ルネサス、生産設備のデータ収集から予知保全まで行う「AIユニットソリューション」の提供を開始

ルネサス エレクトロニクス(以下、ルネサス)は、生産設備や機械への後付けでセンサデータの収集から加工、分析、評価/判定までの一連のプロセスを実現し、異常検知や予知保全に活用できる「AIユニットソリューション」の提供を開始した。

「AIユニットソリューション」は、「AIユニット」と呼ぶハードウェア開発のためのリファレンスデザインと、AI処理を実現するソフトウェアで構成されている。

同ソリューションにより、ユーザはプログラミングをすることなく、AIユニットに学習済みニューラルネットワークモデル(以下、学習済みモデル)を、1日程度で組み込むことが可能になるため、異常検知や予知保全などに即時活用することができるという。

ルネサスは、IoTのエンドポイントとなる組み込みシステムにAIを搭載する「e-AI(イーエーアイ、embedded-Artificial Intelligence)」を提案し、エンドポイントをインテリジェント化するためのソリューション開発に取り組んでおり、同ソリューションはその一環となる。

AIユニットは、リファレンスデザインを用いることにより産業機器メーカ等が開発を行い、その各社から順次提供される予定だ。まず、産業システムや産業機器の提供を行う株式会社明電舎からは、多様なインタフェースを搭載したAIユニットが発売されるという。

また、産業用PCのアドバンテックからは、小型化にフォーカスしたAIユニットが発売される。さらにルネサスは、同ソリューションを拡張するため、アドバンテックが提供するIoTエコシステムメンバーシップ「WISE PaaSアライアンス」にも加盟予定だとしている。

なお、学習済みモデルの生成については、オープンソースの開発環境を利用可能なほか、ルネサスのパートナ企業によるサポートが可能だ。

背景

昨今、生産設備や機械から何らかのデータ収集を行い、生産効率の向上に役立てようという動きは高まっている。センサで収集したデータを、サーバやクラウドに送信し、設備や機械の状態をモニタリングするソリューションは多くの企業が導入を始めているが、収集したデータをAIで解析し、その結果を用いて機械を制御するまでに至っている企業は多くはない。

その障壁のひとつとして、通信遅延のため判定結果を機械制御にリアルタイムに活かせない、あるいは、振動センシングなど大量のデータを送信する場合に、機械とサーバやクラウドとの間に広い帯域のネットワークが必要になるといった課題があった。

そこでルネサスは、工場のエンドポイントに位置する設備や機械に後付けすることで、データの収集、加工、分析(e-AI分析)、評価/判定といった一連のAI処理を、機械側で実現可能なAIユニットソリューションを開発。サーバやクラウドと通信することなく、リアルタイムにAIの判定結果を機械へフィードバックするため、異常検知や予知保全の精度が高まり、生産性を向上できるという。

また、データ量の多い振動センシングなどを実施する際にも広い帯域のネットワークは不要だ。

那珂工場での実証実験について

同ソリューションは、ルネサス セミコンダクタ マニュファクチュアリング株式会社那珂工場(茨城県ひたちなか市)での、2年間の実証実験の経験とノウハウに基づき開発された。

同実証実験では、AIユニットの試作機をエンドポイントの半導体製造装置に取り付け、従来と比較して20倍の高速サンプリング速度でデータを取得し、AIによる分析を行うことによって、広い帯域のネットワークを用意することなく、異常検知の精度を6倍以上に高めることができた。

同社では、従来より有効活用してきたFDC(Fault Detection and Classification)(※1)システムに、e-AIソリューションを活用する機能を追加し、半導体生産現場に展開を開始。このアプローチにより、同社は生産性、品質の向上を実現している。

※1 半導体製造装置からの出力をモニタし、異常を検出した場合、その結果を統計的に処理することにより異常の種類を分類する手法

ソフトウェア構成

AIユニット搭載のルネサス製デバイスにインストールするソフトウェアの構成は以下の通りだ。

  1. FFT、フィルタ処理、単位変換などのセンサデータを加工するための前処理プログラム
  2. 学習済みモデルによる計算を行うAI実行プログラム
  3. AI実行プログラムによる計算結果に応じたアラーム出力などの後処理プログラム

加えて、ネットワークで接続されたサーバやパソコンにインストールするソフトウェアは以下の二つだ。

  1. AIユニットで実行する処理の選択、および各種パラメータ設定を行うソフトウェア
  2. オープンソースフレームワークであるCaffeならびにTensorFlowTMで作成した学習済みモデルをAIユニットに組み込むソフトウェア(AIユニット用e-AIトランスレータ)

【関連リンク】
ルネサス(Renesas)
明電舎(MEIDENSHA)
アドバンテック(Advantech)
ルネサス セミコンダクタ マニュファクチュアリング(Renesas Semiconductor Manufacturing)

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