C.湯棨富|研究作品CHIEF / ENGINEERING RESEARCH
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研究全貌 → 系統設計 → 展示與驗證16 章完整展開 · 向下閱讀 ↓
DRY VACUUM PUMP / RESEARCH MODULE
2026 研究設計與驗證規劃

讓異常有跡可循。
讓判斷回到工況。

乾式真空泵的跨工況多模態異常預警模組
整合震動、電流與溫度,建立可追溯的設備維護輔助設計。不把正常負載切換,誤認為故障。

製作人:湯棨富 · 尚未完成機台實測
乾式真空泵感測設計示意 非實機照片。兩路震動、單相電流、表面與環境溫度,訊號送入同步DAQ,再由邊緣裝置分析。 震動 / 泵體 震動 / 馬達側 單相電流 表面溫度 環境溫度 → 低速轉換器 SENSOR LAYOUT / DESIGN STUDY DAQ → EDGE
依原稿重繪之設計示意 · 非實機照片
3 種物理模態震動/電流/溫度
C1 · C2 · C3規劃工況,區間待預試
6 個月相對月份,非完成紀錄
研究問題 / 01

訊號改變,
不一定代表設備故障。

以震動、電流與溫度共同觀察乾式真空泵,並將製程階段、轉速及壓力納入判斷背景。研究規劃由邊緣端分析、保留離線預警,再將摘要送至儀表板;目前為完整設計與驗證提案,尚非實測成果。

壓力、轉速與製程階段作為背景;先確認資料可信,再衡量它偏離哪一個正常基準。

從這裡開始

本章重點

  • 多模態是三種物理訊號的聯合判讀;製程階段、轉速及壓力提供工況背景,不直接充當故障標籤。
  • 資料擷取與特徵分析放在邊緣端,透過MQTT傳送健康摘要;設計要求斷線時仍保留本地預警能力。
  • 研究希望減少正常負載切換造成的單一門檻誤報,但辨識成效與維護價值都必須經獨立測試,不能由設計圖推定。
感測主軸
震動 × 電流 × 溫度設計參數
判斷背景
製程階段・轉速・壓力設計參數
研究狀態
設計規劃,成效待驗證目前階段

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

半導體製程需要穩定的真空環境,乾式真空泵若突然停機,可能造成製程中斷、晶圓損失與維修負擔。[1]為了讓設備異常能提早被注意,我們規劃製作「乾式真空泵的跨工況多模態異常預警模組」,整合震動、電流與溫度感測資料,並以製程階段、轉速及壓力作為判斷背景。系統由資料擷取模組取得訊號,再於邊緣裝置執行特徵分析與異常檢測,透過MQTT將健康狀態送至儀表板。我們希望改善單一門檻在負載切換時容易誤報的問題,並保留斷線時的本地預警能力。本說明書提出硬體配置、模型設計與驗證方法;實際偵測成效仍須經獨立測試確認,不將規劃目標視為已完成的成果。

來源 DOCX p057 · 轉存 PDF 第 4 頁 · 印刷頁 1 ↗

關鍵詞:乾式真空泵、跨工況、多模態感測、邊緣運算、異常預警。

來源 DOCX p058 · 轉存 PDF 第 4 頁 · 印刷頁 1 ↗

全文導覽|16 個連續章節

從問題到驗證

資料來源與延伸閱讀

內容依本次提供的 DOCX 編排,PDF 為 Microsoft Word 轉存版本。產品規格、設計目標與成本估算均不代表實測成果。下列連結只會定位本頁,繼續往下滑也可閱讀。

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研究背景|停機風險與正常切換

為什麼要讓預警理解工況

真空泵雖不直接加工晶圓,仍影響製程能否持續運作。不同抽氣負載原本就會改變量測訊號,因此研究先在安全教學平台建立可重複紀錄,區分正常切換與值得追查的異常,不宣稱取代原廠保護。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • 非預期泵浦故障可能造成製程中斷、晶圓損失及維修負擔;原稿引用的廠商案例只是產業背景,不是本專題實績。
  • 抽氣負載與製程階段會同時影響震動、電流和溫度,只用單一數值門檻容易把正常操作改變誤認為故障。
  • 研究從教學平台與可重複紀錄開始,目標是提供值得追查的提醒,而非承諾預知所有故障或接管設備安全功能。
研究問題
正常切換不等於故障設計參數
起始場域
安全的教學測試平台設計參數
能力界線
不取代原廠保護研究限制

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

我們在認識半導體設備維護時,發現真空泵雖然不是直接加工晶圓的主角,卻會影響製程是否能持續進行。廠商案例也指出,非預期泵浦故障可能帶來停機、晶圓損失與額外維修支出。[1]這使我們開始思考:能否利用平時運轉的訊號,在明顯故障之前提供值得追查的提醒?不同抽氣負載與製程階段,本來就會改變震動、電流和溫度,若只看單一數值,很容易把正常切換誤認為故障。因此,我們希望將課堂中的感測、電路與程式知識結合,製作能參考工況背景的預警模組。研究先從安全的教學測試平台做起,以可重複的紀錄逐步修正問題,而不是一開始就宣稱能取代原廠保護或準確預知所有故障。

來源 DOCX p060 · 轉存 PDF 第 4 頁 · 印刷頁 1 ↗

資料來源與延伸閱讀

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課程整合|機械、電氣與資料判讀

從課程知識到可追溯的實作

三門課程把需求拆解、馬達負載理解與安全量測連成實作路徑。先完成單一感測通道,再加入多模態分析;接線、校正、程式版本與測試條件皆須留存,使設備異常、操作變化與量測故障可以分開追查。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • 專題實作先驗證單一通道,再逐步整合;保存接線圖、感測器位置、程式版本與測試條件,模型不佳時先查資料品質及標記。
  • 電工機械實習用馬達原理與負載關係解讀震動、電流和溫升,並比較感測方向、固定方式、取樣率及暖機暫態的影響。
  • 基本電學實習先在低壓環境確認供電、量程、接地和保護;機台電源側由具資格人員施工,不把市電直接接入邊緣裝置。
專題實作
需求拆解與測試紀錄設計參數
電工機械實習
馬達負載與感測轉換設計參數
基本電學實習
配線、量測與安全檢查設計參數

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

參、主題與課程之相關性或教學單元之說明

來源 DOCX p061 · 轉存 PDF 第 5 頁 · 印刷頁 2 ↗

本專題不是單純把感測器接上電腦,而是將機械運轉、電氣量測與資料判讀連成完整的學習過程。我們需要先了解乾式真空泵及驅動馬達的工作條件,再把量測到的電壓、電流與溫度轉成一致的資料格式,最後利用程式判斷訊號是否偏離正常範圍。「專題實作」協助我們建立問題分析與測試紀錄的方法;「電工機械實習」提供馬達負載、轉速與感測轉換的基礎;「基本電學實習」則支援接線、量測與安全檢查。透過三門課程的整合,我們希望學會以證據找出問題,區分真正的設備異常、操作條件改變與感測器故障,並在每次修改後重新驗證,使作品的設計理由與限制都能清楚交代。

來源 DOCX p062 · 轉存 PDF 第 5 頁 · 印刷頁 2 ↗

在專題實作課程中,我們將練習把「希望提早發現真空泵異常」轉成可以執行的工作項目,包括需求訪談、資料規格、元件選擇、程式分工與測試表設計。製作時先完成單一感測通道,再逐步加入多模態融合與儀表板,避免同時改動太多部分而找不到問題來源。我們也會保存接線圖、程式版本、感測器位置及每次測試條件,讓相同實驗可以再次進行。模型表現不佳時,先檢查資料品質與標記方式,再決定是否更換演算法。透過這樣的實作順序,我們希望培養獨立查找資料、分解問題與修正設計的能力,也學習誠實呈現未完成項目,而不是只展示看起來正常的畫面。

來源 DOCX p064 · 轉存 PDF 第 5 頁 · 印刷頁 2 ↗

電工機械實習中學到的馬達原理、轉速與負載關係,可幫助我們理解真空泵在不同操作條件下為何會出現不同訊號。本專題將課程應用延伸到感測器訊號轉換與資料擷取:利用加速度感測器觀察機械震動,以隔離式電流感測器記錄用電變化,再由溫度探頭追蹤外殼升溫。我們會比較量測方向、固定方式與取樣頻率對資料的影響,並練習將類比訊號經調理與轉換後交由微處理機分析。實作時也要辨認啟動、暖機與穩態運轉的差異,避免把正常暫態當成故障。這些練習使我們能從機械與電氣兩個角度解讀資料,而不只依賴模型給出的分數作判斷。

來源 DOCX p066 · 轉存 PDF 第 5 頁 · 印刷頁 2 ↗

基本電學實習提供本專題所需的電壓、電流、電阻與功率概念,也讓我們學習使用電表、示波器及基本配線工具。安裝前須確認供電電壓、訊號輸出範圍、接地方式與保險絲規格,避免感測器輸出超過資料擷取模組的容許值。我們會先在安全低壓環境檢查通道,再由具資格人員協助處理機台電源側的量測作業,不直接將市電接入邊緣裝置。課程中的焊接、端子壓接及導通檢查,可用來改善接觸不良與線路鬆脫問題。當資料出現跳動時,也要先量測供電與檢查屏蔽,確認不是電路雜訊。藉由這些基本功,我們希望建立先確認安全、再逐步通電與測試的習慣。

來源 DOCX p068 · 轉存 PDF 第 5 頁 · 印刷頁 2 ↗

資料來源與延伸閱讀

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研究方法|先量測,再訓練

六個月研究路徑與資料蒐集

以啟動後六個月安排概念設計、感測架設、資料蒐集、模型訓練、整合與驗證。教學泵只在原廠允許範圍內運轉,以三類工況及獨立批次建立起點;量測品質未通過時,不以AI訓練掩蓋硬體問題。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • 表1列出每月交付與檢核:需求與風險、通道架設、分批資料、凍結模型、端到端整合,最後才進入盲測及未達標整理。
  • C1為低負載或待機、C2為一般抽氣、C3為允許範圍內較高負載;不能調速的泵維持固定轉速,以合法入口負載及階段區分工況。
  • 每工況先收至少三個不同日期或獨立啟停批次,每批穩態至少30分鐘,另保留暖機及切換;這個起始量不能證明長期誤報率。
相對時程
6個月,非完成紀錄設計參數
初步工況
C1/C2/C3設計參數
初始蒐集目標
每工況≥3批;每批≥30分鐘規劃目標

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

我們規劃以六個月完成概念設計、感測架設、資料整理、模型訓練、系統整合與驗證。以下月份為啟動後的相對月份,不表示相關實驗已完成。每一階段保留檢核點;若量測品質尚未通過,就先處理硬體問題,不急著進入AI訓練。

來源 DOCX p071 · 轉存 PDF 第 6 頁 · 印刷頁 3 ↗

表格可局部橫向捲動;點選欄名排序。CSV 保留完整原稿欄位。

表 1|六個月工作時程與階段交付項目
第1月:概念設計 了解泵浦規格與維護需求;定義工況、量測點及安全界線;盤點可借用設備。 完成需求表、接線草圖與風險清單;確認僅讀取訊號,不控制泵浦。
第2月:感測器架設 製作固定座、配置DAQ與電源;完成震動、電流、溫度及工況通道測試。 留存感測器序號、校正資料、量程與安裝照片;通過連續擷取檢查。
第3月:資料蒐集 在安全負載範圍內記錄待機、穩態抽氣及切換過程;建立操作日誌。 每筆資料具批次、時間與工況標記;先劃分訓練、驗證和測試批次。
第4月:模型訓練 完成特徵程式、基準門檻、Isolation Forest及小型Autoencoder比較。 凍結前處理參數、模型與門檻版本;檢查資料洩漏與未知工況處理。
第5月:系統整合 串接邊緣推論、MQTT、資料庫、儀表板及告警紀錄;測試離線補傳。 完成端到端事件追蹤;核對資料時間、序號、通知及確認流程。
第6月:整合測試 執行盲測、跨工況比較、斷線與重啟測試;整理問題和操作說明。 產出含分母與測試條件的成效表、未達標清單、實機照片及報告。
來源 DOCX table1 · 轉存 PDF 第 6 頁 · 印刷頁 3 ↗

資料蒐集先使用未接觸有害製程氣體的教學用乾式真空泵,在原廠允許的轉速、入口流量與排氣條件內操作。初步設定三種穩態工況:C1低負載或待機、C2一般抽氣、C3允許範圍內較高負載;實際壓力與轉速區間由機台手冊和預試決定。若機型不允許調速,就固定轉速,以合法的入口負載與操作階段區分工況,不強行設定不存在的變速模式。

來源 DOCX p074 · 轉存 PDF 第 6 頁 · 印刷頁 3 ↗

每種工況規劃取得至少三個不同日期或獨立啟停的正常批次,每批穩態資料至少30分鐘,另保留完整暖機與切換段。這只是初步收集量,不足以直接證明長期誤報率;正式評估須另外累積長時間正常運轉紀錄。資料缺乏時先完成量測與規則式監看,不以少量重疊視窗包裝成大量獨立樣本。

來源 DOCX p075 · 轉存 PDF 第 7 頁 · 印刷頁 4 ↗

點選月份,追蹤階段交付

互動教學 / 僅作用於本頁

第1月:概念設計

主要工作
了解泵浦規格與維護需求;定義工況、量測點及安全界線;盤點可借用設備。
交付與檢核
完成需求表、接線草圖與風險清單;確認僅讀取訊號,不控制泵浦。
月份均為研究啟動後的相對月份。量測品質未通過時,先修正硬體,不急著進入 AI 訓練。

資料來源與延伸閱讀

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硬體配置|先確認訊號鏈相容性

八類硬體與量測安全邊界

原型以樹莓派、同步擷取模組及三類感測器建立訊號鏈,高頻資料走有線,網路只傳摘要與事件。硬體規格仍是採購前需求,須逐項確認驅動、隔離、校正與安裝安全,不能將參考型號視為已驗證配置。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • DAQ需有抗混疊、可分通道開關的IEPE激勵及可驗證的ARM64資料串流;NI USB-4431只作規格參考,不是已確認可接樹莓派的型號。
  • 震動固定於泵體及馬達剛性位置;電流只量電源側一條相線並關閉IEPE;PT100以1 Hz量外殼和環境,外殼溫度不等於軸承溫度。
  • 工況介面唯讀,不私改真空管路;DAQ採有線,MQTT依現場規範選網路,SSD與備援電源只服務監測模組,聲光指示不混接安全連鎖。
邊緣原型
Raspberry Pi 5/8 GB設計參數
DAQ最低需求
4通道同步/24位元/25.6 kS/s設計參數
震動量測規劃
兩支IEPE/10 Hz–5 kHz設計參數

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

本模組規劃採用八類硬體。高頻訊號走有線擷取,Wi-Fi只負責邊緣端與伺服器之間的摘要及事件傳輸。以下量程、頻寬與價格屬設計需求或估算;採購前仍須核對實際泵型、感測器規格及驅動相容性。

來源 DOCX p077 · 轉存 PDF 第 7 頁 · 印刷頁 4 ↗

我們選擇Raspberry Pi 5的8GB記憶體版本作為原型平台,安裝64位元Linux,負責資料接收、特徵計算、模型推論與暫存。原廠列有四核心處理器、Gigabit Ethernet及雙頻Wi-Fi,可作為本設計的介面依據。[2]DAQ接有線網路,MQTT使用核准的無線網路;模型訓練則放在開發電腦,避免擠占擷取資源。裝置加裝散熱器與風扇,監看CPU溫度、記憶體和磁碟容量。若後續大型模型超出負荷,再評估Jetson或工業電腦,不把GPU列為本次必要設備。(如圖1)

