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大咖谈技术丨揭秘GE“辉煌工厂”背后的AI英雄

2018-10-15
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瑞萨电子日前宣布与GE医疗(日本)日野工厂联合对采用瑞萨电子的“AI单元解决方案”进行了验证测试。该AI单元解决方案是瑞萨电子为生产设备提供的e-AI(嵌入式人工智能)解决方案之一,它支持在嵌入式终端设备中采用AI功能。测试结果证明,在应用到的生产流程中,通过减少不合格品数量,可将产品良率提高至99.5%,从而显著提高生产力。


  实现智慧工厂面临的问题  


海量数据、保持实时性能、保证网络带宽,是实现智慧工厂所面临的共同问题。由此,产生了在终端处理数据的需求。瑞萨电子此前也曾在自己的那珂工厂进行过验证测试。之所以选择那珂工厂,是因为该工厂曾面临两大问题:一是错误信息,即对于合格产品的假性警报。也就是说,如果被监测的波形形状较为复杂,是难以使用统计方法(阈值)来识别异常值的,而设置严格的阈值又会导致更多的异常结果报警。因此,原始数据必须由经验丰富的工程师进行检查,增加了人员负担。二是网络拥堵。将数百个设备连接至网络,但却没有足够的备用网络容量来实现智能功能。



在部署了e-AI识别后,由于e-AI能够学习检测模拟时间序列值中的异常结果,使得设备可以通过人工智能自主学习哪些结果是“正常”的。就像人类工程师可以记住波形的样子一样,AI可以学习波形的形状,并在此基础上做出高度准确的判断。另一方面,通过利用e-AI,可以在不增加网络负载的情况下提高采样速度和精度,仅需将判断结果发送到服务器,因此网络负载非常小。


那珂工厂的验证测试结果,证明了以下三点在智慧工厂中是完全可行的:

1

使用AI识别异常结果。通过为复杂波形设置阈值,消除难点。

2

显著减少错误信息。从每月每台机器大约50条错误信息降低到零,消除了工程师的负担。

3

更准确地检测异常结果。通过使用高分辨率数据,将异常结果检测率提高6倍以上

而日野工厂的测试成功,则显示了瑞萨电子“AI单元解决方案”在提高其他公司生产设施生产力方面的能力。


  瑞萨电子e-AI解决方案  


用于生产设备的AI单元解决方案是瑞萨电子e-AI解决方案中的第一款产品,能够实现故障检测和预测性维护,并可以作为一套附加设备AI单元安装到现有的设施或机器上。它可以在一天的时间内调整好预训练的神经网络模型(即已完成学习的模型)。而且整个AI处理序列,即从传感器数据收集到数据处理、分析和评估/判断的全过程,都可以实时进行。这有助于在工厂车间尽早发现以前未注意到的微小偏差和缺陷,不仅避免了额外的工作,而且有助于通过提高产品质量等方式来提高最终产品的价值。



在e-AI解决方案路线图的规划中,已推出的AI单元解决方案可以安装在现有的终端设备和机器中以提高生产力,而不增加流量。未来,瑞萨电子将计划推出内置解决方案。客户可以根据瑞萨电子的参考设计开发自己的AI设备,也可以向瑞萨合作伙伴购买AI设备。


鉴于通过验证测试已经确认了这些优化效果,瑞萨电子计划在全球范围内推广该AI单元解决方案。这一计划不仅适用于添加到现有生产设备中的e-AI解决方案类型,而且还适用于那些能够提前部署到生产设备中的解决方案类型。瑞萨电子致力于通过扩展其e-AI解决方案产品线加速提升端点智能化,从而加速全球工厂的智能化步伐。


  99.5%的产品良率,如何做到?  


GE医疗(日本)日野工厂生产CT、MR和超声波扫描等多种医疗设备。在全球约450家GE集团的生产基地中,日野工厂以其采用物联网技术并具有高生产率而闻名,并被选为领导GE“辉煌工厂”(Brilliant Factory)计划的前七大工厂之一。自1982年投产以来,该工厂一直处于领先地位。


在GE医疗(日本)日野工厂,将AI单元安装在生产设备中,针对早期故障检测及识别不合格品生产的效果进行了验证测试。特别需要指出的是,AI单元原型嵌入了一套预先训练好的模型,并安装在该生产设备上。现在,通过测量从生产设备中发送出来的极其详尽的信号波形数据,能够观察到过去无法掌握的生产状态。该终端设备能够判断是否存在异常并且只需发送异常测试结果,因此不会增加通信的数据量。当检测到异常波形时,系统将实时启动警报并暂时停止生产。测试证明,通过减少不合格品,产品良率可提高至99.5%,生产力可得到显著提高。



GE医疗日本日野工厂已经确认,通过在检测到异常时立即停止生产,能够降低出现不合格品概率,从而大幅提高产品良率。因此,该公司现在计划将此AI装置应用于大规模生产制造设备。事实证明,自从日野工厂采用GE数字公司在全球范围内针对工业应用提供的“Predix”物联网平台以来,已经可以通过将判断结果实时上传到云端,来共享生产设备的状态。展望未来,瑞萨电子和GE 医疗(日本)将携手合作,进一步加强瑞萨电子e-AI解决方案与Predix平台之间的融合,并通过分析生产设备的长期趋势等方式来提高生产力。


关于我们

瑞萨电子作为全球领先的微控制器供应商、模拟功率器件和SoC产品的领导者,提供专业可信的创新嵌入式设计和完整的半导体解决方案,旨在通过使用其产品的数十亿联网智能设备安全可靠地改善人们的工作和生活方式。我们将与您分享最新产品技术资讯和新闻动态。


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