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首頁>科技研發(fā)>Omron Story> 如何讓AI與制造現(xiàn)場合二為一? ~讓機(jī)械擁有熟練技師的智慧,是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)~

如何讓AI與制造現(xiàn)場合二為一?
~讓機(jī)械擁有熟練技師的智慧,是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)~






歐姆龍信息工程專家仲島晶。

正是他將世界最尖端信息通信技術(shù)(ICT)與人工智能(AI)技術(shù)融入到了歐姆龍產(chǎn)品中。

1987年進(jìn)入公司后,仲島一直從事UNIX工作站與ITRON等的實(shí)時(shí)OS開發(fā)工作,并由此掌握了如何在ATM以及自動(dòng)檢票機(jī)中嵌入開放式架構(gòu)的技術(shù)。在制造現(xiàn)場,仲島構(gòu)建起了智能化系統(tǒng),使基板檢測設(shè)備能自動(dòng)記憶優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,發(fā)現(xiàn)異常,其挑戰(zhàn)橫跨了多個(gè)領(lǐng)域。

如今,仲島又向如何融合AI與制造發(fā)起了挑戰(zhàn)。

“如果熟練技師的經(jīng)驗(yàn)與直覺能植入每一臺機(jī)械,使得機(jī)械在部件受損前,自身就能通知操作員,并預(yù)知次品產(chǎn)生的前兆,修正動(dòng)作,從而避免次品的產(chǎn)生,那么人們就能更加輕松地在制造現(xiàn)場工作?!?

就如同掌握了熟練技術(shù)與知識的技術(shù)員那樣,憑借經(jīng)驗(yàn)與預(yù)測來防止故障的發(fā)生。

機(jī)械能學(xué)會熟練技師的智慧嗎?通過技術(shù)改變制造現(xiàn)場,仲島開始發(fā)起挑戰(zhàn)。

杜絕故障,消滅次品




“在和海外制造現(xiàn)場人員討論時(shí),他們經(jīng)常會提到‘無專家維修’。制造現(xiàn)場一旦發(fā)生故障,常常需要具有10年以上經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)員才能解決,所以現(xiàn)場希望擁有誰都能簡單且迅速解決故障的機(jī)械。故障不解決就會導(dǎo)致大量次品的產(chǎn)生,甚者會造成停產(chǎn)?!敝賺u就制造現(xiàn)場的需求進(jìn)行了說明。

“近年來,從資源、環(huán)境方面減少制造現(xiàn)場的次品和廢棄物的努力取得了進(jìn)展。比如,歐洲針對食品工廠出臺了零廢棄物的規(guī)定,甚至還有企業(yè)決定對自身不能預(yù)測故障的機(jī)械不予以采購?!?


AI可通過少量現(xiàn)場信息,迅速判斷“異?!?/h4>



仲島找到的突破口是邊緣計(jì)算。所謂邊緣領(lǐng)域,是指在控制現(xiàn)場機(jī)械的控制器內(nèi)安裝機(jī)械學(xué)習(xí)引擎,由機(jī)械自身進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控,并探測機(jī)械的“異?!眲?dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)。 仲島以大腦為例,就該結(jié)構(gòu)做了如下說明。

“如果將云上進(jìn)行的大數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)械學(xué)習(xí)當(dāng)作‘大腦思考式AI’,那么現(xiàn)場進(jìn)行的小數(shù)據(jù)機(jī)械學(xué)習(xí)就是‘脊椎反射式AI’了。可應(yīng)用于IoT的傳感器群對生產(chǎn)線與設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,以高速收集數(shù)據(jù),從中提取具有特征量的異常后,通過編制時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫與機(jī)械學(xué)習(xí)來進(jìn)行監(jiān)控,然后迅速做出反饋,其反應(yīng)速度相當(dāng)于云上進(jìn)行同等監(jiān)控反饋的10倍乃至100倍以上。當(dāng)人類在面臨某些異?;蛭kU(xiǎn)時(shí),身體會做出反射性運(yùn)動(dòng),AI就是讓機(jī)械進(jìn)行這種脊椎反射?!?