來源 DOCX p079 · 轉存 PDF 第 7 頁 · 印刷頁 4 ↗

(二) 同步資料擷取模組(DAQ)

來源 DOCX p082 · 轉存 PDF 第 7 頁 · 印刷頁 4 ↗

DAQ最低需求為四通道同步取樣、24位元轉換、每通道25.6 kS/s,並具有抗混疊濾波及可個別開關的IEPE激勵。兩通道接震動、一通道接電流電壓輸出,另一通道保留。NI USB-4431官方資料可作為同步取樣、IEPE及抗混疊功能的規格參考,但不是本案已確認可直接連接Raspberry Pi的型號。[11]原型優先借用具有乙太網路資料串流、硬體取樣計數與公開通訊文件的DAQ;須實測Linux ARM64收包、長時間穩定度及丟包回報。若找不到相容產品,改用原廠支援的x86擷取閘道,並重新核算成本,不能假定插上USB即可使用。(如圖2)

來源 DOCX p083 · 轉存 PDF 第 7 頁 · 印刷頁 4 ↗

規劃使用兩支單軸IEPE加速度感測器,分別固定在泵體與馬達側可接近的剛性量測位置,方向優先涵蓋徑向和軸向。初選條件為量程約±50 g、有效分析頻帶10 Hz至5 kHz,實際靈敏度及可用頻帶以校正單為準。固定方式以原廠允許的螺柱或專用黏著座為主,不在泵體任意鑽孔,也不以鬆動外蓋作量測基準。若改用ADXL1002等類比MEMS元件,雖然原廠列有高頻響應,仍須另做電源、偏壓與訊號調理,不能直接當成IEPE替換品。[9]不同感測器或位置需重新建立基準。(如圖3)

來源 DOCX p087 · 轉存 PDF 第 8 頁 · 印刷頁 5 ↗

電流通道採具有足夠安全額定值的隔離式霍爾感測器或量測探棒,量程依馬達銘牌及啟動電流選定,輸出經調理後落在DAQ容許範圍。原型只量測泵浦電源側的一條相線,不將整條多芯電纜一起穿入探頭;三相設備的單相量測只作負載趨勢,不代表三相不平衡或完整馬達故障診斷。由具資格人員依斷電、確認無電及復電程序施工。電流通道關閉IEPE激勵,並確認輸出端參考地和隔離條件。初步分析RMS、峰值與低頻諧波,不直接量測變頻器PWM輸出,以降低安裝風險與頻寬需求。(如圖4)

來源 DOCX p091 · 轉存 PDF 第 8 頁 · 印刷頁 5 ↗

溫度量測規劃採三線式PT100搭配合適的RTD轉換器,並以隔離式介面接入系統。至少記錄泵體外表面及周圍環境兩個溫度,取樣率設定為1 Hz。表面探頭以適當夾具固定,確認接觸與耐溫,並避開轉動件、維修開口及排氣高溫危險區。分析時同時觀察外殼溫度、相對環境溫升與一分鐘升溫趨勢,避免只用絕對值比較不同室溫。外殼溫度有熱慣性,不等同內部軸承溫度;我們會以參考溫度計做比對並保留偏差紀錄,而不把顯示的小數位數當成精度。(如圖5)

來源 DOCX p095 · 轉存 PDF 第 8 頁 · 印刷頁 5 ↗

跨工況判斷需要知道機台正在做什麼,因此規劃透過原廠允許的唯讀RS-485/Modbus或資料匯出介面,取得運轉狀態、轉速及製程階段;教學平台則由操作紀錄提供階段標記。入口壓力優先讀取既有真空計,若需加裝,須選擇適合壓力範圍和氣體相容性的量測器,且不得私自改動真空管路。工況資料附帶時間與更新週期,不把手動標籤當成即時精密訊號。若轉速無法取得,就不計算需要轉速的階次特徵;若工況資訊缺失,畫面顯示「工況不明」,不自動套用最接近的正常狀態。(如圖6)

來源 DOCX p099 · 轉存 PDF 第 9 頁 · 印刷頁 6 ↗

DAQ與邊緣裝置之間使用有線乙太網路及固定設備位址,讓高頻資料流不受Wi-Fi訊號波動直接影響。邊緣裝置再透過核准的無線基地台與伺服器交換MQTT資料,教學測試先使用隔離區域網路。安裝時檢查金屬機櫃遮蔽、訊號強度、網路延遲及重新連線時間。實際進入工廠須遵守資訊安全規範;若現場禁止無線通訊,保留MQTT協定但改走有線網路。系統不把個人手機熱點當成正式維護網路,也不將設備直接暴露在公共網際網路。(如圖7)

來源 DOCX p103 · 轉存 PDF 第 9 頁 · 印刷頁 6 ↗

邊緣裝置使用符合規格的獨立電源,DAQ與感測器依需求配置供電與保護,並設置端子標籤、接地、保險絲、屏蔽接頭及線材固定。資料存入SSD,重要設定與模型定期備份,避免只依靠記憶卡反覆寫入。可加裝小型不斷電供應設備,僅支援監測模組完成資料落盤與安全關機,不作為泵浦動力備援。外箱採可散熱且具防觸碰能力的形式,與泵體熱源保持距離;聲光指示只表達預警狀態,不與原廠急停或安全連鎖混接。(如圖8)

來源 DOCX p107 · 轉存 PDF 第 9 頁 · 印刷頁 6 ↗

原稿圖像與圖說

點選原圖可放大
FIG. 01原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定實際裝置照片與介面標註圖1、邊緣運算裝置、散熱與有線/無線介面配置(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 7 · 印刷頁 4

原圖說區塊:p081。原始預留文字:【圖片預留】預留實際選用裝置照片,標示DAQ與網路連接位置。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 02原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定DAQ照片、端子與接線示意圖2、DAQ通道分配與訊號調理接線(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 7 · 印刷頁 4

原圖說區塊:p085。原始預留文字:【圖片預留】預留實際DAQ照片及端子圖;IEPE與電流通道應分別標示。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 03原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定感測器安裝位置照片圖3、震動感測器位置、方向與固定方式(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 8 · 印刷頁 5

原圖說區塊:p089。原始預留文字:【圖片預留】預留泵體與馬達側量測點照片,附方向箭頭及位置編號。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 04原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定安全電流接線示意圖4、電流量測位置與隔離訊號路徑(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 8 · 印刷頁 5

原圖說區塊:p093。原始預留文字:【圖片預留】預留安全接線示意;不得以裸露帶電導體示範操作。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 05原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定溫度探頭照片與RTD接線圖5、PT100表面與環境量測點配置(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 8 · 印刷頁 5

原圖說區塊:p097。原始預留文字:【圖片預留】預留探頭固定照片及RTD模組接線。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 06原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定設備唯讀介面或隔離轉接器照片圖6、轉速、壓力及運轉階段的唯讀擷取介面(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 9 · 印刷頁 6

原圖說區塊:p101。原始預留文字:【圖片預留】預留既有設備接口或隔離轉接器照片,不呈現機密製程內容。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 07原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定網路連線示意圖7、有線擷取與MQTT Wi-Fi網路配置(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 9 · 印刷頁 6

原圖說區塊:p105。原始預留文字:【圖片預留】預留DAQ、邊緣端、基地台及伺服器的連線示意。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 08原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定監測箱實際配線與外觀照片圖8、監測箱內部電源、SSD與線材保護配置(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 9 · 印刷頁 6

原圖說區塊:p109。原始預留文字:【圖片預留】預留實際配線與外觀照片;標示動力與訊號線分區。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

資料來源與延伸閱讀

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軟體堆疊|擷取、分析、寫檔、傳輸

軟體分工、資料儲存與版本管理

Python串接量測、特徵分析與通訊,模型各自校準,儀表板查詢和參數修改則分開管理。伺服器保存時序摘要,本地保存波形與待傳事件;版本固定、佇列滿載紀錄及事件去重,是可重播流程的基礎。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • NumPy、SciPy與pandas處理訊號,Paho MQTT搭配Mosquitto傳輸;四個工作單元以有界佇列串接,滿載不得靜默丟棄,斷網不停止擷取。
  • Isolation Forest初始採200棵樹及負的score_samples;Autoencoder重建過去30個特徵時間點,兩者分數分開校準。圖10是比較設計與曲線示意,非已執行訓練紀錄。
  • Grafana以唯讀查詢為主,設定另走登入與權限檢查的Web表單;SQLite管理待傳清單,事件先按識別碼去重,InfluxDB補傳保留原時間與一致標籤。
程式工作單元
擷取・分析・寫檔・傳輸設計參數
主模型/比較模型
Isolation Forest/Autoencoder設計參數
分層儲存
InfluxDB OSS 2.x+SQLite+SSD設計參數

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

(一) Python資料處理與通訊程式

來源 DOCX p111 · 轉存 PDF 第 10 頁 · 印刷頁 7 ↗

Python作為主要整合語言,利用NumPy、SciPy及pandas完成單位換算、視窗切分、濾波、頻譜與特徵計算;以Paho MQTT負責通訊,伺服器端搭配Mosquitto訊息代理。程式分為擷取、分析、寫檔與傳輸四個工作單元,以有界佇列串接,任何佇列滿載都必須記錄,而不是靜默丟資料。原始資料不因網路中斷停止擷取;程式啟動時檢查設定、通道和模型版本。所有套件採測試後固定版本,保存安裝清單及操作日誌,並用離線資料回放驗證修改前後的輸出。(如圖9)

來源 DOCX p112 · 轉存 PDF 第 10 頁 · 印刷頁 7 ↗

以scikit-learn的Isolation Forest作為主模型,輸入每個時間窗的多模態特徵;此演算法以隨機切分隔離樣本,較容易被隔離的樣本具有較高異常可能性。[3]初始設定採200棵樹、固定隨機種子,分數使用負的score_samples,統一成「越大越異常」,不直接把套件預設contamination當成現場故障比例。另使用Keras建立小型一維卷積Autoencoder作比較,以過去30個特徵時間點重建輸入序列,評估重建誤差。[4][8]主模型不必等待30秒序列填滿;比較模型則在緩衝未滿時標記未就緒。兩種模型各自校準,不任意平均不同尺度的分數。(如圖10)

來源 DOCX p116 · 轉存 PDF 第 10 頁 · 印刷頁 7 ↗

(三) Grafana與參數設定Web介面

來源 DOCX p119 · 轉存 PDF 第 11 頁 · 印刷頁 8 ↗

Grafana用於設備總覽、歷史趨勢及事件查詢;其官方文件列有InfluxDB資料來源與不同查詢語言的支援。[6]我們將震動、電流、溫度、異常分數與工況標記放在共用時間軸,協助操作者比較異常發生前後的變化。Grafana以唯讀查看為主,參數修改則使用另設的Python Web表單,經登入、欄位檢查和權限驗證後建立新設定版本。這樣可避免誤以為修改儀表板變數就會同步改變邊緣模型。頁面不設啟停泵浦按鈕,僅提供告警確認、備註與資料匯出。(如圖11)

來源 DOCX p120 · 轉存 PDF 第 11 頁 · 印刷頁 8 ↗

(四) InfluxDB時序資料庫與本地暫存

來源 DOCX p123 · 轉存 PDF 第 11 頁 · 印刷頁 8 ↗

伺服器資料庫規劃選用固定版本的InfluxDB OSS 2.x,配合相容的Grafana查詢設定,不混用不同大版本的部署範例。時序資料以設備、通道、工況及時間索引,存放每秒特徵、分數與狀態;原始波形則以分段檔案存入SSD。InfluxDB以measurement、tag set和timestamp識別資料點,因此補傳必須保持原時間與一致標籤,避免覆寫不相同的量測。[7]MQTT事件先由接收程式按事件識別碼去重,再寫入紀錄;本地待傳清單另以SQLite管理,不能假定時序資料庫會自動處理所有重送情況。(如圖12)

來源 DOCX p124 · 轉存 PDF 第 11 頁 · 印刷頁 8 ↗

原稿圖像與圖說

點選原圖可放大
FIG. 09原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定程式架構圖或執行紀錄截圖圖9、Python程式模組與資料處理工作流程(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 10 · 印刷頁 7

原圖說區塊:p114。原始預留文字:【圖片預留】預留程式架構圖或執行紀錄截圖,遮蔽帳密及權杖。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

合成資料與模型比較設計示意;非訓練實測結果圖10、Isolation Forest與Autoencoder的比較設計及訓練曲線格式來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 10 · 印刷頁 7

來源圖說區塊:p118;內嵌圖片區塊:p117。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):「模型比較與訓練曲線應如何呈現」;「Isolation Forest(主模型)」;「Temporal Autoencoder(比較)」;「AE損失曲線的呈現格式」;「合成訓練曲線」「合成驗證曲線」;圖底聲明曲線為公式生成、未執行模型訓練、不代表收斂成效。

圖中文字 OCR 紀錄(未逐字人工核對)

OCR引擎:Windows.Media.Ocr;語言:zh-Hant-TW。以下為未校正OCR逐行原始輸出,可能含誤辨識、漏字與閱讀順序錯誤,不可當成已驗證正文:
[OCR原始輸出開始]
模 型 比 較 與 訓 練 曲 線 應 如 何 呈 現
AE 損 失 曲 線 的 呈 現 格 式
成 訓 練 曲 線
合 合
07
成 驗 證 曲 線
lsolation Forest ( 主 模 型 )
0 · 6
2 秒 特 徵 視 窗 工 況 基 準 異 常 分 數
0
以 CPU 建 立 基 準 , 不 使 用 神 經 網 路 損 失 曲 線
0 · 4
Temporal Autoencoder ( 比 較 )
03
30 個 特 徵 時 間 點 重 建 序 列 重 建 誤 差
0 · 2
GPU 可 用 於 深 度 模 型 訓 練 , 非 現 場 必 要 硬 體
0.1
0
10
20
30
40
50
Epoch ( 示 例 )
合 成 資 料 示 意 | 非 實 測 結 果 · 曲 線 為 公 式 生 成 , 未 執 行 模 型 訓 練 ; 不 代 表 收 斂 成 效 。
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。
FIG. 11原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定介面導覽圖圖11、Grafana查詢頁與受控參數設定頁關係(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 11 · 印刷頁 8

原圖說區塊:p122。原始預留文字:【圖片預留】預留介面導覽圖;正式截圖須顯示資料來源與更新時間。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 12原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定資料欄位/分層儲存關係圖圖12、特徵資料、事件紀錄與原始波形的分層儲存(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 11 · 印刷頁 8

原圖說區塊:p126。原始預留文字:【圖片預留】預留資料表或欄位關係圖,標示本地與伺服器儲存位置。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

資料來源與延伸閱讀

內容依本次提供的 DOCX 編排,PDF 為 Microsoft Word 轉存版本。產品規格、設計目標與成本估算均不代表實測成果。下列連結只會定位本頁,繼續往下滑也可閱讀。

07 / 16

系統架構|本地判斷,可靠補傳

多速率資料如何走到儀表板

感測與工況資料先在邊緣端完成時間對齊、品質檢查與異常評估,再經訊息代理送往資料庫及儀表板。硬體時鐘維持高頻同步,低速訊號保留資料年齡;通訊確認與真正落盤分開處理,不以網路可用性決定能否預警。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • 兩路震動與一路電流共用DAQ硬體時鐘,以25.6 kS/s取樣;電流低通後降至6.4 kS/s,溫度與工況以1 Hz更新,NTP不替代通道同步。
  • 資料品質先於模型:缺樣、飽和、卡值與模態不足都須標記;工況路由依操作背景,不把異常量測改派到另一個正常模型而掩蓋故障。
  • MQTT採TLS、個別帳號與QoS 1;事件以event_id去重,收到應用層落盤確認才移出待傳清單。架構圖為設計示意,系統不具安全完整性認證。
分析視窗
2秒視窗/1秒步進設計參數
低速有效期限
超過3秒未更新即無效設計參數
事件保存確認
PUBACK不等於資料庫落盤研究限制

