横河電機株式会社
横河ソリューションサービス株式会社

【横河電機/NTTドコモ】5Gやクラウド・AIを活用したプラントのシステムをリモート制御する共同実証実験に合意 ~プラントの自律制御の実現に向けた取り組み~

2021年4月14日発表

横河電機株式会社
株式会社NTTドコモ

 横河電機株式会社(本社:東京都武蔵野市 代表取締役社長:奈良 寿 以下横河電機)と株式会社NTTドコモ(本社:東京都千代田区 代表取締役社長:井伊 基之 以下ドコモ)は、第5世代移動通信システム(以下5G)とクラウド、AIなどを活用し、プラントのシステムをリモート制御する共同実証実験(以下本実証実験)を行うことに、4月13日(火)に合意いたしました。

 本実証実験は、クラウド上に横河電機が開発した制御AIを設置し、プロセス装置の1つである「三段水槽※1」の制御装置に、5Gの通信モジュールを備えることで、水槽の水位のリモート制御を行います。これは、化学薬品や石油など流体を扱う製造業(以下プロセス産業)のお客様が持つ既存のシステムを変えることなく、容易に、最新のAIを備えた5G対応の自律制御装置をご利用いただくことにつながるものです。両社は、将来的なプラントの自律制御の実現を視野に、技術面の検証・最適化に向けて、協力してまいります。

 新型コロナウィルス感染症の流行下において、プラントを自律制御する需要が急激に高まっています。これは、プラントの自律制御が生産における安全性と効率性の向上につながるためです。横河電機が昨年プロセス産業に対して行った調査※2では、回答者の64%が2030年までにプラントの完全な自律操業を見込んでおり、将来はAIなどの技術を活用し、人を介さない自律制御の仕組みが普及すると予想されています。しかし、従来の無線通信ではクラウドから制御装置への通信に遅延が発生するため、プラントのシステムをリモートで自律制御するには、技術的に大きな課題がありました。

 本実証実験は、高速・大容量・低遅延の特徴を持つドコモの5Gや、5G時代に求められる低遅延などMEC(Multi‐access Edge Computing)※3の特長を持つドコモオープンイノベーションクラウド®※4などのクラウドを活用することで、技術的な課題であった低遅延の実現を検証します。既に横河電機は、自律制御が非常に困難とされている、水槽の水位の制御を目的とした実験装置「三段水槽」において、横河電機が開発したAIを用いて水位を自律制御する実験に成功しており、その技術は業界最高水準※5とされています。本実証実験では、2021年度内にクラウド上から、このAIを用いて「三段水槽」の水位をリモートで制御するデモ環境を構築し、LTEと5Gで通信性能の比較・評価などを行う予定です。

 横河電機は、プラント制御・運用技術とIT、業種に対する深い知識に基づき、様々な業種のお客さまのビジネス活動全体における課題の可視化、最適化を支援し、新たな価値創造や持続的な成長に貢献しています。
 ドコモは、5Gのエリア展開を進めるとともに、社会課題の解決に向けて自治体・企業のパートナーと共に、5Gを用いたデジタルトランスフォーメーションの推進に貢献してきました。
 両社は、本実証実験を通して新しい価値を共創し、プロセス産業を含め、各種産業の発展に寄与してまいります。

各社からのコメント

横河電機 執行役員 横河プロダクト本部長 長谷川 健司
横河電機はプラントの生産設備の制御・運転監視を行う分散形制御システムを世界に先駆けて開発し、さまざまな産業の発展を支えてきました。現在当社は、自動操業が進んだ産業界の将来像である自律操業の世界を見据え、「IA2IA(Industrial Automation to Industrial Autonomy)」を提唱しています。5Gがクラウド・横河が開発したAI・デバイス制御装置と結びつくことで、リモートAI制御による自律操業可能なプラントの実現(IA2IA)に大きく貢献すると考えています。当社はNTTドコモと共に、お客様の更なる価値創出に、取り組んでまいります。

