de.wedoany.com-Bericht: Der Schweizer Halbleiterkonzern STMicroelectronics hat kürzlich den intelligenten Vibrationssensor IIS3DWB10IS für die Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung von Industrieanlagen vorgestellt. Das Bauteil integriert MEMS-Vibrationserfassung, digitale Signalverarbeitung und KI-Inferenz direkt im Sensor auf einem einzigen Chip und bietet damit eine einfacher zu integrierende Alternative zu herkömmlichen piezoelektrischen Sensoren für rotierende Maschinen, Fertigungslinien und hochzuverlässige Industrieanlagen.
Die Neuerung des IIS3DWB10IS liegt in der „lokalen Berechnung am Erfassungspunkt". Bei der herkömmlichen Zustandsüberwachung von Anlagen müssen die vom Sensor erfassten Vibrationsdaten in der Regel zunächst an einen externen Prozessor oder Edge-Gateway zur Analyse weitergeleitet werden. Dies führt zu einer langen Systemkette, bei der Faktoren wie Stromverbrauch, Verkabelung, Rechenzuweisung und Latenz die technische Umsetzung beeinträchtigen können. STMicroelectronics hat in diesen Sensor die ISPU 2.0 (Intelligent Sensor Processing Unit) integriert, sodass Vibrationsdaten nahe am Erfassungselement schnell verarbeitet und KI-gestützt analysiert werden können. Offiziellen Angaben zufolge kann das Produkt Vibrationen und Stöße mit Frequenzen von 10 kHz und darüber messen, einen Dynamikbereich von bis zu 200 g, ein Rauschboden von nur 35 µg/√Hz und einen Betrieb bei bis zu 125 °C aufweisen. Diese Spezifikationen ermöglichen die Erkennung von Anomalien an Motoren, Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren, Antriebssystemen, Werkzeugmaschinen und anderen rotierenden oder hin- und hergehenden Geräten und helfen Fabriken, Risiken frühzeitig zu erkennen, bevor es zu Lagerausfällen, mechanischem Verschleiß oder sich ausweitenden ungewöhnlichen Vibrationen kommt.
Das Bauteil ist in einem 4,5 mm × 4,5 mm × 1,5 mm großen 16-Pin-LGA-Gehäuse untergebracht. Die Auslieferung ist für Juli 2026 geplant, der Stückpreis bei Abnahme von 1.000 Stück liegt bei 25 US-Dollar.
Aus industrieller Sicht ist die Vibrationsanalyse nach wie vor einer der ausgereiftesten und zentralsten technischen Ansätze für die Zustandsüberwachung von Anlagen. Zahlreiche Unternehmen aus den Bereichen Fertigung, Automobil, Chemie, Energie und allgemeiner Maschinenbau sind für eine kontinuierliche Produktion auf rotierende Maschinen angewiesen. Ein plötzlicher Stillstand einer kritischen Maschine wirkt sich nicht nur auf diese eine Maschine aus, sondern kann auch den Takt einer gesamten Produktionslinie unterbrechen, den kurzfristigen Einsatz von Wartungspersonal, den Verbrauch von Ersatzteilen und Lieferverzögerungen verursachen. Der IIS3DWB10IS unterstützt typische Algorithmen wie FFT, Filterung, Hüllkurvenanalyse, Schweregrad der Geschwindigkeit und Anomalieerkennung im Sensor-Ökosystem. Dies bedeutet, dass Gerätehersteller die Fähigkeit zur vorausschauenden Wartung bei geringerem Platzbedarf, niedrigerem Stromverbrauch und weniger externen Schaltungen in bestehende Maschinen oder neue intelligente Geräte integrieren können. Für batteriebetriebene, verteilt installierte oder räumlich eingeschränkte Industrieumgebungen lassen sich solche KI-Lösungen im Sensor leichter in großem Maßstab einsetzen als die herkömmliche Struktur „Sensor + externer Prozessor".
Dieses Produkt spiegelt auch die Entwicklung industrieller Sensoren von reinen Erfassungsbauteilen hin zu intelligenten Edge-Knoten wider. STMicroelectronics gibt an, dass die ISPU 2.0 über eine digitale Signalverarbeitungsleistung von 40 MIPS und 40 MFLOPS verfügt, was einer bis zu vierfachen Steigerung der Verarbeitungsleistung im Vergleich zur Vorgängergeneration entspricht. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit zwischen der Sensorschnittstelle und der MEMS-Schaltung wurde um das Sechsfache erhöht. Da Fabriken zunehmend Wert auf Anlagenverfügbarkeit, Fernüberwachung und Arbeitssicherheit legen, verlagert sich der Wettbewerbsschwerpunkt der Sensorhersteller von Messgenauigkeit, Temperaturbereich und Gehäusezuverlässigkeit hin zu lokaler Algorithmusausführung, Datenvorverarbeitung, Energieverbrauchssteuerung und der Anbindungsfähigkeit an industrielle Softwaresysteme. Wenn der IIS3DWB10IS bei Herstellern von Industrieanlagen in die Serienproduktion geht, könnte dies dazu beitragen, die KI-gestützte Zustandsüberwachung von hochwertigen kritischen Anlagen schrittweise auf eine größere Anzahl gewöhnlicher Industrieanlagen auszuweiten.
Die anschließende Markteinführung des Produkts hängt jedoch noch vom Einführungstempo der Anlagenhersteller, den Kosten für die Algorithmusanpassung und dem Zeitplan für die Feldvalidierung ab. Für industrielle Anwender ist die Leistung des Sensors selbst nur der erste Schritt. Die tatsächliche Kaufentscheidung wird auch von Faktoren wie der Fehlalarmrate, der Installationsmethode, der Langzeitstabilität, dem Integrationsaufwand mit bestehenden SPSen oder Edge-Gateways und der Frage beeinflusst, ob das Wartungsteam die Sensorausgaben in umsetzbare Instandhaltungsstrategien umwandeln kann. Mit der Einführung des IIS3DWB10IS zeigt STMicroelectronics, dass Unternehmen der Industriechip-Branche KI-Funktionen weiter in die Erfassungsebene einbetten und die Zustandsüberwachung von Anlagen sich von periodischen Inspektionen hin zu einer kontinuierlicheren, näher am Einsatzort stattfindenden intelligenten Beurteilung entwickelt.
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