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

整體資料路徑為「感測器/工況介面 → DAQ與低速轉換器 → 邊緣前處理與異常評估 → 本地指示及暫存 → MQTT代理 → 伺服器資料庫 → 儀表板」。高頻分析不依賴伺服器即時回應;模型更新由管理端核准後部署,並保留回復舊版的能力。本模組屬於維護輔助系統,不具安全完整性認證,不取代原廠PLC、急停或安全連鎖。(如圖13)

來源 DOCX p128 · 轉存 PDF 第 12 頁 · 印刷頁 9 ↗

兩路震動與一路電流由DAQ以共同硬體時鐘、每通道25.6 kS/s同步擷取;原型使用2秒視窗、1秒步進。震動在通道校正後分析10 Hz至5 kHz,先依DAQ規格確認抗混疊濾波,不能只在數位化之後補救混疊。電流同率擷取後經數位低通,再降採樣至6.4 kS/s,分析範圍先限制在2 kHz以下;這是設計選擇,不表示需要診斷全部PWM成分。

來源 DOCX p132 · 轉存 PDF 第 12 頁 · 印刷頁 9 ↗

溫度與工況訊號以1 Hz更新,保留來源時間及品質旗標。高頻樣本時間以DAQ起始時間和樣本序號重建,不以網路封包到達時間當成採樣時間。邊緣與伺服器用時間同步服務校時,但不把NTP視為通道同步的替代品。低速資料只在允許的資料年齡內對齊到視窗,超過3秒未更新就標為無效;不把溫度插值成高頻後宣稱具有高頻資訊。(如圖14)

來源 DOCX p133 · 轉存 PDF 第 12 頁 · 印刷頁 9 ↗

邊緣端先檢查通道數、封包序號、飽和、卡值與缺值,再進行去除偏壓、必要濾波及特徵計算。震動頻譜採適當窗函數,保存RMS、峰度及分頻帶能量;電流保存RMS與低頻頻譜;溫度保留溫升及一分鐘斜率。初次啟動尚未累積足夠溫度歷史時,完整融合模型標為未就緒,仍執行有效通道的基本監看。

來源 DOCX p137 · 轉存 PDF 第 13 頁 · 印刷頁 10 ↗

工況路由優先依操作指令、製程階段及轉速/壓力設定值選擇正常基準;實測轉速與壓力用於檢查是否符合該工況,不因實測壓力、電流或溫度異常就自動切換到另一個正常模型,以免把故障「分走」。每一已知工況用訓練集的中位數與四分位距標準化特徵,再送入對應模型;四分位距近零的特徵依預定下限處理或移除。若工況未曾建模、輸入超出覆蓋範圍或模態缺失,顯示「未知/資料不足」,不強行輸出正常。模型版本、特徵順序與校正係數一起封存,防止部署時欄位錯位。(如圖15)

來源 DOCX p138 · 轉存 PDF 第 13 頁 · 印刷頁 10 ↗

(三) 設備與伺服器的MQTT Wi-Fi通訊

來源 DOCX p141 · 轉存 PDF 第 13 頁 · 印刷頁 10 ↗

MQTT採發布/訂閱架構,適合讓邊緣端與資料接收端分離;其中QoS 1提供至少一次傳遞,因此可能出現重複訊息。[5]本設計在核准的Wi-Fi網路上使用TLS與個別設備帳號,限制每台設備可發布的主題。主題規劃為pump/{device_id}/telemetry、events及status,分別傳送摘要、告警事件與在線狀態。特徵每秒發布一次,告警則在狀態轉移時立即送出;不把連續高頻波形塞進MQTT。

來源 DOCX p142 · 轉存 PDF 第 13 頁 · 印刷頁 10 ↗

訊息包含device_id、boot_id、seq、量測時間、工況、特徵版本、模型版本、品質旗標及告警狀態。事件另附唯一event_id,接收端據此去重;重要事件收到伺服器「落盤完成」回覆後才移出待傳清單,不能把代理伺服器的PUBACK等同資料庫已保存。啟用遺囑訊息與心跳,介面同時顯示最後更新時間。網路中斷期間在本地繼續分析,復線後限速補傳,並標記歷史資料。(如圖16)

來源 DOCX p143 · 轉存 PDF 第 13 頁 · 印刷頁 10 ↗

訊號如何變成可追查的事件?

互動教學 / 僅作用於本頁

依原稿重繪之設計示意。點選模組查看輸入、處理、輸出與上下游關係。

感測與工況

震動、電流與溫度是三種物理模態;轉速、壓力及操作階段提供工況背景。

高頻資料:25.6 kS/s,共同硬體時鐘 → 2 秒視窗/1 秒步進。低速資料:1 Hz → 資料年齡超過 3 秒即無效。NTP 校時不能取代同步取樣。

原稿圖像與圖說

點選原圖可放大
系統設計與部署分工示意;非實機照片圖13、乾式真空泵跨工況多模態異常預警系統架構來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 12 · 印刷頁 9

來源圖說區塊:p130;內嵌圖片區塊:p129。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):「量測、邊緣推論與GPU離線訓練的分工」;「感測與DAQ」「邊緣運算裝置」「MQTT代理」「伺服器」;「訓練工作站(選配)」;「原廠PLC/急停獨立運作」「監測模組不取代安全連鎖」;圖底說明箭頭不代表泵浦控制訊號。

圖中文字 OCR 紀錄(未逐字人工核對)

OCR引擎:Windows.Media.Ocr;語言:zh-Hant-TW。以下為未校正OCR逐行原始輸出,可能含誤辨識、漏字與閱讀順序錯誤,不可當成已驗證正文:
[OCR原始輸出開始]
量 測 、 邊 緣 推 論 與 GPU 離 線 訓 練 的 分 工
感 測 與 DAQ
震 動 >< 2 / 電 流
PT100 / 工 況 介 面
邊 緣 運 算 裝 置
品 質 檢 查 特 徵 -+A |
本 地 預 警 + SSD 暫 存
匯 出 模 型
訓 練 工 作 站 ( 選 配 )
RTX 6000Ada : 深 度 模 型 訓 練
版 本 驗 證 後 部 署 ; 不 直 接 控 制 泵 浦
MQTT 代 理
Wi-Fi /TLS
事 件 去 重 、 補 傳
原 廠 PLC / 急 停 獨 立 運 作
監 測 模 組 不 取 代 安 全 連 鎖
伺 服 器
lnfluxDB
Grafana 儀 表 板
一 丶 ” 右 又 占 十 冫 仈
| 非 實 機 照 片 • 資 料 流 與 部 署 關 係 , 箭 頭 不 代 表 泵 浦 控 制 訊 號 。
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。
FIG. 14原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定多速率時間軸圖圖14、多速率資料對齊、樣本序號與滑動視窗(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 12 · 印刷頁 9

原圖說區塊:p135。原始預留文字:【圖片預留】預留時間軸圖,標示2秒視窗、1秒步進及低速資料有效期限。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 15原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定品質檢查與工況推論流程圖圖15、資料品質檢查、工況路由與邊緣推論流程(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 13 · 印刷頁 10

原圖說區塊:p140。原始預留文字:【圖片預留】預留程式流程圖,必須包含未知工況及缺值分支。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 16原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定MQTT與應用層確認時序圖圖16、MQTT發布、訂閱、斷線暫存及落盤確認機制(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 13 · 印刷頁 10

原圖說區塊:p145。原始預留文字:【圖片預留】預留通訊時序圖,區分MQTT確認與應用層保存確認。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

資料來源與延伸閱讀

內容依本次提供的 DOCX 編排,PDF 為 Microsoft Word 轉存版本。產品規格、設計目標與成本估算均不代表實測成果。下列連結只會定位本頁,繼續往下滑也可閱讀。

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偵測設計|可解釋特徵與未知分支

工況感知的多模態特徵與模型

先以校正後的震動、電流與溫度特徵建立正常基準,再依工況選擇模型與標準化參數。主模型採隔離森林,小型自編碼器作比較;未見工況、模態缺失及歷史不足均須明示,圖像不代表已完成的模型實驗。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • 表2定義震動RMS、峰度與分頻能量,電流RMS及低階諧波比例,以及外殼相對環境溫升與60秒斜率;背景條件和品質旗標不能當成故障標籤。
  • 每工況以訓練批次的中位數與四分位距作穩健標準化;工況切換、完全未見工況及少量校準後適應分開評估,不宣稱無條件泛化。
  • 日期或運轉批次先分訓練、驗證及測試,再切視窗;30秒序列和60秒溫度回看不能跨資料集,同一紀錄不得不切分時保留至少60秒隔離帶。
主模型初始設定
Isolation Forest/200棵樹設計參數
比較模型回看
30個特徵時間點設計參數
未知工況策略
未知/資料不足,不判正常研究限制

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

以scikit-learn的Isolation Forest作為主模型,輸入每個時間窗的多模態特徵;此演算法以隨機切分隔離樣本,較容易被隔離的樣本具有較高異常可能性。[3]初始設定採200棵樹、固定隨機種子,分數使用負的score_samples,統一成「越大越異常」,不直接把套件預設contamination當成現場故障比例。另使用Keras建立小型一維卷積Autoencoder作比較,以過去30個特徵時間點重建輸入序列,評估重建誤差。[4][8]主模型不必等待30秒序列填滿;比較模型則在緩衝未滿時標記未就緒。兩種模型各自校準,不任意平均不同尺度的分數。(如圖10)

來源 DOCX p116 · 轉存 PDF 第 10 頁 · 印刷頁 7 ↗

邊緣端先檢查通道數、封包序號、飽和、卡值與缺值,再進行去除偏壓、必要濾波及特徵計算。震動頻譜採適當窗函數,保存RMS、峰度及分頻帶能量;電流保存RMS與低頻頻譜;溫度保留溫升及一分鐘斜率。初次啟動尚未累積足夠溫度歷史時,完整融合模型標為未就緒,仍執行有效通道的基本監看。

來源 DOCX p137 · 轉存 PDF 第 13 頁 · 印刷頁 10 ↗

工況路由優先依操作指令、製程階段及轉速/壓力設定值選擇正常基準;實測轉速與壓力用於檢查是否符合該工況,不因實測壓力、電流或溫度異常就自動切換到另一個正常模型,以免把故障「分走」。每一已知工況用訓練集的中位數與四分位距標準化特徵,再送入對應模型;四分位距近零的特徵依預定下限處理或移除。若工況未曾建模、輸入超出覆蓋範圍或模態缺失,顯示「未知/資料不足」,不強行輸出正常。模型版本、特徵順序與校正係數一起封存,防止部署時欄位錯位。(如圖15)

來源 DOCX p138 · 轉存 PDF 第 13 頁 · 印刷頁 10 ↗

本專題將「多模態」定義為同一設備時間窗內,震動、電流與溫度三種不同物理來源的聯合判讀;壓力、轉速和製程階段則作為工況背景。震動採兩個方向各自計算,不在校正前直接相加。機械振動的特徵分析與狀態監測概念可參考Randall的專書,但實際泵浦適用性仍需量測驗證。[10]我們先使用可解釋的低維特徵,方便查出異常是由哪一類訊號帶動,而不是只看到一個無法追查的分數。(如圖18)

來源 DOCX p153 · 轉存 PDF 第 14 頁 · 印刷頁 11 ↗

表格可局部橫向捲動;點選欄名排序。CSV 保留完整原稿欄位。

表 2|多模態特徵與工況背景定義
震動:泵體、馬達側 RMS、峰對峰、峰度;10–200、200–1,000、1,000–5,000 Hz頻帶能量 加速度統一為m/s²;能量由校正後PSD積分 須保持位置、方向與安裝方式一致;峰度高不直接等於軸承故障。
電流:電源側單相 RMS、峰值因數、基頻與低階諧波能量比 A或無因次比例;基頻依實際供電確認 反映單相負載趨勢,不冒充三相功率或完整電機診斷。
溫度:外殼與環境 外殼溫度、外殼減環境溫差、最近60秒溫升斜率 °C、°C/min;斜率以有效低速樣本擬合 熱慣性較慢;歷史不足就標記未就緒。
工況背景 階段、轉速、入口壓力、啟動後時間、批次 rpm、Pa或固定換算單位、秒、識別碼 是條件資訊,不是故障標籤;機密配方以代碼取代。
資料品質 缺樣比例、飽和旗標、資料年齡、模型覆蓋狀態 比例、布林、秒 先於AI判定;資料品質不良不得當成設備正常。
來源 DOCX table2 · 轉存 PDF 第 14 頁 · 印刷頁 11 ↗

「跨工況」分成兩個驗證層次。第一層是已知C1、C2、C3工況之間切換,使用各自基準確認不因正常切換大量誤報。第二層是留一工況測試:只用其餘工況建立全域比較模型,直接測試未見工況,量化分布改變;上線安全策略仍將未覆蓋工況標為未知。若再取得新工況的獨立正常校準批次,則另列為「少量校準後適應」,不可與完全未見工況的成效混在一起。此設計不宣稱單一模型可無條件適應任意製程。

來源 DOCX p158 · 轉存 PDF 第 15 頁 · 印刷頁 12 ↗

為減少轉速與環境差異造成的干擾,溫度使用相對環境溫升,已知工況的連續特徵使用穩健標準化:z=(x-m_c)/max(IQR_c,ε)。其中m_c與IQR_c只由該工況訓練批次估計,ε為避免除以零的預設下限。若可取得可靠轉速,可加上轉頻附近的能量作輔助;跨轉速階次追蹤則留作後續研究,不以固定FFT頻率冒充階次分析。

來源 DOCX p159 · 轉存 PDF 第 15 頁 · 印刷頁 12 ↗

訓練、驗證與測試資料以整個日期或運轉批次分組,再於各組內切視窗,不隨機打散高度重疊的視窗。任何特徵標準化、模型選擇及門檻調整都不能使用最終測試資料。Autoencoder的30秒序列與溫度60秒回看不得跨越資料集邊界;若迫不得已切分同一連續紀錄,邊界需預留至少60秒隔離帶,並清空回看緩衝。所有比較模型使用相同測試批次、相同事件標記與可用工況資訊。

來源 DOCX p164 · 轉存 PDF 第 16 頁 · 印刷頁 13 ↗

模型比較與公式

來源:原稿 p116、p159、p164
主模型 / CPU

Isolation Forest

每個特徵視窗獨立評分;初始 200 棵樹,固定隨機種子。以 −score_samples 統一為「越大越異常」。不把 contamination 當現場故障比例。

比較模型 / 序列重建

Autoencoder

小型一維卷積架構,使用過去 30 個特徵時間點;緩衝不足標為未就緒。重建誤差另行校準,不直接與 Isolation Forest 分數相加。

穩健標準化

z = (x − mc) / max(IQRc, ε)

x:特徵值;c:已知工況;mc、IQRc:僅以該工況訓練批次估計的中位數、四分位距;ε:避免除零的預設正下限。四分位距近零需依規則處理或移除特徵。最終測試資料不得參與估計。

資料切分優先於視窗切分

先依日期或獨立啟停批次分組,再切視窗。Autoencoder 30 秒序列及溫度 60 秒回看不能跨集;不得已切分同一連續紀錄時,邊界保留至少 60 秒隔離帶並清空緩衝。