ドコモ 執行役員 5G・IoTビジネス部長 坪谷 寿一
製造業、プラントにおけるリモート制御、フィードバック制御を視野に入れた本取り組みは、非常にチャレンジングであり、今までに無い5GのMECを使った低遅延ソリューションを導入したいと考えています。横河電機と共に、5Gの技術革新も見据えて知見を溜め、産業や社会に貢献できる価値やユースケースを生み出していきたいと考えています。

 

※1 三段水槽とは、階段状に水槽が設置され、水が上段の水槽から下段の水槽に順に流れていく中で、下段の水槽の水位制御を 行うことを目的とした、制御トレーニング実験装置の一種です。プロセス産業の流体制御は、流体であるゆえに適正な流量のコントロールが難しいとされています。このコントロールを適正に行うことは、製造現場における生産性を高めることにつながります。
※2 横河電機株式会社 (2020) 「Industrial Autonomyへの展望」
(参考資料:https://www.yokogawa.co.jp/news/press-releases/2020/2020-09-16-ja/
※3 MEC(Multi-access Edge Computing)とは、移動通信網において、お客さまにより近い位置にサーバーやストレージを配備する仕組みです。
※4 「ドコモオープンイノベーションクラウド」は、5G時代に求められる低遅延・高セキュリティ通信を実現するMECの特長を持つクラウドサービスで、ドコモ網内の設備にクラウド基盤を構築することで実現しています。(各種条件により遅延時間は変動するため、ネットワークの伝送遅延が必ず一定以下になるといった保証をするものではありません。)
※5 2018年に横河電機は奈良先端科学技術大学院大学(NAIST)と共同で制御AI(プラント自動運転用強化学習アルゴリズムFKDPP(Factorial Kernel Dynamic Policy Programming))を開発し、AIが「3つの水槽の水位を把握しながら、バルブの開度を操作して流量を調整し、3つ目の水槽のレベルを一定にする」という実験を行いました。30回という非常に少ないAIの学習回数で最適な制御モデルを作成することに成功しました。
(参考映像:https://www.yokogawa.co.jp/library/videos/product-overviews/AI-control-3-levels/

実証実験の概要

  1. 実証実験の内容
    ドコモオープンイノベーションクラウドなどのクラウド上から、横河電機が開発した制御AIを用いて「三段水槽」の水位をリモートで制御するデモ環境を構築し、LTEと5Gの通信性能の比較や、通信遅延によるリモート制御への影響を評価します。

<イメージ図>
<期待されるメリット>・リモート制御・制御AIの学習の高速化<課題>5G・クラウドを介することによる制御信号の入出力の時間差など

  1. 実証実験の期間
    2021年度内を予定
  2. 各社の役割
    横河電機
    • クラウド上からAIを用いて「三段式水槽」をリモート制御するデモ環境の構築
    • LTEと5Gの通信性能の比較や、通信遅延によるリモート制御への影響を評価
    ドコモ
    • 5Gの提供、ドコモオープンイノベーションクラウドなどの構築・検証
    • 水槽の制御における通信環境の検証・最適化

会社概要

横河電機株式会社
創立:1915年9月
代表取締役社長:奈良 寿
主な事業内容:産業向け制御・計測機器等の製造、販売、保守サービスなど
所在地:〒180-8750 東京都武蔵野市中町2-9-32
ホームページ:https://www.yokogawa.co.jp/

株式会社NTTドコモ
営業開始:1992年7月
代表取締役社長:井伊 基之
主な事業内容:通信事業・スマートライフ事業・その他の事業
所在地:〒100-6150 東京都千代田区永田町2丁目11番1号 山王パークタワー
ホームページ:https://www.nttdocomo.co.jp/

以上

本文中および別紙で使用されている会社名、団体名、商品名、サービス名およびロゴなどは、横河電機株式会社、株式会社NTTドコモ、各社および各団体の登録商標または商標です。

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