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橫河電機(jī)推出用于邊緣控制器的自主控制AI服務(wù)

2023-02-28 13:37:12來(lái)源：橫河電機(jī) 閱讀量：184 評(píng)論

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導(dǎo)讀：橫河電機(jī)為能源、化工、材料、制藥和食品等多個(gè)行業(yè)的客戶提供測(cè)量、控制和信息領(lǐng)域的先進(jìn)解決方案。

　　近日，橫河電機(jī)株式會(huì)社宣布推出面向邊緣控制器的強(qiáng)化學(xué)習(xí)服務(wù)。這種自主控制服務(wù)面向基于OpreX™實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的機(jī)器控制器(e-RT3 Plus)，采用階乘內(nèi)核動(dòng)態(tài)策略編程(FKDPP)強(qiáng)化學(xué)習(xí)AI算法，由軟件包和可選的咨詢服務(wù)和/或培訓(xùn)項(xiàng)目組成，具體取決于最終用戶的需求。該軟件面向全球發(fā)布。咨詢和培訓(xùn)項(xiàng)目將首先在日本開展，然后推向其他市場(chǎng)。
 
面向邊緣控制器的自主控制AI服務(wù)
 
　　開發(fā)背景
 
　　鑒于實(shí)際工廠的物理、化學(xué)和其他工藝的復(fù)雜性，仍有許多地方需要資深操作人員進(jìn)行干預(yù)?？刂七@些地方往往很困難，并且直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和盈利能力。傳統(tǒng)的控制技術(shù)包括PID控制*1和先進(jìn)過(guò)程控制(APC)*2。采用PID控制或APC進(jìn)行復(fù)雜控制，有時(shí)可能需要進(jìn)行調(diào)整，而這可能會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力。此外，某些工廠操作區(qū)域不適合PID控制或APC，必須手動(dòng)控制，這就需要操作員在控制輸入前進(jìn)行判斷。自主控制AI是針對(duì)此類情況的新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制，并消除對(duì)手動(dòng)操作的依賴。
 
　　產(chǎn)品與服務(wù)特點(diǎn)
 
　　FKDPP是一種不同于PID控制和APC的新型控制技術(shù)。2022年3月，橫河電機(jī)和JSR公司的彈性體業(yè)務(wù)部門(現(xiàn)歸ENEOS Materials公司所有)成功完成了一項(xiàng)為期35天的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。在該測(cè)試中，AI用于自主控制化工廠中的設(shè)施，該設(shè)施無(wú)法使用現(xiàn)有控制方法進(jìn)行控制，并且需要根據(jù)工廠人員的判斷手動(dòng)操作控制閥。這開創(chuàng)了世界先河*3。盡管存在天氣情況等可能會(huì)嚴(yán)重破壞控制狀態(tài)的因素，但還是實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。
 
　　借助橫河電機(jī)今天宣布的新服務(wù)，客戶可以使用FKDPP算法創(chuàng)建AI控制模型，并將其安裝在邊緣控制器上。該服務(wù)具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：
 
　　特點(diǎn)
 
　　1.由于簡(jiǎn)化了AI模型創(chuàng)建過(guò)程，即使非AI專家也可以創(chuàng)建自主控制AI模型，并將其安裝在e-RT3邊緣控制器上。
 
　　2.其他設(shè)施仍在運(yùn)行時(shí)，也可以對(duì)安裝了自主控制AI的邊緣控制器進(jìn)行改造。
 
　　3.它支持短至0.01秒的控制周期，特別適合需要快速響應(yīng)的設(shè)備控制應(yīng)用。
 
　　優(yōu)點(diǎn)
 
　　1.在只能進(jìn)行手動(dòng)控制的情況下實(shí)現(xiàn)自主控制
 
　　在超出PID控制和APC能力的地方應(yīng)用自主控制AI，可以實(shí)現(xiàn)自主、優(yōu)化控制。它不易受外部干擾的影響，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制，并提高生產(chǎn)率。
 
　　2.抑制過(guò)沖
 
　　盡管因控制目標(biāo)而異，但FKDPP可以抑制過(guò)沖。例如，通過(guò)減少不必要的過(guò)熱，過(guò)沖的減少(超過(guò)設(shè)定值的情況)預(yù)計(jì)將延長(zhǎng)熔爐和其他加熱設(shè)施的使用壽命。
 
　　3.顯著縮短整定時(shí)間
 
　　與PID控制相比，F(xiàn)KDPP可顯著縮短整定時(shí)間，節(jié)約能源，提高生產(chǎn)率。
 
　　4.能夠在相互沖突的要求之間實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)钠胶?br /> 
　　雖然取決于控制目標(biāo)，但FKDPP能夠處理相互沖突的要求，例如，在減少能源消耗和保持產(chǎn)品質(zhì)量之間取得適當(dāng)?shù)钠胶狻?br /> 
　　在進(jìn)行驗(yàn)證(如下文所示)之后，橫河電機(jī)現(xiàn)在推出了這項(xiàng)新型自主控制AI服務(wù)，用于多個(gè)行業(yè)的邊緣控制器，而無(wú)需對(duì)工廠設(shè)施進(jìn)行重大改造。
 
　　實(shí)驗(yàn)爐控制
 
　　與自動(dòng)調(diào)諧PID控制相比，該解決方案能夠抑制過(guò)沖，并將整定時(shí)間縮短約65%——自動(dòng)調(diào)諧PID控制器需要約30分鐘整定時(shí)間，而自主AI控制需要約10分鐘。
自動(dòng)調(diào)諧PID控制與自主AI控制的比較
e-RT3邊緣控制器
 
