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

AI Product Solutions

AIのもたらす価値は何でしょうか

実績に裏打ちされたインダストリアルオートメーションのためのAIをお手軽に

横河電機は既に50以上の工場・プラントの課題をAIを使って解決、ノウハウを積み上げてまいりました。
このたび、沢山の方々にご愛顧いただいておりますSMARTDAC+シリーズ ペーパレスレコーダGX/GP, データロギングソフトウエアGA10に、これまで横河電機が培ってきた実績、経験、知識を元に開発されたAIを導入しました。
また、新発売のe-RT3 PlusシリーズのCPUモジュール F3RP70には、産業の現場に適した耐環境性、汎用プログラミング言語Pythonに対応し、AIの産業利用、開発をこれまで以上に気軽に行えます。
これら3製品はAIを手軽に利用出来ることを目指し、設備の異常予測、製品品質予測などでお客様の課題解決のお手伝いいたします。

AI Product Soliution Book
当社が解決してきた全実績や、AI製品導入のメリットはこちら

AI Product Solution Book​​

プラントにおいてAIの提供できる価値は3つに集約されます。

YOKOGAWAはプラントにおけるお客様の様々な課題解決を手がけてきました。これらの課題のうち、従来の解析手法で解決できなかった案件に対し、AIを適用して50件もの課題を解決してまいりました。 そこで分かったことは、プラントにおいてAIの提供できる価値は以下の3つに集約されるということです。  

設備異常予測解析

各種設備異常の発生予測、プラントのシャットダウン発生予測を行います。異常が起こる前にメンテナンスを実施することができるので、前もって対策を行うことによって、稼働率の向上が可能になります。

原因特定解析

過去のトラブルの原因を突き止めたり、品質低下や消費電力変化の原因を特定します。
施策の改善や履行に際して、対象となる箇所を特定することにより、生産品の品質の向上が可能になります。

製品品質予測解析

品質状態をインデックス化し、テスト前に品質を予測して、品質の変化を予測します。破壊試験やテストまでに時間がかかる工程などを実施せずに品質を把握することで、コスト削減につながります。

AIのもたらす3つの価値

当社のAI活用ソリューション実績

こちらは、今までYOKOGAWAが提供してきたAI活用ソリューション解析実績の一部です。
石油プラント、化学プラントをはじめ、多くの業種においてお客様の課題をAIを用いて解決してきました。
以下に一例をご紹介します。

設備異常予測 ~設備の違和感を早期検知~

無線振動センサ(Sushi Sensor)で傾向監視をしていた減速機で、シャフト折損が発生しました。下記のグラフは、加速度、速度、温度データと、これらのデータをもとにAI解析を実施した結果です。
AIにより算出された健康度の移動平均は、故障が発生する3週間前に正常域から異常域に推移しました。センサ データのトレンド変化よりも早く、故障の予兆である“違和感”を捉えたことがわかります。
Sushi SensorとAIを組み合わせることで、多数の設備の中から違和感のある要対応設備を早期に判別することができるため、前もって保全計画策定や交換部材の準備をすることが可能です。


AI活用ソリューションの実績一覧(一部抜粋)

  業種 対象 概要
設備異常予測
化学 pHセンサ 排水パイプラインに設置されたセンサ劣化を予測
石油 加熱炉 プロセスデータから加熱炉の運転状態を予測
電力 ポンプ 圧力関連データから配管内のキャビテーションの発生を予測
原因特定
石油 コンプレッサ プロセスデータから、プラントのAエリアにある冷却用コンプレッサの効率低下要因を特定
温泉 温泉制御 運転データから配湯量変化の原因を特定
紙・パルプ 叩解(こうかい)機 叩解(こうかい)機の動力(電力)と品質の関係性を特定
製品品質予測
電子部品 電子部品製造装置 組立工程で部品破損をセンサデータで特定
化学 工業原料連続製造装置 18種のデータから品質実測指標間の指標を予測
石油 製品品質値 製造データから品質値の推定
食薬 医療品製造装置 製造時のデータ(10種)から完成品品質を予測

 

これまで当社が解決してきた全実績や、
AI製品導入のメリットなど、詳しい情報は…

AI Product Solution Book でご確認ください。

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これらの解析経験と要素技術から、手軽に使えるAI対応製品が誕生しました。

