innovation center RUSSIA
Алгоритмы Искусственного Интеллекта в задачах real-time
Задачи для ИИ в высокопроизводительных производственных линиях
Технологии искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения сегодня все шире используются для выполнения таких трудоемких прикладных задач, как автоматизация (роботизация) перевода, информационный поиск, распознавание образов и речи, анализ данных и пр. В настоящее время эти технологии внедряются на производстве, транспорте и в сфере потребительских услуг, позволяя любому предприятию добиться ощутимых конкурентных преимуществ.
В автоматизации промышленности ИИ становится востребованным как одно из возможных средств решения задачи повышения эффективности в рамках цифровой трансформации производственных предприятий. Большинство разработчиков систем ИИ и машинного обучения (ML) для промышленных предприятий создают «облачные» решения. В такой системе производственные данные собираются с технологических линий, передаются в ИТ-систему и «облако», где обрабатываются специальным программным обеспечением в целях оптимизации производственного процесса. Компания OMRON Electronics предлагает оригинальное решение на основе технологии ИИ для применения на производстве.
В автоматизации промышленности ИИ становится востребованным как одно из возможных средств решения задачи повышения эффективности в рамках цифровой трансформации производственных предприятий. Большинство разработчиков систем ИИ и машинного обучения (ML) для промышленных предприятий создают «облачные» решения. В такой системе производственные данные собираются с технологических линий, передаются в ИТ-систему и «облако», где обрабатываются специальным программным обеспечением в целях оптимизации производственного процесса. Компания OMRON Electronics предлагает оригинальное решение на основе технологии ИИ для применения на производстве.
Ключевые задачи современного предприятия:
- обеспечение устойчивости производства;
- повышение эффективности процессов;
- защита бренда.
Одно из актуальных решений этих задач – увеличение общей эффективности оборудования (OEE). В свою очередь, к действенным методам повышения OEE относится сокращение времени внеплановых простоев. Чтобы сократить простои и затраты на ремонт на передовых предприятиях внедряются системы предиктивного (прогностического) обслуживания и повышения качества выпускаемой продукции.
Именно для этой задачи Omron разработал новые универсальные контроллеры семейства Sysmac (рис. 1) с функциями ИИ и ML. Уникальность решения заключается в том, что ИИ реализован на уровне АСУ ТП и как дополнительная функция, поскольку основная задача контроллера – управление производственным процессом – не изменилась.
Именно для этой задачи Omron разработал новые универсальные контроллеры семейства Sysmac (рис. 1) с функциями ИИ и ML. Уникальность решения заключается в том, что ИИ реализован на уровне АСУ ТП и как дополнительная функция, поскольку основная задача контроллера – управление производственным процессом – не изменилась.
до 2048 переменных для анализа, детектирование до 128 событий оборудования, до 16 признаков для каждого события оборудования.
При этом синхронно с выполнением задач управления контроллер в режиме реального времени собирает производственные данные, выделенные как значимые («признаки»), и анализирует их согласно заложенной в него модели. При выявлении отклонений в работе оборудования, которые ИИ интерпретирует как поломку либо угрозу ее возникновения, контроллер мгновенно корректирует управляющие воздействия на исполнительные механизмы, что позволяет свести к минимуму негативные последствия и предотвратить выпуск продукции ненадлежащего качества.
Отсюда следует главное преимущество нового решения OMRON перед стандартными «облачными» решениями: АСУ ТП способна не только информировать персонал о появлении отклонений в работе производственного оборудования, но и оперативно (проактивно) на них реагировать.
Отсюда следует главное преимущество нового решения OMRON перед стандартными «облачными» решениями: АСУ ТП способна не только информировать персонал о появлении отклонений в работе производственного оборудования, но и оперативно (проактивно) на них реагировать.