原稿圖像與圖說

點選原圖可放大
合成資料與模型比較設計示意;非訓練實測結果圖10、Isolation Forest與Autoencoder的比較設計及訓練曲線格式來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 10 · 印刷頁 7

來源圖說區塊:p118;內嵌圖片區塊:p117。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):「模型比較與訓練曲線應如何呈現」;「Isolation Forest(主模型)」;「Temporal Autoencoder(比較)」;「AE損失曲線的呈現格式」;「合成訓練曲線」「合成驗證曲線」;圖底聲明曲線為公式生成、未執行模型訓練、不代表收斂成效。

圖中文字 OCR 紀錄(未逐字人工核對)

OCR引擎:Windows.Media.Ocr;語言:zh-Hant-TW。以下為未校正OCR逐行原始輸出,可能含誤辨識、漏字與閱讀順序錯誤,不可當成已驗證正文:
[OCR原始輸出開始]
模 型 比 較 與 訓 練 曲 線 應 如 何 呈 現
AE 損 失 曲 線 的 呈 現 格 式
成 訓 練 曲 線
合 合
07
成 驗 證 曲 線
lsolation Forest ( 主 模 型 )
0 · 6
2 秒 特 徵 視 窗 工 況 基 準 異 常 分 數
0
以 CPU 建 立 基 準 , 不 使 用 神 經 網 路 損 失 曲 線
0 · 4
Temporal Autoencoder ( 比 較 )
03
30 個 特 徵 時 間 點 重 建 序 列 重 建 誤 差
0 · 2
GPU 可 用 於 深 度 模 型 訓 練 , 非 現 場 必 要 硬 體
0.1
0
10
20
30
40
50
Epoch ( 示 例 )
合 成 資 料 示 意 | 非 實 測 結 果 · 曲 線 為 公 式 生 成 , 未 執 行 模 型 訓 練 ; 不 代 表 收 斂 成 效 。
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。
FIG. 15原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定品質檢查與工況推論流程圖圖15、資料品質檢查、工況路由與邊緣推論流程(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 13 · 印刷頁 10

原圖說區塊:p140。原始預留文字:【圖片預留】預留程式流程圖,必須包含未知工況及缺值分支。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

合成資料特徵熱圖;非實測結果圖18、多模態特徵及工況背景的融合關係:特徵熱圖來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 15 · 印刷頁 12

來源圖說區塊:p157;內嵌圖片區塊:p156。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):「跨工況多模態特徵熱圖」;C1、C2、C3;「泵體震動RMS」「馬達側震動RMS」「電流RMS」「相對環境溫升」「溫升斜率」;圖底說明特徵矩陣為人工構造、灰格表示無效資料、不作正常判斷。

圖中文字 OCR 紀錄(未逐字人工核對)

OCR引擎:Windows.Media.Ocr;語言:zh-Hant-TW。以下為未校正OCR逐行原始輸出,可能含誤辨識、漏字與閱讀順序錯誤,不可當成已驗證正文:
[OCR原始輸出開始]
泵 體 震 動 RMS
馬 達 側 震 動 RMS
電 流 RMS
相 對 環 境 溫 升
溫 升 斜 率
0
CI
20
合 成 資 料 示 意 | 非 實 測 結 果 · 特 徵 矩 陣 為 人 工 構 造 ; 灰 格 表 示 無 效 資 料 , 不 作 正 常 判 斷 。
跨 工 況 多 模 態 特 徵 熱 圖
3.0
2.5
2.0
1 · 0
40
C2
60
92-103 秒
時 間 ( s )
∕ Q 工 設 定 偏 移
C3
100
4.0
3 · 5
0.0
灰 色 1 q 直
Elk
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。

資料來源與延伸閱讀

內容依本次提供的 DOCX 編排,PDF 為 Microsoft Word 轉存版本。產品規格、設計目標與成本估算均不代表實測成果。下列連結只會定位本頁,繼續往下滑也可閱讀。

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告警狀態機|投票、遲滯與直接通知

從異常分數到可追查的預警

預警不由單一超標瞬間決定,而是結合同工況多視窗投票、解除遲滯與跨模態佐證。暖機、切換及資料失效另走分支;經核准的安全通知限值可直接觸發紅色通知,真正保護與停機仍由原設備負責。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • 初始預警與解除門檻分別採正常驗證分數第99及第95百分位,須依正常時數與事件負擔調整並於測試前凍結,視窗超標比例不是事件誤報率。
  • 預警持續60秒且至少兩種模態各有特徵越界才升紅;核准安全通知限值可直接通知,不受暖機遮罩或投票延遲,沒有佐證時不強行診斷故障。
  • 判定依序檢查品質、階段與工況覆蓋,回穩先以連續30秒達條件為起點;切換清空投票但保留未解除事件。圖19為分數與流程示例,非偵測實績。
黃色預警規劃
最近5個有效視窗至少3個超標設計參數
紅色升級規劃
預警60秒+至少兩種模態佐證設計參數
解除規劃
連續30個有效視窗低於解除門檻設計參數

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

我們以每工況的正常驗證資料校準異常分數。初始預警門檻採分數第99百分位、解除門檻採第95百分位;這些只作起始設定,最後須依正常運轉時數、事件召回與現場可接受負擔調整,並在測試前凍結。重疊視窗的超標比例不等於事件誤報率。每秒產生一次判定,最近5個有效且同工況視窗有至少3個超標,才由正常轉為黃色預警;分數回到解除門檻以下連續30個有效視窗,才解除異常狀態。

來源 DOCX p147 · 轉存 PDF 第 13 頁 · 印刷頁 10 ↗

若預警連續存在60秒,且至少兩種模態各有一項特徵超出該工況正常驗證分布的預設上下界,就升級為紅色警報。沒有多模態佐證時保留黃色並提示人工檢查,不強行宣告故障類型。有效量測一旦超過經設備負責人核准的安全通知限值,可直接發出紅色通知,不能被暖機遮罩或投票延遲;真正的保護與停機仍由原設備負責。資料失效另標灰色,工況切換清空投票但保留事件紀錄,未解除的告警不可被重開機或切換自動清除。(如圖17)

來源 DOCX p148 · 轉存 PDF 第 14 頁 · 印刷頁 11 ↗

判定順序為資料品質、運轉階段、工況覆蓋、模型分數及預警狀態。已知穩態且資料完整時,進入主模型;啟動、暖機與切換階段採獨立標記及經核准的基本限值監看。回到穩態的條件由轉速、壓力穩定範圍與持續時間共同決定,暫以連續30秒達條件為起點,再由預試修正;無法達穩態時顯示過渡狀態逾時,不能無限期隱藏警示。(如圖19)

來源 DOCX p161 · 轉存 PDF 第 16 頁 · 印刷頁 13 ↗

告警狀態機|逐步推進

互動教學 / 僅作用於本頁
合成資料示範,非實測、未連接設備

以固定的合成分數示範規則:預警門檻 0.80、解除門檻 0.60 僅為本頁教學值;原稿實際門檻需依各工況驗證分布的第 99/95 百分位校準。

0 s正常尚無事件

請推進視窗;須先累積五個有效且同工況視窗。

確認 ≠ 解除;推論快 ≠ 故障提前量人工確認只表示已收到通知;工況切換不清除未結事件。重新開始教學僅清空本頁合成紀錄,不代表設備重啟能清除異常。分析處理時間、3/5 投票等待、60 秒升級等待,以及真實故障前提前量,必須分開報告。

原稿圖像與圖說

點選原圖可放大
FIG. 17原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定告警狀態轉移圖圖17、正常、預警、警報與資料不足的狀態轉移(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 14 · 印刷頁 11

原圖說區塊:p150。原始預留文字:【圖片預留】預留狀態圖,標示遲滯、持續時間、直接通知與人工確認。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

合成異常分數與流程示意;非偵測成效圖19、異常偵測與非正常資料的分支判斷:分數與流程示例來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 16 · 印刷頁 13

來源圖說區塊:p163;內嵌圖片區塊:p162。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):「異常分數、人工偏移與品質判斷流程」;「人工構造異常分數」「示例預警門檻(非校準值)」;「資料品質合格?」「已知穩態工況?」「分數+3/5投票」「預警/持續追蹤」;圖底說明不宣稱偵測成功或計算召回率。

圖中文字 OCR 紀錄(未逐字人工核對)

OCR引擎:Windows.Media.Ocr;語言:zh-Hant-TW。以下為未校正OCR逐行原始輸出,可能含誤辨識、漏字與閱讀順序錯誤,不可當成已驗證正文:
[OCR原始輸出開始]
異 常 分 數 、 人 工 偏 移 與 品 質 判 斷 流 程
設 實
定 故
偏 唕
移
工 真
人 工 構 造 異 常 分 數
示 例 預 警 門 檻 ( 非 校 準 值 )
0 · 8
0.6
0.4
0 · 2
0
20
40
60
80
100
資 料 品 質 合 格 ?
已 知 穩 態 工 況 ?
分 數 + 3 / 5 投 票
預 警 / 持 續 追 蹤
缺 值 資 料 不 足 ; 暖 機 / 未 知 工 況 不 強 制 輸 出 正 常
合 成 資 料 示 意 | 非 實 測 結 果 · 門 檻 與 曲 線 為 說 明 用 ; 本 圖 不 宣 稱 偵 測 成 功 或 計 算 召 回 率 。
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。

資料來源與延伸閱讀

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介面規格|不讓漂亮分數掩蓋不確定性

讓狀態、證據與設定都能被理解

設備卡片結合文字狀態、資料年齡與多模態趨勢,事件明細則保留觸發依據和處理紀錄。健康指標只供趨勢閱讀,不代表故障機率;設定須經權限、版本回報與校準檢核,本頁畫面皆為介面設計示意。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • 摘要在資料有效時每秒更新,逾時凍結數值並顯示資料年齡;四種狀態同時使用文字與顏色,不讓離線前的綠燈看似仍有效。
  • 健康指標只在資料完整、工況已知且預警門檻高於正常中位數時使用,門檻對應50分;未知時不評分,確認通知也不會消除仍存在的異常。
  • 取樣率、濾波或特徵結構改變須停用相關模型並重新校準;設定記錄原值、新值與操作者,邊緣端回報版本一致才生效,安全連鎖不由此頁修改。
狀態呈現
正常/預警/警報/資料不足設計參數
健康指標限制
0–100趨勢值,非壽命或機率研究限制
操作權限
檢視者・維護者・管理者設計參數

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

(一) 設備健康度即時掃描與顯示

來源 DOCX p168 · 轉存 PDF 第 17 頁 · 印刷頁 14 ↗

儀表板以設備卡片顯示目前工況、資料時間、三種模態狀態及正常/預警/警報/資料不足的文字標籤。綠、黃、紅、灰色僅用於輔助辨識,不能只用顏色傳達重要訊息。此處「即時掃描」是持續更新量測與分析結果,不是使用相機掃描設備。資料有效時每秒更新摘要,超時就凍結數值並清楚顯示資料年齡,不讓舊的綠燈看起來像仍在監測。(如圖20)

來源 DOCX p169 · 轉存 PDF 第 17 頁 · 印刷頁 14 ↗

若需要0至100的健康指標,先令S為異常分數、a為正常驗證分數的中位數、b為預警門檻,定義H=100×clip[1-(S-a)/(2×(b-a)),0,1],且僅在b大於a、資料完整與工況已知時使用。H只用於趨勢展示,門檻處對應50分,不是剩餘壽命百分比,也不是故障機率。告警仍依前述狀態機判定,未知工況時顯示「不評分」,避免漂亮的分數掩蓋不確定性。

來源 DOCX p172 · 轉存 PDF 第 17 頁 · 印刷頁 14 ↗

主畫面上方顯示設備識別、模型版本、運轉階段與最後更新時間;中間以共用時間軸呈現震動RMS、電流RMS、外殼溫升及異常分數,背景標出工況切換與資料缺口;下方列出預警事件。點選事件後可查看觸發條件、異常特徵、前後波形檔案位置及處理紀錄,使操作者不必只憑紅燈猜測原因。(如圖21)

來源 DOCX p174 · 轉存 PDF 第 18 頁 · 印刷頁 15 ↗

通知文字採「觀察到什麼、與哪個工況比較、建議先檢查什麼」的順序,例如提示震動持續偏高並伴隨電流增加,請依維護程序檢查安裝、負載及原廠狀態碼。系統不直接診斷「軸承一定損壞」。人工按下確認只代表已接收通知,不能消除仍存在的異常;處理者另填檢查結果、維護內容和時間,作為未來標記及模型檢討的依據。

來源 DOCX p177 · 轉存 PDF 第 18 頁 · 印刷頁 15 ↗

設定頁提供設備代碼、感測器靈敏度、量程、採樣參數、工況區間、模型版本及通知對象等欄位。取樣率、濾波或特徵結構變更須停用相關模型,完成重新校準與驗證後才重新啟用;不能只改數字就繼續使用舊模型。工況名稱採非機密代碼,不記錄不必要的製程配方。所有變更記錄原值、新值、理由、操作者及生效時間。(如圖22)

來源 DOCX p179 · 轉存 PDF 第 18 頁 · 印刷頁 15 ↗

操作權限分為檢視者、維護者及管理者。檢視者只能查詢;維護者可確認事件與填寫紀錄;模型部署、門檻變更和安全通知限值須經管理者與設備負責人核准。設定送出後,邊緣端回報載入版本及檢核結果,管理頁確認一致才顯示生效;若檢核失敗,保留舊版並提示原因。原廠安全連鎖完全不由此頁修改。

來源 DOCX p182 · 轉存 PDF 第 19 頁 · 印刷頁 16 ↗

多模態監測示範

互動教學 / 僅作用於本頁
合成資料示範,非實測、未連接設備

DEMO-PUMP-01

介面設計 / 無真實模型示範載入中
工況 C2固定合成時間軸 / UTC
震動 RMS—m/s²
電流 RMS—A
相對環境溫升—°C
健康趨勢指標 H—非故障機率/非剩餘壽命

事件與狀態明細

完整示範資料表(90 個時間點)

每個點均列入表格與 CSV。合成資料並非從原圖反推的原始數列。

合成資料示範,非實測、未連接設備
相對時間 s 震動 m/s² 電流 A 溫升 °C 合成分數 品質

健康指標,不是故障機率

H = 100 × clip[1 − (S − a) / (2 × (b − a)), 0, 1]

S 為異常分數、a 為正常驗證分數中位數、b 為預警門檻。只有 b > a、資料完整、工況已知且模型就緒時才使用;S = b 對應 50 分。其他情況不評分,分母無效顯示不適用。clip 將值限制在 0~1。本頁 a = 0.25、b = 0.60 是合成示範值;合成解除門檻為 0.40,與告警教學頁的獨立數值設定不同。

參數設定概念|不會修改任何設備

管理者變更也只顯示「待核准、待邊緣檢核」;採樣或特徵改動使模型停用待重新驗證。沒有登入、遠端部署或泵浦啟停功能。

原稿圖像與圖說

點選原圖可放大
介面設計版型;非實測儀表板畫面圖20、設備健康度即時總覽畫面:四種狀態卡片版型來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 17 · 印刷頁 14

來源圖說區塊:p171;內嵌圖片區塊:p170。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):「設備健康度總覽:狀態卡片版型」;「正常」「預警」「警報」「資料不足」;「健康度:不評分」;圖下說明同一設備同一時間僅顯示一種狀態、確認告警不等於解除。

圖中文字 OCR 紀錄(未逐字人工核對)