AIによるプラント制御へ
また、AI強化学習によるプラントの最適制御例の動画をご用意しました。
 → AIによるプラント制御へ  にてご参照ください。

過去~現在、そして未来まで描く
未来ペン搭載 ペーパレスレコーダ SMARTDAC+ GX/GPシリーズ

GX/GPペーパレスレコーダSMARTDAC+ GX/GPシリーズの信頼性・機能はそのままに、AIを標準搭載。難しい設定はいらず、未来の測定データを監視したいチャネルに登録するだけで、ちょっと先の未来を波形として描画したり、アラーム発生の可能性を「未来アラーム」として通知します。

GX/GPシリーズとは、直感的なタッチパネル操作を実現した、パネルマウントタイプ/ポータブルタイプのペーパレスレコーダです。入出力はフレキシビリティの高いモジュール構造で、さまざまな産業の生産現場や開発現場等で、温度、電圧、電流、流量、圧力などのデータ収集、表示、記録として使用できます。

SMARTDAC+ ペーパレスレコーダ 各製品の詳細はこちら
 >パネルマウントタイプ GX10/GX20   >ポータブルタイプ GP10/GP20


標準搭載により手軽に使えるAI機能

未来ペン

収集したデータをもとに、未来のデータを予測し、トレンドモニタ上に未来予測波形をリアルタイムデータと同時に描画することが可能です。
未来波形を確認することで、未来に起こる問題を検知し、事前に対処することが可能になります。

GX/GP未来ペン

未来アラーム

未来ペンによる未来測定データに対して、未来アラームを設定可能です。未来アラームの情報は未来アラームサマリに表示されます。
また、未来アラーム発生時には、外部出力やEメールにより、事前の周知が可能となります。

GX/GP 未来アラーム

 

レコーダを中心としたAIソリューション構成例

レコーダ単体で手軽にAIを導入

温度・電圧などのプロセス信号を過去から現在、そしてAI機能による未来の波形を表示することができます。(GX/GP)

GX/GP AIレコーダ

PCで高精度にオンラインAI解析、判定結果を現場で表示

プロセス信号を現場側レコーダGX/GPで収集し測定値を表示、リアルタイムデータをPCに送り、ソフトウェアGA10のAI解析機能で違和感検知などのAI判定結果を現場側レコーダGX/GP上で表示します。(GX/GP+GA10)

PCで高精度にオンラインAI解析、判定結果は現場で表示

*コンサルティングによる高精度AI判定もご相談ください。

装置組込みで高精度AI解析、判定結果をレコーダで表示

プロセス信号を現場側レコーダGX/GPで収集し測定値を表示、Pythonプログラミング対応の産業用AIプラットフォーム e-RT3 Plusにリアルタイムにデータ送信し、お客様独自に開発したAIアルゴリズムによる判定結果をGX/GPの画面上に展開することができます。(GX/GP+e-RT3 Plus)

装置組み込みで高精度AI解析、判定結果をレコーダで表示

*コンサルティングによる高精度AI判定もご相談ください。

 

 

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オンプレミスで設備異常の予兆をAIがお知らせ
違和感検知搭載 AI解析データロギングソフトウェア GA10+Sushi Sensor

近年、設備の老朽化が進み、設備保全の重要性が増しています。
設備の状態把握は巡回点検など人による点検が主流ですが、少子化による担い手の減少、熟練者の退職等による人手不足・技能不足の問題があります。また、巡回点検で得られた測定結果が定量化されておらず、有効活用できていないケースもあります。より効率的な設備保全の仕組みづくりが急務となっています。

異常の予兆 “違和感” を自動検知でお知らせ

GA10+ Sushi Sensor(IIoT向け無線ソリューション)は、まるでAIオペレータのように故障の予兆である “違和感” を検知し自動でユーザに知らせてくれる、設備の予兆保全ソリューションです。

保全が必要な設備に対し、適切なタイミングで人員を集中することができるため、

  • ​​​設備の点検工数の削減
  • 異常兆候の早期発見
  • 予期せぬ設備の故障・停止の防止

を実現し、より効率的な設備保全やプラントの安定操業と稼働率向上を実現することができます。

>> 動画でご紹介:設備の異常予兆をAIがお知らせ​​​
実際の画面をご覧いただけます。
(新しいウィンドウが開きます)