通過進(jìn)行機(jī)械學(xué)習(xí)的機(jī)械移動(dòng)控制器檢測“異常”動(dòng)態(tài)



仲島所要開發(fā)的便是在發(fā)現(xiàn)“異?!彪A段可向現(xiàn)場人員發(fā)出判斷請求的AI。

“制造現(xiàn)場并不需要龐大的實(shí)驗(yàn)次數(shù)以及數(shù)據(jù)數(shù)量,但理解‘機(jī)械為何做出如此判斷’的算法卻不可或缺。因?yàn)榇纹芬约爱惓5陌l(fā)生頻率原本并不高,如果無法理解機(jī)械為何做出異常判斷,那么人類是無法保證質(zhì)量的。我們計(jì)劃使用非異常時(shí)的正常數(shù)據(jù),在控制器內(nèi)安裝可以識別機(jī)械‘異?!F(xiàn)象的算法?!?


工廠自動(dòng)化(FA)領(lǐng)域的AI技術(shù)(算法)的分類示例



制造現(xiàn)場與AI融合的未來圖景


工廠自動(dòng)化(FA)領(lǐng)域的AI技術(shù)(算法)的分類示例



在控制器內(nèi)安裝AI功能,不光需要AI技術(shù),還需要機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)、開放式架構(gòu)技術(shù),此外還必須精通制造現(xiàn)場的需求。因引進(jìn)AI功能而對控制產(chǎn)生影響,或者導(dǎo)致生產(chǎn)線誤工,是絕對不被允許的。

“要想發(fā)現(xiàn)機(jī)械‘異?!膭?dòng)態(tài),就需要一個(gè)以1/1,000秒-1/100,000秒為單位實(shí)時(shí)收集、分析、反饋所有控制數(shù)據(jù)的機(jī)制。因此我們將時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫與機(jī)械學(xué)習(xí)引擎加以高速化、輕量化,并與控制功能相融合。這只有像歐姆龍這樣具備了基于開放式架構(gòu)的控制器、啟動(dòng)機(jī)械的伺服馬達(dá)以及各種傳感器群等廣泛產(chǎn)品陣容的廠家才可能做到?!?

即使是熟練技師也會偶爾犯錯(cuò)。現(xiàn)場經(jīng)常能聽到“第一次操作時(shí)”、“經(jīng)過很長時(shí)候再次操作時(shí)”、“條件發(fā)生改變時(shí)”等“不同于平?!睍r(shí)容易犯錯(cuò)的呼聲。如果機(jī)械學(xué)會了熟練技師的智慧,就能解決人類的弱點(diǎn)。

“所謂‘異?!怯捎谂c制造相關(guān)的、被稱作4M變動(dòng)的MAN(人)MACHINE(機(jī)械)MATERIAL(材料)METHOD(方法)的條件發(fā)生變化而發(fā)生的,其原因難以勝數(shù),有些異常幾年才會發(fā)生,所以無法用1臺控制器便加以解決。

因此需要在云層面進(jìn)行長周期的預(yù)防維護(hù),也需要在邊緣層面進(jìn)行短期的即時(shí)的預(yù)防維護(hù)。如何平衡二者,是今后我們需要進(jìn)一步研究的?!?

仲島的眼光已經(jīng)投向了挑戰(zhàn)的未來。如果機(jī)械具有熟練技師的智慧,就能讓人類更易于工作,熟練技師可以進(jìn)一步集中精力進(jìn)行創(chuàng)新。為了創(chuàng)造更多價(jià)值,為了用技術(shù)改善制造現(xiàn)場,仲島的挑戰(zhàn)將不會止步。

“安裝了AI的機(jī)械自動(dòng)化控制器的第一步目標(biāo)是預(yù)防維護(hù),但我們的最終目的是實(shí)現(xiàn)由AI進(jìn)行控制的智能制造。實(shí)現(xiàn)機(jī)械以及工廠本身的智能化,生產(chǎn)最好的產(chǎn)品。而人可以挑戰(zhàn)更多的創(chuàng)意創(chuàng)造。希望我能創(chuàng)造起這樣的未來?!?,仲島說道。


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