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設 備 健 康 度 總 覽 : 狀 態 卡 片 版 型
資 料 不 足
正 常
預 警
離 線 、 缺 值 或 未 知
持 續 超 標 待 確 認
需 人 工 依 程 序 處 理
有 效 且 已 知 工 況
一 / 待 測 試
健 康 度 不 評 分
數 值
/ 待 量 測
事 件
原 因 : 一 / 待 判 讀
版 型 展 示 | 同 一 設 備 同 一 時 間 僅 顯 示 一 種 狀 態 ; 確 認 告 警 不 等 於 解 除 。
介 面 設 計 不 | 非 實 測 畫 面 • 未 有 實 測 數 值 , 保 留 「 - / 待 量 測 」 , 不 虛 填 健 康 分 數 。
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。
合成多模態趨勢圖;非真空泵或DAQ量測圖21、主畫面、趨勢曲線與預警事件明細:多模態趨勢示例來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 18 · 印刷頁 15

來源圖說區塊:p176;內嵌圖片區塊:p175。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):「主畫面應呈現的多模態趨勢與工況區間」;「C1低負載」「C2一般抽氣」「C3較高負載」;震動RMS、電流RMS、環境溫升;圖底聲明數值由公式生成,非真空泵或DAQ量測。底部時間軸與註記有重疊,不作完整逐字轉錄。

圖中文字 OCR 紀錄(未逐字人工核對)

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主 畫 面 應 呈 現 的 多 模 態 趨 勢 與 工 況 區 間
CI 低 負 載
C2 一 般 抽 氣
C3 較 高 負 載
1.5
SIAY
(zs/w)
1 · 0
0.5
6
SIAY 杻
冖 v)
4
8
冖 DO)
0
20
40
60
80
100
粉 紅 區 : 人 工 設 定 多 模 態 偏 移 ; 灰 區 : 人 工 設 定 資 料 缺 井 同 晴 1 料 飠 。
合 成 資 料 示 意 | 非 實 測 結 果 • 數 值 由 公 式 生 成 , 非 真 空 泵 或 DAQ 量 測 。
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。 原圖部分文字重疊,請參考SRC-008,不推測被遮文字。
FIG. 22原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定設定頁截圖圖22、工況範圍、模型版本及權限設定畫面(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 18 · 印刷頁 15

原圖說區塊:p181。原始預留文字:【圖片預留】預留設定頁截圖;敏感資訊與網路憑證不可出現在報告。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

資料來源與延伸閱讀

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驗證規劃|批次盲測與事件級指標

如何驗證,而不是如何宣稱成功

以獨立日期或運轉批次隔開訓練與測試,比較單一門檻、全域多模態及工況感知模型。表3把擷取、誤報、回放、延遲與斷線測試列為待測,並區分流程反應、處理延遲與真實故障提前量,避免混稱實績。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • 以相同測試批次與事件標記比較三種基準,再移除電流或溫度做消融;已知切換、留一工況盲測及獨立校準後適應必須分開報告。
  • 事件召回、精確率與每正常小時誤報數均須列分母;正常資料另蒐集至少24小時,分母為零記不適用,且同時呈現各工況、平均及最差工況。
  • 特徵加推論第95百分位低於500 ms、摘要入庫不超過2秒都是待測目標;投票等待另計,沒有具時間標記的真實故障或維護事件就不報故障提前量。
8小時擷取目標
完整率≥99.5%,待測規劃目標
正常監看目標
平均每8小時≤1件誤報,待測規劃目標
獨立回放目標
≥20段;事件召回率≥90%,待測規劃目標

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

「跨工況」分成兩個驗證層次。第一層是已知C1、C2、C3工況之間切換,使用各自基準確認不因正常切換大量誤報。第二層是留一工況測試:只用其餘工況建立全域比較模型,直接測試未見工況,量化分布改變;上線安全策略仍將未覆蓋工況標為未知。若再取得新工況的獨立正常校準批次,則另列為「少量校準後適應」,不可與完全未見工況的成效混在一起。此設計不宣稱單一模型可無條件適應任意製程。

來源 DOCX p158 · 轉存 PDF 第 15 頁 · 印刷頁 12 ↗

訓練、驗證與測試資料以整個日期或運轉批次分組,再於各組內切視窗,不隨機打散高度重疊的視窗。任何特徵標準化、模型選擇及門檻調整都不能使用最終測試資料。Autoencoder的30秒序列與溫度60秒回看不得跨越資料集邊界;若迫不得已切分同一連續紀錄,邊界需預留至少60秒隔離帶,並清空回看緩衝。所有比較模型使用相同測試批次、相同事件標記與可用工況資訊。

來源 DOCX p164 · 轉存 PDF 第 16 頁 · 印刷頁 13 ↗

比較對象包括單一震動固定門檻、未區分工況的多模態模型,以及本設計的工況感知多模態模型。測試另做移除電流或溫度的消融比較,確認新增感測器是否真正帶來價值。評估以事件為單位:召回率=被偵測的已標記事件數/全部有效已標記事件數;精確率=正確事件通知數/全部事件通知數;誤報負擔=無對應異常的事件數/正常運轉小時數。分母為零時記為不適用,不顯示100%。

來源 DOCX p165 · 轉存 PDF 第 16 頁 · 印刷頁 13 ↗

若有具時間標記的真實故障或維護紀錄,再計算首次有效預警到事件發生的提前量;沒有真實事件就不報故障提前量。離線注入脈衝、溫升或尺度偏移只能驗證資料流程與偵測反應,不能證明能提前預測泵浦損壞。跨工況指標需同時列出每個工況、整體平均及最差工況,不只選擇表現最好的一段。

來源 DOCX p166 · 轉存 PDF 第 16 頁 · 印刷頁 13 ↗

本章呈現本說明書已界定的設計成果、預定成品形式與後續驗證準則。目前沒有提供真空泵實測資料、實機照片或已執行的模型紀錄,因此不宣稱完成硬體組裝、達成辨識率或減少實際晶圓損失。下列表格中的數值均為設計目標或測試安排,「待測」欄位必須待實驗完成後據實填寫。

來源 DOCX p185 · 轉存 PDF 第 20 頁 · 印刷頁 17 ↗

表格可局部橫向捲動;點選欄名排序。CSV 保留完整原稿欄位。

表 3|整合測試項目、預定準則與結果欄位
連續資料擷取 連續運轉8小時,核對DAQ計數、實收筆數、缺樣及重啟紀錄。 目標完整率≥99.5%;所有缺樣可被識別。實測:待測。
已知工況切換 在允許範圍內重複C1、C2、C3切換,記錄轉態及回穩時間。 逐工況列誤報事件;不因切換直接宣布泵浦故障。實測:待測。
長時間正常監看 另蒐集至少24小時正常資料,涵蓋三種工況及不同批次。 目標平均每8小時不超過1件誤報;另列各工況曝光時數與事件數。實測:待測。
異常流程回放 至少20段獨立回放案例,含明確起訖與正常對照;不回流訓練。 初步目標事件召回率≥90%;只稱回放案例成效。實測:待測。
跨工況泛化 留一工況盲測;再另做獨立正常資料校準後的適應測試。 分開報告未校準與已校準結果,不預先保證泛化率。實測:待測。
延遲與運算負載 記錄視窗結束、推論完成及伺服器入庫時間;同步記錄CPU和記憶體。 目標特徵+推論第95百分位<500 ms;摘要入庫第95百分位≤2秒。實測:待測。
斷線與補傳 網路中斷10分鐘再恢復,核對事件ID、序號、原時間及入庫筆數。 本地預警不中斷;重要事件可追溯且不重復通知。實測:待測。
缺值、失效與重啟 以回放或測試接口模擬缺樣、感測失效、程序重啟與磁碟不足。 不將失效判為正常;恢復後模型與未結事件一致。實測:待測。
來源 DOCX table3 · 轉存 PDF 第 20、21 頁 · 印刷頁 17、18 ↗

延遲準則不是故障提前預警時間。2秒視窗、1秒步進及3/5投票本身就會增加通知等待,紅色升級另有60秒持續條件;正式報告須將「分析處理延遲」、「投票/持續時間延遲」與「真實故障前的提前量」分開列出。所有目標若未達成,都應保留原因與修正前後的比較。

來源 DOCX p194 · 轉存 PDF 第 21 頁 · 印刷頁 18 ↗

事件指標|分母必須一起報告

互動教學 / 僅作用於本頁
事件召回率 = 被偵測的已標記事件數 / 全部有效已標記事件數
精確率 = 正確事件通知數 / 全部事件通知數
誤報負擔 = 無對應異常的事件數 / 正常運轉小時數

分母為零時顯示「不適用」。以事件為單位,不以重疊視窗的超標比例代替事件誤報率。回放案例的召回率不能當成現場故障預測成效。

合成資料示範,非實測、未連接設備
不適用(分母為零)

試算器數字只用於公式教學;不回填原稿表 3。表 3 的全部實測結果維持「待測」。

資料來源與延伸閱讀

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研究結果的界線|示意不是實測

設計交付、展示方式與待完成實證

本版可交付的是硬體、軟體、資料流程、模型與告警的完整設計,尚未提供實機或模型執行證據。展示規格要求同時交代正常、異常及離線狀態;合成曲線與介面示意須保留標註,後續再以可追溯實測取代。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • 尚缺DAQ相容性、機台安裝校正、正常資料、訓練紀錄、長時間盲測與維護回饋;不能宣稱已完成硬體、達成辨識率或減少晶圓損失。
  • 運作流程先檢查通道、磁碟、時間與品質,再依工況進模型;事件保留前後各60秒波形及版本,只有符合解除條件才復原,補傳不重新當即時事件推播。
  • 實機照片須有全景、量測點與箱內配線;儀表板展示須含誤報與失效。圖25為合成資料和介面示意,若只做回放,成果應稱原型流程驗證。
目前交付
系統設計與驗證規劃目前階段
事件封存規劃
觸發前60秒+後60秒波形設計參數
圖像性質
合成/設計示意,非實測結果研究限制

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

本版圖像說明:新增圖表僅為合成資料或介面/系統設計示意,不是實驗結果。正式測試後,請以相同圖號替換,補上批次、日期、工況、單位與原始資料出處;未完成測試的表格仍維持「待測」。

來源 DOCX p184 · 轉存 PDF 第 20 頁 · 印刷頁 17 ↗

本章呈現本說明書已界定的設計成果、預定成品形式與後續驗證準則。目前沒有提供真空泵實測資料、實機照片或已執行的模型紀錄,因此不宣稱完成硬體組裝、達成辨識率或減少實際晶圓損失。下列表格中的數值均為設計目標或測試安排,「待測」欄位必須待實驗完成後據實填寫。

來源 DOCX p185 · 轉存 PDF 第 20 頁 · 印刷頁 17 ↗

系統啟動後,先載入設備設定、校正係數、模型與待處理事件,檢查DAQ、溫度通道、磁碟及網路。DAQ或關鍵通道未就緒時,顯示資料不足並記錄原因;伺服器不可達時,若本地量測正常,仍繼續執行預警並暫存。接著取得硬體樣本序號與低速資料,檢查缺樣、量程及時間一致性。資料有效才組成特徵,不將缺值補零後送入完整融合模型。

來源 DOCX p187 · 轉存 PDF 第 20 頁 · 印刷頁 17 ↗

取得有效特徵後,先確認設備是否停機、暖機、切換或穩態。非穩態保留基本限值監看與原始紀錄;穩態再檢查工況是否受模型覆蓋。已知工況進入異常分數計算,未知工況顯示待校準而不判正常。分數超標先經多視窗投票,再依持續時間、跨模態佐證或安全通知條件決定預警等級;若未超標,就持續記錄並等待下一個視窗。

來源 DOCX p188 · 轉存 PDF 第 20 頁 · 印刷頁 17 ↗

觸發事件時保存前60秒及後60秒原始波形、特徵、工況和模型版本,更新本地指示並傳送事件摘要。使用者確認後仍持續追蹤;只有符合解除條件才將狀態恢復,事件紀錄永遠保留。斷線補傳的資料標記原量測時間,不能重新當成剛發生的事件推播。這個流程的重點,是讓每次判斷都有資料可追查,並能明確區分設備異常與監測系統本身的問題。(如圖23)

來源 DOCX p189 · 轉存 PDF 第 20 頁 · 印刷頁 17 ↗

預定測試機台外觀包括教學用乾式真空泵、兩個固定震動量測點、表面與環境溫度探頭、受保護的電流量測位置,以及獨立的監測箱。監測箱內配置DAQ、邊緣裝置、SSD、隔離介面及電源,訊號線沿固定線槽整理,不妨礙泵浦散熱與原有維修動線。照片應包含全景、量測點近照及箱內配線三個角度,並清楚標明安裝位置,而不是只拍電腦畫面。本次保留照片位置,待實機完成後再置換。(如圖24)

來源 DOCX p196 · 轉存 PDF 第 21 頁 · 印刷頁 18 ↗

整合後的儀表板展示應選取同一段可追溯的測試紀錄,同時呈現工況切換、三種模態、異常分數、資料品質及事件清單。正常畫面需顯示確實仍在更新;異常畫面需看得到觸發依據、前後趨勢與事件ID;斷線畫面則明確標示離線及資料年齡。不能用人工填入的漂亮曲線冒充機台資料,也不能只截取成功案例而省略誤報與失效畫面。(如圖25)

來源 DOCX p199 · 轉存 PDF 第 22 頁 · 印刷頁 19 ↗

目前可交付的設計內容包含八類硬體規格、四類軟體分工、多速率資料流程、工況感知模型、告警狀態機、畫面規格及測試表。尚待完成的實證內容包括DAQ型號與驅動驗證、機台安裝與校正、正常資料蒐集、模型訓練、長時間盲測及現場維護回饋。若只能取得模擬或離線回放資料,成果名稱應明確寫成「原型流程驗證」,不能寫成「半導體廠實績」。

來源 DOCX p202 · 轉存 PDF 第 22 頁 · 印刷頁 19 ↗

圖 1–26|完整圖片索引

原圖、缺圖與來源位置

FIG. 01原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定實際裝置照片與介面標註圖1、邊緣運算裝置、散熱與有線/無線介面配置(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 7 · 印刷頁 4

原圖說區塊:p081。原始預留文字:【圖片預留】預留實際選用裝置照片,標示DAQ與網路連接位置。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 02原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定DAQ照片、端子與接線示意圖2、DAQ通道分配與訊號調理接線(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 7 · 印刷頁 4

原圖說區塊:p085。原始預留文字:【圖片預留】預留實際DAQ照片及端子圖;IEPE與電流通道應分別標示。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 03原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定感測器安裝位置照片圖3、震動感測器位置、方向與固定方式(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 8 · 印刷頁 5

原圖說區塊:p089。原始預留文字:【圖片預留】預留泵體與馬達側量測點照片,附方向箭頭及位置編號。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 04原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定安全電流接線示意圖4、電流量測位置與隔離訊號路徑(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 8 · 印刷頁 5

原圖說區塊:p093。原始預留文字:【圖片預留】預留安全接線示意;不得以裸露帶電導體示範操作。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 05原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定溫度探頭照片與RTD接線圖5、PT100表面與環境量測點配置(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 8 · 印刷頁 5

原圖說區塊:p097。原始預留文字:【圖片預留】預留探頭固定照片及RTD模組接線。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 06原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定設備唯讀介面或隔離轉接器照片圖6、轉速、壓力及運轉階段的唯讀擷取介面(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 9 · 印刷頁 6