От ППР к предиктивному обслуживанию
Если же система Sysmac ИИ регистрирует неисправности в работе оборудования, которые не превышают критических значений, приводящих к поломкам и остановкам, то в полной мере реализуется концепция предиктивного обслуживания: производственный персонал получает информацию о возникновении дефекта в конкретном узле установки уже на начальном этапе (например, о дефекте в результате износа) и имеет возможность заранее назначить его ремонт или замену на следующую плановую остановку. Иными словами, обслуживание оборудования выполняется без потери производительности и не приводит к нарушению производственного плана. Таким образом, внедрение системы Sysmac ИИ позволяет предприятию уйти от неэффективной системы планово‑предупредительных ремонтов. При этом требования к квалификации и опыту обслуживающего персонала существенно снижаются.
Sysmac AI
Демонстрация ИИ на уровне машины
У системы Sysmac ИИ есть еще одно важное преимущество:
не требует подключения к локальной сети или интернету для передачи данных и их обработки на верхнем уровне, поэтому не приходится создавать дорогую и сложную ИТ-инфраструктуру. Помимо ощутимой экономии средств, такой подход существенно повышает безопасность и сохранность данных – вся информация гарантированно остается внутри производственной площадки предприятия, даже при интеграции АСУ ТП с информационной системой компании. Поскольку работа ИИ требует мощных ресурсов, аппаратная составляющая системы Sysmac ИИ включает самые производительные машинные контроллеры, оснащенные многоядерными/многопоточными микропроцессорами Intel Core i7.
не требует подключения к локальной сети или интернету для передачи данных и их обработки на верхнем уровне, поэтому не приходится создавать дорогую и сложную ИТ-инфраструктуру. Помимо ощутимой экономии средств, такой подход существенно повышает безопасность и сохранность данных – вся информация гарантированно остается внутри производственной площадки предприятия, даже при интеграции АСУ ТП с информационной системой компании. Поскольку работа ИИ требует мощных ресурсов, аппаратная составляющая системы Sysmac ИИ включает самые производительные машинные контроллеры, оснащенные многоядерными/многопоточными микропроцессорами Intel Core i7.
ПО для ИИ реализует функции ML на базе алгоритма Isolation Forest и используется на этапах настройки и отладки системы. ML происходит следующим образом: в нормальном режиме работы с производственной линии собираются данные, из общего массива данных о состоянии оборудования выделяется только та информация, которая является значимой для диагностики неисправностей, – так называемые признаки. На основе анализа входных сигналов строится модель, которая загружается в контроллер. Модель способна различать несколько режимов работы производственного оборудования.
Другая разновидность ПО - библиотека функциональных блоков для контроллера. С помощью нее реализуется диагностика и предиктивное обслуживание типовых механизмов: пневмоцилиндра, шарико-винтовой передачи, ременной передачи со шкивом и других. Диагностируются, например, такие типовые неисправности, как износ резиновых прокладок цилиндра, ослабление ремня ременной передачи, износ ШВП и т. п.
Готовые программные компоненты не требуют предварительного анализа данных и проработки входных сигналов для выявления предиктивных признаков. Это ускоряет разработку и внедрение системы на базе Sysmac ИИ для указанных типов узлов технологических установок.
Другая разновидность ПО - библиотека функциональных блоков для контроллера. С помощью нее реализуется диагностика и предиктивное обслуживание типовых механизмов: пневмоцилиндра, шарико-винтовой передачи, ременной передачи со шкивом и других. Диагностируются, например, такие типовые неисправности, как износ резиновых прокладок цилиндра, ослабление ремня ременной передачи, износ ШВП и т. п.
Готовые программные компоненты не требуют предварительного анализа данных и проработки входных сигналов для выявления предиктивных признаков. Это ускоряет разработку и внедрение системы на базе Sysmac ИИ для указанных типов узлов технологических установок.
Воплощая мечты
В рамках концепции i‑Automation компания OMRON разработала передовую продукцию с функциями Искусственного Интеллекта. Ее применение будет способствовать ускорению цифровой трансформации производства и созданию высокоэффективных Фабрик Будущего.