動画でご紹介:設備の異常予兆をAIがお知らせ​​​   >> 実際の画面をご覧いただけます。

GA10 違和感検知


データロギングソフトウェア GA10

GA10とは、工場内や敷地内に分散設置されているさまざまな機器(Sushi Sensor, レコーダ, データロガーなど)とEthernetネットワークを介して接続し、監視・記録を行うPCベースのデータロギングソフトウェアです。
GA10

>製品の詳細はこちら

小型無線センサ Sushi Sensor

Sushi Sensorとは、設備の状態を検知するセンサ(振動、圧力、温度)を含むIIoT向け無線ソリューションです。省電力・長距離を実現する広域無線通信方式LoRaWANに対応しています。

Sushi Sensor & eRT3>製品の詳細はこちら


AI機能:違和感検知

工場設備などに取り付けられたセンサのデータをGA10に集約し正常動作時のデータを学習させることで、AIがいつもと異なる動作を違和感として検知し、ユーザにお知らせします。
Sushi Sensorと違和感検知を組み合わせると、設備の振動や温度データをもとにAIが違和感をお知らせすることで、工場内の多くの設備の中から、点検を強化すべき設備を自動的に抽出することができ、設備故障の予兆検知に活用することができます。

GA10 違和感検知機能


予兆保全を実現、いつもの操作性で将来の危機を回避します

一括傾向監視で予兆保全を実現する

  • 大量のデータを一括傾向監視
  • 現場ノウハウの数値化

効率的な設備保全を実現する

  • 設備状態を定量化し、その傾向を監視
  • 巡回点検の工数を削減
  • 人依存だった設備保全のノウハウを共有・継承
  • 突発的な設備故障を予防

設備異常の予兆を素早く捉える

  • 閾値による異常判定を適用しづらい設備でも予兆を補足
  • 複数のデータを元に、設備の異常兆候を判定

簡単設定で手軽に設備異常の予兆を検知する

  • Sushi Sensor、LoRaWANゲートウェイ、GA10だけの簡単構成
  • 正常動作時のデータ期間を設定するだけで、解析を開始
  • 違和感を検知すると自動でお知らせ

 

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I/Oが豊富で拡張性が高く、ファンレスで耐環境性の高い
Python対応産業用AIプラットフォーム e-RT3 Plus

e-RT3+機械学習などのAI開発に欠かせないPythonに対応し、多くのAIオープンソースのライブラリを取り入れることが可能なので、迅速なAIの開発を強力に後押しします。耐環境性が強く、I/Oのアクセスへも容易なe-RT3ならではの強みを生かした、産業用AIプラットフォームに最適です。

>製品の詳細はこちら


 

アクセスが容易なI/Oモジュール

YOKOGAWAが持つ豊富なI/Oモジュールを利用可能なので、すぐにデータの収集、制御のレベルまで落としこみが可能です。CPUモジュールもI/Oモジュールも同じYOKOGAWA製なので、接続が容易。また万が一のハードウェアのトラブルの際にも、切り分けが今以上にシンプルになります。

Ubuntu対応

より自由でオープンなLinux Ubuntuを搭載し、多くのオープンソースソフトウェアに対応します。ネットワークファイル共有ソフトやPCレスSCADAソフトなどもより容易に使用できます。

マルチCPU対応

既存のシーケンスCPUの横にe-RT3 plusのCPUを置き、制御は高速なラダーで、通信とAI判定はe-RT3 Plusと役割を分け て実行することが可能です。

マルチCPU対応

耐環境性

高温かつ過酷な環境でも大丈夫です。e-RT3はファンレス設計かつ0℃から+55℃まで耐えられるモジュールなので、工場やプラント、屋外でのボックスの中など場所を選ばず設置が可能です。

安定供給性

PLCのメーカーのYOKOGAWAだから出来る長期安定供給。YOKOGAWAは同じ製品、部品を長く安定して供給し続けます。


 