原圖說區塊:p101。原始預留文字:【圖片預留】預留既有設備接口或隔離轉接器照片,不呈現機密製程內容。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 07原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定網路連線示意圖7、有線擷取與MQTT Wi-Fi網路配置(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 9 · 印刷頁 6

原圖說區塊:p105。原始預留文字:【圖片預留】預留DAQ、邊緣端、基地台及伺服器的連線示意。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 08原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定監測箱實際配線與外觀照片圖8、監測箱內部電源、SSD與線材保護配置(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 9 · 印刷頁 6

原圖說區塊:p109。原始預留文字:【圖片預留】預留實際配線與外觀照片;標示動力與訊號線分區。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 09原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定程式架構圖或執行紀錄截圖圖9、Python程式模組與資料處理工作流程(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 10 · 印刷頁 7

原圖說區塊:p114。原始預留文字:【圖片預留】預留程式架構圖或執行紀錄截圖,遮蔽帳密及權杖。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

合成資料與模型比較設計示意;非訓練實測結果圖10、Isolation Forest與Autoencoder的比較設計及訓練曲線格式來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 10 · 印刷頁 7

來源圖說區塊:p118;內嵌圖片區塊:p117。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):「模型比較與訓練曲線應如何呈現」;「Isolation Forest(主模型)」;「Temporal Autoencoder(比較)」;「AE損失曲線的呈現格式」;「合成訓練曲線」「合成驗證曲線」;圖底聲明曲線為公式生成、未執行模型訓練、不代表收斂成效。

圖中文字 OCR 紀錄(未逐字人工核對)

OCR引擎:Windows.Media.Ocr;語言:zh-Hant-TW。以下為未校正OCR逐行原始輸出,可能含誤辨識、漏字與閱讀順序錯誤,不可當成已驗證正文:
[OCR原始輸出開始]
模 型 比 較 與 訓 練 曲 線 應 如 何 呈 現
AE 損 失 曲 線 的 呈 現 格 式
成 訓 練 曲 線
合 合
07
成 驗 證 曲 線
lsolation Forest ( 主 模 型 )
0 · 6
2 秒 特 徵 視 窗 工 況 基 準 異 常 分 數
0
以 CPU 建 立 基 準 , 不 使 用 神 經 網 路 損 失 曲 線
0 · 4
Temporal Autoencoder ( 比 較 )
03
30 個 特 徵 時 間 點 重 建 序 列 重 建 誤 差
0 · 2
GPU 可 用 於 深 度 模 型 訓 練 , 非 現 場 必 要 硬 體
0.1
0
10
20
30
40
50
Epoch ( 示 例 )
合 成 資 料 示 意 | 非 實 測 結 果 · 曲 線 為 公 式 生 成 , 未 執 行 模 型 訓 練 ; 不 代 表 收 斂 成 效 。
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。
FIG. 11原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定介面導覽圖圖11、Grafana查詢頁與受控參數設定頁關係(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 11 · 印刷頁 8

原圖說區塊:p122。原始預留文字:【圖片預留】預留介面導覽圖;正式截圖須顯示資料來源與更新時間。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 12原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定資料欄位/分層儲存關係圖圖12、特徵資料、事件紀錄與原始波形的分層儲存(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 11 · 印刷頁 8

原圖說區塊:p126。原始預留文字:【圖片預留】預留資料表或欄位關係圖,標示本地與伺服器儲存位置。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

系統設計與部署分工示意;非實機照片圖13、乾式真空泵跨工況多模態異常預警系統架構來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 12 · 印刷頁 9

來源圖說區塊:p130;內嵌圖片區塊:p129。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):「量測、邊緣推論與GPU離線訓練的分工」;「感測與DAQ」「邊緣運算裝置」「MQTT代理」「伺服器」;「訓練工作站(選配)」;「原廠PLC/急停獨立運作」「監測模組不取代安全連鎖」;圖底說明箭頭不代表泵浦控制訊號。

圖中文字 OCR 紀錄(未逐字人工核對)

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[OCR原始輸出開始]
量 測 、 邊 緣 推 論 與 GPU 離 線 訓 練 的 分 工
感 測 與 DAQ
震 動 >< 2 / 電 流
PT100 / 工 況 介 面
邊 緣 運 算 裝 置
品 質 檢 查 特 徵 -+A |
本 地 預 警 + SSD 暫 存
匯 出 模 型
訓 練 工 作 站 ( 選 配 )
RTX 6000Ada : 深 度 模 型 訓 練
版 本 驗 證 後 部 署 ; 不 直 接 控 制 泵 浦
MQTT 代 理
Wi-Fi /TLS
事 件 去 重 、 補 傳
原 廠 PLC / 急 停 獨 立 運 作
監 測 模 組 不 取 代 安 全 連 鎖
伺 服 器
lnfluxDB
Grafana 儀 表 板
一 丶 ” 右 又 占 十 冫 仈
| 非 實 機 照 片 • 資 料 流 與 部 署 關 係 , 箭 頭 不 代 表 泵 浦 控 制 訊 號 。
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。
FIG. 14原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定多速率時間軸圖圖14、多速率資料對齊、樣本序號與滑動視窗(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 12 · 印刷頁 9

原圖說區塊:p135。原始預留文字:【圖片預留】預留時間軸圖,標示2秒視窗、1秒步進及低速資料有效期限。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 15原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定品質檢查與工況推論流程圖圖15、資料品質檢查、工況路由與邊緣推論流程(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 13 · 印刷頁 10

原圖說區塊:p140。原始預留文字:【圖片預留】預留程式流程圖,必須包含未知工況及缺值分支。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 16原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定MQTT與應用層確認時序圖圖16、MQTT發布、訂閱、斷線暫存及落盤確認機制(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 13 · 印刷頁 10

原圖說區塊:p145。原始預留文字:【圖片預留】預留通訊時序圖,區分MQTT確認與應用層保存確認。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 17原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定告警狀態轉移圖圖17、正常、預警、警報與資料不足的狀態轉移(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 14 · 印刷頁 11

原圖說區塊:p150。原始預留文字:【圖片預留】預留狀態圖,標示遲滯、持續時間、直接通知與人工確認。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

合成資料特徵熱圖;非實測結果圖18、多模態特徵及工況背景的融合關係:特徵熱圖來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 15 · 印刷頁 12

來源圖說區塊:p157;內嵌圖片區塊:p156。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):「跨工況多模態特徵熱圖」;C1、C2、C3;「泵體震動RMS」「馬達側震動RMS」「電流RMS」「相對環境溫升」「溫升斜率」;圖底說明特徵矩陣為人工構造、灰格表示無效資料、不作正常判斷。

圖中文字 OCR 紀錄(未逐字人工核對)

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[OCR原始輸出開始]
泵 體 震 動 RMS
馬 達 側 震 動 RMS
電 流 RMS
相 對 環 境 溫 升
溫 升 斜 率
0
CI
20
合 成 資 料 示 意 | 非 實 測 結 果 · 特 徵 矩 陣 為 人 工 構 造 ; 灰 格 表 示 無 效 資 料 , 不 作 正 常 判 斷 。
跨 工 況 多 模 態 特 徵 熱 圖
3.0
2.5
2.0
1 · 0
40
C2
60
92-103 秒
時 間 ( s )
∕ Q 工 設 定 偏 移
C3
100
4.0
3 · 5
0.0
灰 色 1 q 直
Elk
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。
合成異常分數與流程示意;非偵測成效圖19、異常偵測與非正常資料的分支判斷:分數與流程示例來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 16 · 印刷頁 13

來源圖說區塊:p163;內嵌圖片區塊:p162。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):「異常分數、人工偏移與品質判斷流程」;「人工構造異常分數」「示例預警門檻(非校準值)」;「資料品質合格?」「已知穩態工況?」「分數+3/5投票」「預警/持續追蹤」;圖底說明不宣稱偵測成功或計算召回率。

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異 常 分 數 、 人 工 偏 移 與 品 質 判 斷 流 程
設 實
定 故
偏 唕
移
工 真
人 工 構 造 異 常 分 數
示 例 預 警 門 檻 ( 非 校 準 值 )
0 · 8
0.6
0.4
0 · 2
0
20
40
60
80
100
資 料 品 質 合 格 ?
已 知 穩 態 工 況 ?
分 數 + 3 / 5 投 票
預 警 / 持 續 追 蹤
缺 值 資 料 不 足 ; 暖 機 / 未 知 工 況 不 強 制 輸 出 正 常
合 成 資 料 示 意 | 非 實 測 結 果 · 門 檻 與 曲 線 為 說 明 用 ; 本 圖 不 宣 稱 偵 測 成 功 或 計 算 召 回 率 。
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。
介面設計版型;非實測儀表板畫面圖20、設備健康度即時總覽畫面:四種狀態卡片版型來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 17 · 印刷頁 14

來源圖說區塊:p171;內嵌圖片區塊:p170。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):「設備健康度總覽:狀態卡片版型」;「正常」「預警」「警報」「資料不足」;「健康度:不評分」;圖下說明同一設備同一時間僅顯示一種狀態、確認告警不等於解除。

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設 備 健 康 度 總 覽 : 狀 態 卡 片 版 型
資 料 不 足
正 常
預 警
離 線 、 缺 值 或 未 知
持 續 超 標 待 確 認
需 人 工 依 程 序 處 理
有 效 且 已 知 工 況
一 / 待 測 試
健 康 度 不 評 分
數 值
/ 待 量 測
事 件
原 因 : 一 / 待 判 讀
版 型 展 示 | 同 一 設 備 同 一 時 間 僅 顯 示 一 種 狀 態 ; 確 認 告 警 不 等 於 解 除 。
介 面 設 計 不 | 非 實 測 畫 面 • 未 有 實 測 數 值 , 保 留 「 - / 待 量 測 」 , 不 虛 填 健 康 分 數 。
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。
合成多模態趨勢圖;非真空泵或DAQ量測圖21、主畫面、趨勢曲線與預警事件明細:多模態趨勢示例來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 18 · 印刷頁 15

來源圖說區塊:p176;內嵌圖片區塊:p175。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):「主畫面應呈現的多模態趨勢與工況區間」;「C1低負載」「C2一般抽氣」「C3較高負載」;震動RMS、電流RMS、環境溫升;圖底聲明數值由公式生成,非真空泵或DAQ量測。底部時間軸與註記有重疊,不作完整逐字轉錄。

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[OCR原始輸出開始]
主 畫 面 應 呈 現 的 多 模 態 趨 勢 與 工 況 區 間
CI 低 負 載
C2 一 般 抽 氣
C3 較 高 負 載
1.5
SIAY
(zs/w)
1 · 0
0.5
6
SIAY 杻
冖 v)
4
8
冖 DO)
0
20
40
60
80
100
粉 紅 區 : 人 工 設 定 多 模 態 偏 移 ; 灰 區 : 人 工 設 定 資 料 缺 井 同 晴 1 料 飠 。
合 成 資 料 示 意 | 非 實 測 結 果 • 數 值 由 公 式 生 成 , 非 真 空 泵 或 DAQ 量 測 。
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。 原圖部分文字重疊,請參考SRC-008,不推測被遮文字。
FIG. 22原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定設定頁截圖圖22、工況範圍、模型版本及權限設定畫面(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 18 · 印刷頁 15

原圖說區塊:p181。原始預留文字:【圖片預留】預留設定頁截圖;敏感資訊與網路憑證不可出現在報告。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 23原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定完整系統運作流程圖圖23、專題系統完整運作與判斷流程(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 20 · 印刷頁 17

原圖說區塊:p191。原始預留文字:【圖片預留】預留流程圖,涵蓋啟動檢查、工況分流、告警、確認、解除與補傳。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

FIG. 24原稿預留,尚未提供保留圖號,待補實機照片或正式圖件
缺圖;預定成品與感測器安裝實機照片圖24、預定成品外觀與感測器安裝展示(插圖待補)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 21 · 印刷頁 18

原圖說區塊:p198。原始預留文字:【圖片預留】實機照片待補:建議放全景、量測點近照及監測箱內部三張照片。 PDF所列頁面是圖說/預留位置,不是已存在圖像的頁面。無原圖,故無圖內文字或OCR;不可自行虛構。

合成資料與靜態介面示意;非已完成Grafana系統截圖圖25、整合儀表板與正常/異常/離線狀態展示格式(合成資料與介面示意,非實測結果;完成實驗後請替換)來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 22 · 印刷頁 19

來源圖說區塊:p201;內嵌圖片區塊:p200。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):「整合儀表板與實驗結果展示格式」;「模型狀態與資料缺口」;「設備代碼:DEMO-PUMP」;「實測日期:待補」「運轉批次:待補」;事件清單可辨認DEMO-01、DEMO-02、TEST-ID。圖底說明此為靜態示例,不是已完成的Grafana系統截圖。右側與下方部分文字重疊,不推補全文。

圖中文字 OCR 紀錄(未逐字人工核對)

OCR引擎:Windows.Media.Ocr;語言:zh-Hant-TW。以下為未校正OCR逐行原始輸出,可能含誤辨識、漏字與閱讀順序錯誤,不可當成已驗證正文:
[OCR原始輸出開始]
整 合 儀 表 板 與 實 驗 結 果 展 示 格 式
設 備 代 碼 : DEMO-PUMP
模 型 狀 態 與 資 料 缺 囗
實 測 日 期 : 待 補
0 · 8
運 轉 批 次 : 待 補
0
4
0.2
0
20
40
60
80
100
正 常 / 異 常 / 離 線 截 圖
事 件 清 單 格 式 ( 不 是 實 際 通 知 間 ( s )
對 應 原 始 波 形 與 批
事 件 代 碼
時 間
說 明
事 件 召 回 、 誤 報 及 限 制
人 工 偏 移 區 段
DEMO-OI
92 一 103 s
資 料 缺 囗 示 例
DEMO-02
108 一 111 s
正 式 實 驗 後 替 換
待 補
TEST-ID
合 成 資 料 示 意 | 非 實 測 結 果 • 此 為 靜 態 示 例 , 不 是 已 完 成 的 Grafana 系 統 截 圖 。
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。 原圖部分文字重疊,請參考SRC-008,不推測被遮文字。
產品展示圖(顯示卡與包裝盒);非本專題裝機或實驗照片圖26、NVIDIA RTX 6000 Ada Generation來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 29 · 印刷頁 26

來源圖說區塊:p264;內嵌圖片區塊:p263。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):包裝盒可辨認「NVIDIA」「RTX 6000」「Ada Generation」。圖像不含本專題實測值。

圖中文字 OCR 紀錄(未逐字人工核對)

OCR引擎:Windows.Media.Ocr;語言:zh-Hant-TW。以下為未校正OCR逐行原始輸出,可能含誤辨識、漏字與閱讀順序錯誤,不可當成已驗證正文:
[OCR原始輸出開始]
RTX 6000
RTX 6000
Ada Generation
[OCR原始輸出結束]
未完成人工圖內文字逐字核對。 原稿未提供此圖片明確來源網址與授權條款;不得宣稱為作者實機測試照片。

資料來源與延伸閱讀

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工程討論|先找量測問題,再責怪模型

量測、斷線與運算的可靠性限制

可靠預警取決於感測固定、訊號隔離、抗混疊與校正,也取決於斷線後能否保存和追回事件。設計要求緩存容量、時間品質與模型負荷都可查核;更複雜的模型若未改善事件表現,就不應只為深度學習而增加成本。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • 鬆動固定座、薄板外殼或晃動線材都可能製造假象;更換位置或感測器後須重做基準,IEPE與MEMS替換也要重審供電及調理鏈。
  • 本地待傳清單先落盤再限次重試,復線依原時間補傳並保留當前配額;容量不足先警示,未傳重要事件不得悄悄刪除,QoS 1仍需事件識別去重。
  • 時鐘跳動須加品質旗標,NTP不代表多台DAQ相位對齊;模型比較同時記錄召回、誤報、推論時間、CPU、記憶體及斷線寫檔負荷。
摘要緩存規劃
至少24小時,容量仍須實測規劃目標
時間紀錄
硬體樣本計數+UTC設計參數
模型取捨
事件成效與運算負荷一起比較設計參數

