步導入設備智慧監診系統,以感應器收取機台運轉資訊,並結合專家知識、修繕履歷建立 AI 模型,已實踐設備極早期預警功能,在設備進入劣化狀態之際,提前發出預警,以降低非預期停機維修的損失。
AI 模型的維運難題
台塑公司的設備智慧監診系統,主要由資訊部門協助開發,設備管理部門使用。在多年運行後發現,發現AI 模型在長期使用之後,預測效果不如預期發生資料飄移(Data drift)現象,也就是在設備狀態改變,可能是因設備逢大週期整修零件大幅汰換後,其設備表徵(震動、溫度、壓力)呈現改變,往往會跟先前的資料分布不一樣。此時正在線上使用的 AI 模型泛用性隨之變差。
每當模型表現衰退時,會需要資訊人員協助重新訓練模型(Model retrain)。面對製程大量設備,每台機器就需要建立一個模型,AI模型適當調校即為一大問題;再者,每台設備的情況各自不同,若有特殊停機或是維修的事件,在建立模型時需要特別額外做資料處理,如果不是對機台的狀況非常熟悉的人,會需要大量的跨部門溝通協作。
Tukey 降低 AI 模型建置門檻,大幅縮短模型開發的時間
2021年6月,台塑導入由 Chimes AI 詠鋐智能所開發的 No-Code 平台 Tukey,讓最熟悉機台狀況,但沒有程式開發能力的設備保養工程師自行建置模型。
在過往,當模型的表現衰退時,需要由保養部門委託資訊部門重新訓練模型,由雙方所建立的工作小組共同協作,建立一個模型需要花費六個月的時間。
在導入 Tukey 之後,模型再訓練的工作由各保養廠的維修專員自行執行,在短短三個月之內,已經建置並上線 400 多個模型,大幅縮短模型開發的時間。
Tukey 提供跨組織的溝通橋樑,提升 AI 模型準確率
台塑主管提到,由於設備工程師是負責設備維運人員,最熟悉自己負責的機台狀況。相較於過往,由資訊人員協助所建立的模型,在資料清洗的步驟上,更能考量設備穩定操作各項因素各項設備特徵呈現,更能建立符合設備診斷AI模型。體現資料科學的名言:資料決定模型 表現上限,演算法逼近上限。
過往在資料清理步驟,多是設備人員跟由資訊人員溝通後,以 Python 撰寫程式碼,做客製化的清理。Tukey 可紀錄下每個資料清理的步驟,協助跨部門溝通時,有共同的對話基礎。在導入 Tukey 的三個月內,提升 AI 模型準確率達 5%,有效提升生產線的穩定度。
台塑集團AI 佈局逐漸成形,台塑導入 No-Code AI 工具,拉近 AI 與第一線設備工程師的距離,提升工作效率。未來,台塑也期望將這一套工作流程拓展到海外工廠,擴展 AI 佈局,降低維護成本並提升工廠工作安全。