Pythonによる高精度AI群を産業用途へ

開発時間の短縮

シングルボードコンピュータなどで試作されたAIアプリケーションを簡単に移植できます。簡単にアクセスできるI/O群、耐環境性、供給安定性で産業用装置に最適です。

開発工数削減

 

耐環境性

耐環境性

 

 

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プラントを制御するAIは夢ではありません
~AI・強化学習によるプラント制御~

強化学習によりAIが直接機器を制御する技術を、横河電機が実現しました。
強化学習は機械学習手法の一つで、AIが自ら試行錯誤し学習を行います。当社の強化学習技術は、少ない試行回数で学習可能という特長があり、非常に実用的です。

複雑なプロセスでの課題

  • 外乱の影響による指示値不安定化で原料ロスが発生
  • 熟練者の制御調整技術の伝承が難しくかつ労力・時間が必要
  • 不慣れな制御によるプロセスの不安定化と品質低下

横河電機の強化学習の特長

  • AIが自ら学習するため、大量の教師データが不要
  • 少ない試行回数で学習
  • 制御分野に特化した強化学習技術による最適化

三段水槽への強化学習による制御の適用例

実際の現場では、実に複雑な制御を要求されることが多くあります。
ここでは、これら複雑な制御の例として、三段水槽の制御にこの強化学習技術を適用した実験を行いました。プラントへのAI強化学習導入例として以下の動画をご参照ください。(本動画は無音声です。)

> 三段水槽の構成 拡大

三段水槽によるAI強化学習による制御例

結果
4時間以下の学習時間で最適制御を学習し、従来発生していたオーバーシュートが起こらない制御が実現しました。

 

 

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Webセミナー:横河プラントAIがもたらすビジネス価値とは

=== 本イベントは終了しました。===

石油/化学/電力/鉄鋼などのプラントをはじめとした、産業用AI活用ソリューションに関するWebセミナー(ウェビナー)を開催いたしました。

セミナー概要

日時 2020年8月26日(水) 14:00~15:00 *終了しました
会場 ウェビナー Webex  (オンライン)

近年、設備の異常発生予測や異常原因特定などに対してAI技術を適用し、成功した事例が多く報告されています。弊社でも、プラントにおけるお客様の様々な課題を、独自のAI技術を用いて解決してきました。 しかしその一方で、AIツールを導入したもののなかなか期待通りの結果が出ない、もしくは、どのようなところからAI技術に取り組んだらいいかわからない、という方も多くいらっしゃるようです。

こんな方にオススメのウェビナーです。

  • AI技術に取り組んでいる、もしくは取り組もうとしている方
  • AIツールを導入したものの、期待通りの結果が出ず、お困りの方
  • まずは手軽なところからAI技術の適用を試してみたい方

このセミナーでは、次の内容をご紹介予定です。

  • AI技術の概要と現在のAI技術がなぜプラントで使えるのか
  • 弊社のAI技術と実績からわかったこと
  • AIへスモールスタートで取り組める、横河AIプロダクトソリューション


ご参加ありがとうございました。

製品概要

    概要:

    e-RT3シリーズの最新モデル「F3RP70-2L」は、汎用 Linux 環境を起動可能な産業用AIプラットフォームです。OSにUbuntuを採用し、AIアプリケーションの用途を想定し、 「Python」によるプログラミング環境に対応しています。PLC基準の耐環境性や豊富なI/Oモジュールのラインナップも持ちあわせているため、工場内の生産設備や製造装置の制御だけなく、産業・社会インフラを含めたデジタルトランスフォーメーション時代のデータ活用の足回りにも期待が出来る製品です。

    概要:

    データロギングソフトウェアGA10とは、主に測定器やセンサーからのデータを監視、記録するためのPCソフトウェアです。設定が簡単で、導入してすぐに利用が可能なため、工場内に分散されている設備のデータの監視や、データ保管のために多くの場面で利用されています。今回新たにAI機能の違和感検知を搭載したことで、設備異常などが発生する前にAIが学習したデータを基に異常予兆をお知らせしてくれるようになりました。

ハウツー

    概要:

    AI開発は難しくない!このチュートリアルビデオではe-RT3 Plusと、会員サイト Partner Portalで提供のサンプルプログラムを使って簡単にAI開発を行う方法を説明します。

本件に関する詳細などは下記よりお問い合わせください


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