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

感測器不是頻寬越高、售價越高就一定更適合,還要考慮安裝剛性、量程、耐溫、輸出型式與DAQ相容性。振動量測若固定座鬆動、線材晃動或貼在薄板外殼,可能放大量測假象;更換位置之後也不能直接沿用舊基準。故我們會先用相同固定方式重複裝卸與量測,檢查重複性,再決定特徵是否具有可比較性。IEPE與類比MEMS具有不同供電及調理需求,替代時必須重新審查完整訊號鏈。[9][11]

來源 DOCX p205 · 轉存 PDF 第 23 頁 · 印刷頁 20 ↗

電源及變頻器可能帶來干擾,因此動力與訊號線分開走線,屏蔽接地依感測器與DAQ原廠指引處理,避免自行推定所有設備都應採同一接法。抗混疊必須在取樣前或DAQ內部有效完成,數位濾波只用來保留已正確取樣的分析頻帶。遇到異常尖峰時,先比對其他模態、接線與操作紀錄,不立即把每個尖峰當成機械故障。

來源 DOCX p206 · 轉存 PDF 第 23 頁 · 印刷頁 20 ↗

溫度方面,要確認接觸面與熱時間常數;電流方面,確認供電側與輸出側的物理意義不同。若感測器飽和、長時間卡在固定值或與參考量測差異過大,系統應先提示監測通道異常。規劃每次重新安裝或更換感測器後都做基準檢查,並保留校正日期、環境條件與偏差,讓模型問題和量測問題可以分開追查。

來源 DOCX p207 · 轉存 PDF 第 23 頁 · 印刷頁 20 ↗

Wi-Fi可能受到機櫃遮蔽與網路壅塞影響,因此本設計將擷取與判斷留在邊緣端,傳輸失敗不停止本地預警。特徵及事件先寫入本地待傳清單,再進行有上限的重試與退避;恢復連線後依原時間補傳,同時保留當前資料的傳輸配額。MQTT的QoS 1並不保證業務事件只處理一次,因此設備重啟後仍須利用boot_id、seq及event_id識別資料。[5]

來源 DOCX p209 · 轉存 PDF 第 23 頁 · 印刷頁 20 ↗

為避免磁碟被斷線資料塞滿,預定保留至少24小時的特徵摘要緩存,事件波形依容量上限管理;容量接近上限時先發出監測系統警示,再依明確策略清理較舊、已確認保存的正常資料。未傳出的重要事件不可悄悄刪除。補傳速率、重試次數與可保留時間都需在整合測試中量測,不能把「有緩存」等同永遠不會遺失。

來源 DOCX p210 · 轉存 PDF 第 23 頁 · 印刷頁 20 ↗

時間同步也會影響跨模態判斷。系統以硬體計數維持取樣順序,另存UTC時間供跨設備查詢;畫面可以轉成當地時間,但資料庫保留原始時間。若系統時鐘大幅跳動,就加上時間品質旗標,不用到達時間重新排序後假裝沒有發生問題。跨設備的精密相位分析不在本次範圍,不能以一般NTP同步宣稱完成多台DAQ相位對齊。

來源 DOCX p211 · 轉存 PDF 第 23 頁 · 印刷頁 20 ↗

三、硬體架構與運算成本考量

來源 DOCX p212 · 轉存 PDF 第 24 頁 · 印刷頁 21 ↗

我們選擇先以特徵式Isolation Forest建立可運作的原型,再評估Autoencoder是否值得增加維護與運算成本。兩者須使用相同資料切分與事件評估方式比較,除了召回和誤報,也記錄推論時間、CPU使用率、記憶體及斷線期間的寫檔負荷。若較複雜的模型沒有明顯改善,維持簡單模型更容易校準、解釋及部署,不因為名稱含有深度學習就優先採用。

來源 DOCX p213 · 轉存 PDF 第 24 頁 · 印刷頁 21 ↗

資料來源與延伸閱讀

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成本估算|非報價,不推算投資報酬

原型經費與高頻資料的儲存代價

三路高頻波形若全天保存,儲存量會快速增加,因此平時保留特徵及循環緩衝,事件才封存波形。原型硬體預算僅用於方案比較,尚無正式報價;泵浦、伺服器與安裝等費用另計,不能以估算宣稱投資效益。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • 資料量依三通道、25.6 kS/s及每樣本32位元儲存估算,資料率307,200 bytes/s;每日容量未包含檔頭、索引及備份,SSD仍依保存天數與事件密度選定。
  • 表4合計80,000–165,500元,不含泵浦、伺服器、校正服務、安裝人工及稅運差異;DAQ與必要調理估45,000–90,000元,商用型號仍可能超出。
  • 優先借用既有設備,但不得為符合估算省略隔離和保護;x86閘道、額外伺服器及工廠資安另編,GPU工作站未列入原型BOM,原稿未提供GPU價格。
原型硬體估算
80,000–165,500元成本/容量估算
未壓縮波形估算
約26.54 GB/日成本/容量估算
單次事件波形估算
約35.16 MiB/前後各60秒成本/容量估算

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

以三個高頻通道、25.6 kS/s、每樣本用32位元儲存估算,未壓縮資料率為307,200 bytes/s,每天約26.54 GB,不含檔頭、索引與備份。單次前後各60秒事件波形約35.16 MiB;若事件重疊可合併片段,但不能改掉各事件時間。由此可知,長期完整保留所有高頻資料會增加成本,因此平時保存特徵與循環原始緩衝,事件發生再封存波形;實際SSD容量需以預定保存天數與量測到的事件密度決定。

來源 DOCX p214 · 轉存 PDF 第 24 頁 · 印刷頁 21 ↗

表格可局部橫向捲動;點選欄名排序。CSV 保留完整原稿欄位。

表 4|原型硬體經費估算
邊緣裝置與散熱 6,500–9,500 Raspberry Pi、適用電源及散熱;SSD另列。
DAQ與必要調理 45,000–90,000 需確認同步、IEPE、網路串流與ARM64支援;商用型號可能超出此範圍。
兩支震動感測器及固定座 12,000–30,000 依頻寬、校正及品牌差異調整。
隔離電流感測與調理 2,000–5,000 依量程及安全額定值調整。
PT100與轉換器 2,000–5,000 外殼及環境量測,含安裝耗材。
工況與隔離擷取介面 4,000–10,000 假設可讀既有真空計;新購高階真空計另估。
區域網路設備 2,000–5,000 基地台、交換設備及線材;依現有資源調整。
SSD、保護箱、配線與備援供電 6,500–11,000 依儲存容量、外箱與備援方式調整。
合計 80,000–165,500 為上述估算加總,不含泵浦、伺服器、校正服務、安裝人工及稅運差異。
來源 DOCX table4 · 轉存 PDF 第 25 頁 · 印刷頁 22 ↗

上述預算只用來比較方案,並未取得廠商報價。優先借用學校既有DAQ、真空計和測試泵,可降低前期費用;正式採購需依相容性測試結果重新編列,不能為了符合估算而刪除必要隔離與保護。若採x86閘道、另購伺服器或導入工廠資安要求,需額外納入成本。預期停機損失的節省也必須以工廠實際維護資料計算,目前不估算投資報酬率。

來源 DOCX p217 · 轉存 PDF 第 25 頁 · 印刷頁 22 ↗

原型 BOM|上下限比較

成本估算 · 非報價
合計 / 元80,000

上述圖表與完整表 4 共用原稿數據,未取得廠商報價。GPU/工作站不在此 BOM 內;原稿沒有提供其成本範圍,列為待報價。

儲存容量|改變假設再估算

依原稿數據計算

原稿基準:3 個高頻通道 × 25,600 samples/s × 4 bytes/sample = 307,200 bytes/s。每天約 26.54 GB;前後各 60 秒事件波形約 35.16 MiB。

資料率 = 通道數 × 25,600 × 4 bytes/s
完整波形 GB = 資料率 × 86,400 × 天數 / 109
事件波形 MiB = 資料率 × (60 + 60) × 事件數 / 220

依原稿數據計算。32 位元儲存 = 4 bytes;GB 採十進位、MiB 採二進位。未壓縮,不含檔頭、索引、備份,完整波形與事件封存是兩種情境,不重複相加。另須至少 24 小時特徵摘要緩存;摘要每筆大小原稿未給定,因此不臆估其容量。

資料來源與延伸閱讀

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GPU補充專頁|保留原文,也揭露歧義

RTX 6000 Ada:訓練擴充與定位矛盾

補充正文將RTX 6000 Ada定位為訓練工作站選配,用於較大序列與重複驗證;但頁首又寫成泵浦端必要設備,兩者矛盾須保留註記。本頁不推定GPU為部署前提,也不虛構訓練加速、辨識率或價格。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • 編輯註:p262明寫「是泵浦端必要設備」,但p079不把GPU列為必要設備,p265與p271又明示工作站選配及小型模型不一定需要。本頁保留相互矛盾的原文,待作者釐清,不擅改為一致結論。
  • 原稿引用48 GB ECC、18,176個CUDA核心與568個Tensor核心,作為擴大序列及重複實驗的資源;scikit-learn隔離森林主要用CPU,樹莓派不能直接執行CUDA。
  • PCIe 4.0 x16、最高300 W與散熱供電須納入工作站規劃;後續比較同資料同模型的CPU/GPU訓練時間、能耗與結果一致性,目前沒有加速實測,也沒有GPU價格。
原稿規格引用
48 GB GDDR6 ECC原稿引用
原文定位矛盾
頁首稱必要;正文稱選配研究限制
預算與成效
未入原型BOM;效能待比較目前階段

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

|NVIDIA RTX 6000 Ada Generation的重要性

來源 DOCX p261 · 轉存 PDF 第 29 頁 · 印刷頁 26 ↗

研究定位:支援較大規模的訓練與重複驗證,是泵浦端必要設備。

來源 DOCX p262 · 轉存 PDF 第 29 頁 · 印刷頁 26 ↗

我們將RTX 6000 Ada Generation定位為訓練工作站的選配運算資源。跨工況研究需要反覆比較不同批次、視窗長度與模型設定;當資料及深度模型規模增加時,GPU有助於提升可執行的實驗規模,但不能代替感測品質或真實故障標記。本卡具有48 GB GDDR6 ECC顯示記憶體、18,176個CUDA核心及568個第四代Tensor核心。[12][13]

來源 DOCX p265 · 轉存 PDF 第 29 頁 · 印刷頁 26 ↗

48 GB顯示記憶體可容納較大的多模態序列批次、模型參數與中間張量;CUDA與Tensor核心可支援相容框架的Autoencoder訓練及混合精度運算。[12][13]我們可據此規劃多個隨機種子、留一工況及消融實驗。ECC有助於降低顯示記憶體錯誤風險,但不會自動提高感測精度或辨識率。

來源 DOCX p267 · 轉存 PDF 第 29 頁 · 印刷頁 26 ↗

資料依批次切分後,在工作站訓練並驗證模型,再將相容的模型版本部署至Raspberry Pi或其他邊緣裝置。scikit-learn版Isolation Forest主要使用CPU,安裝顯卡不會自動加速;Raspberry Pi也不能直接執行CUDA。混合精度與部署轉換均需另查相容性並重新校準分數,不套用廠商峰值算力宣稱本實驗加速倍數。

來源 DOCX p269 · 轉存 PDF 第 29 頁 · 印刷頁 26 ↗

小型特徵模型不一定需要此卡;重要性在於支援研究擴充,而非「沒有此卡就不能預警」。PCIe 4.0 x16介面、最高300 W板卡功耗與工作站散熱/供電均須納入規劃。[13]GPU與工作站未列入原型BOM;後續以相同資料和模型比較CPU/GPU訓練時間、顯示記憶體占用、能耗及結果一致性,目前不填入效能數字。

來源 DOCX p271 · 轉存 PDF 第 29 頁 · 印刷頁 26 ↗

本頁參考資料(原廠/合作夥伴規格;):

來源 DOCX p272 · 轉存 PDF 第 29 頁 · 印刷頁 26 ↗

選配工作站,不是泵浦端必要硬體

非採購紀錄/非效能實測
原稿矛盾,待作者確認依正文規劃,GPU/訓練工作站為選配;補充頁頁首對必要性有不同表述,待作者確認。
原稿引用規格

RTX 6000 Ada Generation

48 GB GDDR6 ECC
18,176 個 CUDA 核心
568 個第四代 Tensor 核心
PCIe 4.0 x16
最高 300 W 板卡功耗

尚待驗證

研究擴充,不宣稱加速倍數

比較相同資料、相同模型的 CPU/GPU 訓練時間、顯示記憶體占用、能耗與結果一致性。小型 Isolation Forest 主要用 CPU,Raspberry Pi 無法直接執行 CUDA。

成本範圍:原稿未提供,待報價;不列入原型 BOM。不宣稱已採購。

原稿圖像與圖說

點選原圖可放大
產品展示圖(顯示卡與包裝盒);非本專題裝機或實驗照片圖26、NVIDIA RTX 6000 Ada Generation來源:DOCX 內嵌原圖/圖說 · 轉存 PDF 29 · 印刷頁 26

來源圖說區塊:p264;內嵌圖片區塊:p263。DOCX關聯、PDF圖片物件頁及只讀Word頁序已核對。原圖說完整保留,不改寫為成果宣稱。 視覺核讀摘要(僅主要可辨認文字,非逐字全文):包裝盒可辨認「NVIDIA」「RTX 6000」「Ada Generation」。圖像不含本專題實測值。

圖中文字 OCR 紀錄(未逐字人工核對)

OCR引擎:Windows.Media.Ocr;語言:zh-Hant-TW。以下為未校正OCR逐行原始輸出,可能含誤辨識、漏字與閱讀順序錯誤,不可當成已驗證正文:
[OCR原始輸出開始]
RTX 6000
RTX 6000
Ada Generation
[OCR原始輸出結束]
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資料來源與延伸閱讀

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延伸閱讀|原稿來源,不是廠商背書

研究結論、參考來源與引用界線

結論將作品定位為可追溯的設備維護輔助設計,後續仍需實機安裝與獨立測試。參考資料分別支援產業背景、元件規格、軟體及訊號分析;原稿取樣、門檻、時程與經費是提案,引用案例或書籍不等於已有驗證成果。

設計與驗證規劃 · 非實測

本章重點

  • 結論要求先完成安裝、正常資料蒐集與獨立測試,再以維護紀錄確認價值;新工況少量校準、多機差異及模型漂移是後續研究,不是已完成能力。
  • 保留原稿[1]–[11]的來源名稱、網址及用途;官方規格與軟體文件不保證本案相容性或成效,RTX補充引用[12]–[13]另於GPU專頁完整呈現。
  • p252提到另一作品PDF,只交代原文件封面、章序和圖說形式的參考背景,不是本網站的執行指示,更不能移植該作品的實驗成果或虛構機構背書。
原稿網站查閱日
2026年10月10日原稿引用
引用範圍
背景・規格・軟體・學習資料原稿引用
實證界線
不移用外部案例為本案成果研究限制

研究內容

原文內容 · 可搜尋與選取

本專題以乾式真空泵的非預期停機風險為出發點,提出融合震動、電流與溫度的異常預警模組,並把製程階段、壓力及轉速納入判斷背景。我們希望透過工況分流、資料品質檢查與持續性判定,改善單一數值門檻在正常負載切換時容易產生困擾的情形;以邊緣分析與本地暫存,則可減少對即時網路連線的依賴。

來源 DOCX p219 · 轉存 PDF 第 26 頁 · 印刷頁 23 ↗

在規劃過程中,我們體會到可靠的預警並不只取決於AI模型。感測器固定、訊號隔離、取樣同步、資料切分與告警說明,都會影響使用者是否能信任系統。因此,本說明書將每個判斷步驟與待驗證條件寫清楚,也保留未知工況、缺值與失效分支,而不是勉強讓系統在任何情況下都給出正常或故障的答案。

來源 DOCX p220 · 轉存 PDF 第 26 頁 · 印刷頁 23 ↗

目前的成果是完整設計與驗證規劃,尚不能據此宣稱具備真實故障預測能力。後續應依六個月時程完成實機安裝、正常資料收集與獨立測試,再用維護紀錄確認預警是否有實際價值。若資料與安全條件成熟,可再研究新工況少量校準、多台設備差異及模型漂移管理。我們期待藉由這項專題累積機電整合、物聯網與資料科學的實作能力,讓作品逐步成為可追溯、可維護且能誠實說明限制的設備輔助工具。

來源 DOCX p221 · 轉存 PDF 第 26 頁 · 印刷頁 23 ↗

本文以方括號編號對應下列來源。規格與軟體功能引用官方文件;本專題的取樣設定、門檻、時程及經費屬設計提案,不是廠商保證或既有實測。網站查閱日期:2026年10月10日。

來源 DOCX p224 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

[1] Edwards Vacuum. How predictive maintenance transforms semiconductor fab maintenance — Customer story.