　　要使用此系統(tǒng)，需要邊緣控制器(單獨(dú)出售)、自主AI學(xué)習(xí)服務(wù)、在邊緣控制器上實(shí)施AI控制模型的軟件包以及運(yùn)行AI控制模型的許可證。根據(jù)應(yīng)用的不同，橫河電機(jī)可以提供培訓(xùn)項(xiàng)目、相關(guān)咨詢服務(wù)、工程服務(wù)等，幫助用戶啟動(dòng)。
 
　　奈良先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)教授松原崇充(Takamitsu Matsubara)與橫河電機(jī)共同開發(fā)了FKDPP算法。他評(píng)論說(shuō)：“可以說(shuō)，橫河電機(jī)能夠?qū)?qiáng)化學(xué)習(xí)商業(yè)化，主要?dú)w功于FKDPP減少了強(qiáng)化學(xué)習(xí)課題龐大的學(xué)習(xí)次數(shù)，并使其更加可行。橫河電機(jī)已經(jīng)證明了FKDPP的價(jià)值和實(shí)用性。將強(qiáng)化學(xué)習(xí)商業(yè)化為面向制造業(yè)的控制系統(tǒng)產(chǎn)品，還沒有其他先例。我預(yù)計(jì)FKDPP將為工業(yè)創(chuàng)造新的價(jià)值。”
 
　　橫河電機(jī)執(zhí)行董事兼產(chǎn)品總部負(fù)責(zé)人長(zhǎng)谷川健司(Kenji Hasegawa)補(bǔ)充說(shuō)：“控制是產(chǎn)品質(zhì)量和客戶收入的重要組成部分，但資深操作員的專業(yè)知識(shí)至關(guān)重要。我們認(rèn)為，自主控制AI(FKDPP)是一項(xiàng)顛覆性創(chuàng)新，它將以多種新方式，解決在傳統(tǒng)控制技術(shù)中遇到困難的客戶的擔(dān)憂。未來(lái)，我們還將開辟一個(gè)新領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)基于管理戰(zhàn)略的靈活控制。通過(guò)為客戶提供價(jià)值，我們將為工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)，同時(shí)盡可能地減少對(duì)環(huán)境的影響，并引領(lǐng)IA2IA——從工業(yè)自動(dòng)化向工業(yè)自主化的過(guò)渡。”
 
　　*1 比例-積分-微分控制，由Nicolas Minorsky于1922年首次提出，是一種用于流程工業(yè)和工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)設(shè)施控制技術(shù)，用于控制流量、溫度、液位、壓力和成分等因素。它根據(jù)當(dāng)前值與設(shè)定值之間的偏差，基于P、I、D計(jì)算實(shí)現(xiàn)針對(duì)目標(biāo)值的控制。運(yùn)算量是根據(jù)當(dāng)前值與設(shè)定值之間的偏差，P(比例)、I(積分)和D(微分)運(yùn)算的計(jì)算結(jié)果之和，并根據(jù) “目標(biāo)值”進(jìn)行控制。在某些情況下，某個(gè)值可能會(huì)超過(guò)(過(guò)沖)設(shè)定值，或者需要一段時(shí)間來(lái)整定以避免過(guò)沖。
 
　　*2 先進(jìn)過(guò)程控制使用數(shù)學(xué)模型，預(yù)測(cè)過(guò)程響應(yīng)，并為PID控制回路實(shí)時(shí)提供設(shè)定值，以提高生產(chǎn)率、質(zhì)量和可控性。它可以很容易地用于控制，以提高產(chǎn)量、減少勞動(dòng)時(shí)間并節(jié)約能源。APC可以減小數(shù)據(jù)偏差，從而更接近操作性能的極限(即獲得優(yōu)化性能)，但它不擅長(zhǎng)對(duì)非線性化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械變化做出反應(yīng)。
 
　　*3 橫河電機(jī)和JSR公司使用人工智能連續(xù)35天對(duì)化工廠進(jìn)行自主控制，開創(chuàng)世界先河 - 兼顧質(zhì)量、產(chǎn)量、節(jié)能和抗突發(fā)干擾的下一代控制技術(shù)投入實(shí)際應(yīng)用 -
 
　　目標(biāo)市場(chǎng)：資源和能源(石油、化工、天然氣、電力、可再生能源等)、材料(紡織品、紙漿和造紙、涂料等)、電子(半導(dǎo)體制造設(shè)備等)、食品和農(nóng)業(yè)、制藥、水和廢水
 
　　用途：控制溫度、壓力、水位、流量等
 
　　關(guān)于橫河電機(jī)集團(tuán)
 
　　橫河電機(jī)為能源、化工、材料、制藥和食品等多個(gè)行業(yè)的客戶提供測(cè)量、控制和信息領(lǐng)域的先進(jìn)解決方案。橫河電機(jī)通過(guò)數(shù)字化技術(shù)的有效應(yīng)用，幫助客戶解決日益復(fù)雜的生產(chǎn)、資產(chǎn)和供應(yīng)鏈優(yōu)化等問題，實(shí)現(xiàn)向自主運(yùn)營(yíng)的過(guò)渡。橫河電機(jī)于1915年在東京成立，擁有17,000多名員工。它通過(guò)遍布61個(gè)國(guó)家的122家公司的全球網(wǎng)絡(luò)，致力于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)。
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