來源 DOCX p225 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

用途:說明非預期真空泵故障、晶圓損失與預測性維護的產業背景;不移用案例成效為本專題成果。

來源 DOCX p227 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

[2] Raspberry Pi. Raspberry Pi 5 — Specification.

來源 DOCX p228 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

用途:邊緣裝置的處理器、網路、記憶體與供電介面。

來源 DOCX p230 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

[3] scikit-learn. IsolationForest API documentation.

來源 DOCX p231 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

用途:隔離森林原理、模型參數及異常分數介面。

來源 DOCX p233 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

[4] Keras. Timeseries anomaly detection using an Autoencoder. 2020.

來源 DOCX p234 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

用途:時間序列重建與異常偵測的實作概念;不將範例資料當成真空泵資料。

來源 DOCX p236 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

[5] OASIS. MQTT Version 5.0. OASIS Standard, 7 March 2019.

來源 DOCX p237 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

用途:發布/訂閱、QoS及連線狀態設計。

來源 DOCX p239 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

[6] Grafana Labs. InfluxDB data source documentation.

來源 DOCX p240 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

用途:儀表板資料來源及版本相容性。

來源 DOCX p242 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

[7] InfluxData. Handle duplicate data points — InfluxDB OSS v2 documentation.

來源 DOCX p243 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

用途:時序資料識別與補傳去重設計。

來源 DOCX p245 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

[9] Analog Devices. ADXL1002 — Datasheet and Product Info.

來源 DOCX p246 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

用途:高頻類比MEMS感測器作為替代方案時的規格及介面限制。

來源 DOCX p248 · 轉存 PDF 第 27 頁 · 印刷頁 24 ↗

[11] NI. USB-4431 — Sound and Vibration Device產品規格.

來源 DOCX p249 · 轉存 PDF 第 28 頁 · 印刷頁 25 ↗

用途:同步取樣、IEPE及抗混疊規格參考;不是本案已驗證的Raspberry Pi相容型號,也不是本案正式報價來源。

來源 DOCX p251 · 轉存 PDF 第 28 頁 · 印刷頁 25 ↗

另參考使用者提供的《專-115-電-05_電機與電子群.pdf》(作品名稱:自動收羽球機),採用其封面、壹至捌章順序及圖說風格;摘要、動機與課程形式參考PDF第5–6頁,硬體及軟體呈現參考第8–15頁,介面與結果形式參考第16–24頁。依本次指定目錄,不延用原作「玖、附錄」及原作品分工紀錄,也不移植原作實驗成果。

來源 DOCX p252 · 轉存 PDF 第 28 頁 · 印刷頁 25 ↗

[8] Goodfellow, I., Bengio, Y., & Courville, A.(2016). Deep Learning. MIT Press.

來源 DOCX p254 · 轉存 PDF 第 28 頁 · 印刷頁 25 ↗

參考重點:機器學習基礎、序列模型與第14章Autoencoders。作者提供免費線上閱讀版。

來源 DOCX p256 · 轉存 PDF 第 28 頁 · 印刷頁 25 ↗

[10] Randall, R. B.(2011). Vibration-based Condition Monitoring: Industrial, Aerospace and Automotive Applications. John Wiley & Sons. ISBN 9780470747858. DOI: 10.1002/9780470977668.

來源 DOCX p257 · 轉存 PDF 第 28 頁 · 印刷頁 25 ↗

參考重點:振動訊號、訊號處理、偵測及診斷基礎;出版網站列線上首次出版為2010年12月19日、版權年為2011年。

來源 DOCX p259 · 轉存 PDF 第 28 頁 · 印刷頁 25 ↗

以上書籍用於補充模型概念、訊號分析與機械狀態監測的學習背景,不表示本模組已依書中方法完成真空泵故障實證。後續實作仍應以實際泵型手冊、感測器校正單與原廠安全規範作為安裝及操作依據。

來源 DOCX p260 · 轉存 PDF 第 28 頁 · 印刷頁 25 ↗

本頁參考資料(原廠/合作夥伴規格;):

來源 DOCX p272 · 轉存 PDF 第 29 頁 · 印刷頁 26 ↗

原稿、索引與執行資源

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本次實際來源是使用者提供的 DOCX;29 頁 PDF 由本機 Microsoft Word 轉存,PDF 實際頁序與文件印刷頁碼分開記錄。未收到《1版.pdf》,不以其他文件替代。網站署名依本次要求僅為「湯棨富」;下載的來源文件保留原始內容,不代表網站採用原封面署名。

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本頁章節 來源章節 原稿段落/表格識別碼 圖號
01 乾式真空泵的跨工況多模態異常預警模組 壹、摘要|p056–p058 p056、p057、p058
02 為什麼要讓預警理解工況 貳、研究動機|p059–p060 p059、p060
03 從課程知識到可追溯的實作 參、主題與課程之相關性或教學單元之說明|p061–p062、一、專題實作|p063–p064、二、電工機械實習|p065–p066、三、基本電學實習|p067–p068 p061、p062、p063、p064、p065、p066、p067、p068
04 六個月研究路徑與資料蒐集 肆、研究方法/一、專題實作|p069–p075、表1、六個月工作時程與階段交付項目|table1 p069、p070、p071、p072、table1、p074、p075
05 八類硬體與量測安全邊界 肆、研究方法/二、硬體裝置|p076–p109、圖1–圖8|硬體配置圖說;原稿標示插圖待補 p076、p077、p078、p079、p082、p083、p086、p087、p090、p091、p094、p095、p098、p099、p102、p103、p106、p107 1、2、3、4、5、6、7、8
06 軟體分工、資料儲存與版本管理 肆、研究方法/三、相關軟體|p110–p126、本版圖像說明|p184;圖10屬設計/合成示意,非實驗結果 p110、p111、p112、p115、p116、p119、p120、p123、p124 9、10、11、12
07 多速率資料如何走到儀表板 肆、研究方法/四、系統架構|p127–p145、本版圖像說明|p184;圖13為系統設計示意 p127、p128、p131、p132、p133、p136、p137、p138、p141、p142、p143 13、14、15、16
08 工況感知的多模態特徵與模型 肆、研究方法/三、相關軟體/AI模型框架|p115–p118、四、系統架構/邊緣運算端AI異常檢測|p137–p140、五、偵測流程/跨工況多模態特徵定義|p151–p159、表2、多模態特徵與工況背景定義|table2、訓練、驗證與測試批次切分|p164、本版圖像說明|p184;模型曲線與特徵熱圖為示意 p115、p116、p137、p138、p151、p152、p153、p154、table2、p158、p159、p164 10、15、18
09 從異常分數到可追查的預警 肆、研究方法/四、系統架構/異常預警觸發機制|p146–p150、五、偵測流程/異常狀態偵測與判斷|p160–p163、本版圖像說明|p184;圖19為合成資料/流程示意 p146、p147、p148、p160、p161 17、19
10 讓狀態、證據與設定都能被理解 肆、研究方法/六、系統介面/儀表板簡介|p167–p182、本版圖像說明|p184;圖20–圖21為介面與合成趨勢示意 p167、p168、p169、p172、p173、p174、p177、p178、p179、p182 20、21、22
11 如何驗證,而不是如何宣稱成功 跨工況驗證層次|p158、批次切分、比較基準與事件指標|p164–p166、伍、研究結果/成果狀態說明|p185、表3、整合測試項目、預定準則與結果欄位|p192、table3、處理延遲與故障提前量的區別|p194 p158、p164、p165、p166、p185、p192、table3、p194
12 設計交付、展示方式與待完成實證 伍、研究結果/圖像與成果狀態說明|p183–p185、一、專題流程|p186–p191、二、成品展示|p195–p202、表3與延遲說明已分配至validation|p192、table3、p194 p183、p184、p185、p186、p187、p188、p189、p195、p196、p199、p202 23、24、25
13 量測、斷線與運算的可靠性限制 陸、討論/一、感測器選用與雜訊問題|p203–p207、二、數據傳輸不穩定|p208–p211、三、硬體架構與運算成本考量|p212–p213 p203、p204、p205、p206、p207、p208、p209、p210、p211、p212、p213
14 原型經費與高頻資料的儲存代價 陸、討論/三、硬體架構與運算成本考量|p214–p217、表4、原型硬體經費估算|table4、GPU與工作站未列入原型BOM|p271(補充說明詳rtx6000) p214、p215、table4、p217
15 RTX 6000 Ada:訓練擴充與定位矛盾 補充專頁|NVIDIA RTX 6000 Ada Generation的重要性|p261–p274、定位矛盾交叉對照|p079、p262、p265、p271、補充專頁原稿參考資料[12]、[13]|p272–p274 p261、p262、p265、p266、p267、p268、p269、p270、p271、p272、p273、p274 26
16 研究結論、參考來源與引用界線 柒、結論|p218–p221、捌、參考資料及其他書籍/一、參考網站|p222–p251、原文件形式的參考背景|p252、二、參考書籍與引用限制|p253–p260 p218、p219、p220、p221、p222、p223、p224、p225、p226、p227、p228、p229、p230、p231、p232、p233、p234、p235、p236、p237、p238、p239、p240、p241、p242、p243、p244、p245、p246、p247、p248、p249、p250、p251、p252、p253、p254、p255、p256、p257、p258、p259、p260、p272、p273、p274

缺圖、矛盾與待補資料

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  • SRC-003:封面題名為「乾式真空泵對晶圓跨工況多模態異常預警模組」,正文頁首及摘要使用「乾式真空泵的跨工況多模態異常預警模組」,存在「對晶圓」與「的」的題名不一致。 p003(PDF1);p057(PDF4/印刷1);PDF4–29的正文頁首/保留原文差異;正式題名待作者確認
  • SRC-004:目錄寫「補充專頁|NVIDIA RTX 6000 Ada Generation的重要性」,補充頁實際標題只剩「|NVIDIA RTX 6000 Ada Generation的重要性」,缺少「補充專頁」前綴。頁碼26的對照正確。 p053(PDF3/ii)對照p261(PDF29/26)/標題待確認;未修改原稿
  • SRC-005:補充頁上方p262寫「是泵浦端必要設備」,但同頁p265稱「訓練工作站的選配運算資源」,p271說小型模型不一定需要;p079亦說不把GPU列為必要設備,圖13將工作站標為選配。這是原文內部矛盾,不是本盤點自行補出「不」字。網站應列明矛盾,不能宣稱GPU為泵端必備。 p262、p265、p271(PDF29/26);p079(PDF7/4);圖13(PDF12/9)/重要矛盾;待作者確認並修訂原稿
  • SRC-006:圖1–26中僅8圖有圖像;缺圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、11、12、14、15、16、17、22、23、24,共18圖。缺圖只有原始預留說明與圖說,不能以其他圖或生成圖冒充原圖。 source.json圖片關聯、assets/original、PDF圖片物件與圖說/待補18圖;figures.json已逐圖標記missing
  • SRC-007:圖10、18、19、21、25為合成資料圖;圖13為系統設計示意;圖20為介面版型;圖26為產品圖。正文p184、p185與表3明載非實測/待測。研究結果、成品展示及訓練曲線等標題不可脫離限制文字被解讀為已完成研究成效。 p184、p185(PDF20/17);表3(PDF20–21/17–18);各圖內警語/網站須逐圖保留性質標籤;不得填入實測成效
  • SRC-008:原圖21底部共用時間軸文字與說明有重疊;圖25右上模型資訊與資料來源文字、右下正式報告提示與清單、圖表時間軸與事件清單標題有重疊。這些是提供圖片本身的可讀性問題。保留原圖,不臆補被遮文字。 assets/original/image6.png(圖21,PDF18/15);image7.png(圖25,PDF22/19);直接視覺檢視/待取得高可讀版本/完成人工圖內文字逐字核對
  • SRC-009:已使用Windows.Media.Ocr的zh-Hant-TW辨識8張原圖,保留未校正OCR原始輸出。OCR含錯字、漏字、閱讀順序及直排標籤錯誤;人工僅核讀可辨認標題、性質警語與主要內容,未完成人工圖內文字逐字核對。 Windows OCR實際輸出;figures.json.notes;本報告OCR附錄/OCR已取得;逐字人工校對未完成
  • SRC-010:圖26顯示RTX 6000 Ada顯示卡與包裝盒,屬產品展示圖,不證明已購買、安裝或完成GPU測試。原稿列NVIDIA/PNY規格連結,但未在圖說給出圖片原始網址與授權條款。 image8.png;p264、p273、p274(PDF29/26)/圖片原始出處與公開重用授權待確認
  • SRC-011:p252提及另一份《專-115-電-05_電機與電子群.pdf》作為版式參考;該檔不在本次提供的來源檔中,因此未核對其頁面或內容,不能把其成果列為本專題成果。 p252(PDF28/25);本次來源檔清單/來源提述已記錄;外部參考檔未提供
  • SRC-012:補充頁參考資料引導句為「本頁參考資料(原廠/合作夥伴規格;):」,分號後直接閉括號,存在孤立標點/可能文字缺漏;無足夠依據推補內容。 p272(PDF29/26)/保留原文;待文字校訂
  • SRC-013:圖13把「事件去重、補傳」排在MQTT代理方塊下;正文p124、p143將事件ID去重與落盤確認交由接收程式/應用層。圖示可能使人誤以為MQTT代理自動完成業務去重,須依正文保留分工界線。 圖13(PDF12/9);p124(PDF11/8);p143(PDF13/10)/圖示語義待澄清;不得宣稱QoS 1等於事件只處理一次
所有 26 個圖號列於「設計成果與圖像展示」;原稿未提供的 18 張圖保留原圖說,不以網路照片或 AI 圖冒充。DAQ 型號與 ARM64 驅動、實機照片、校正單、正常批次、模型訓練及獨立盲測均尚待完成。

資料來源與延伸閱讀

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從設計出發,讓驗證說話。

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