オムロン、機械学習型AI搭載「マシンオートメーションコントローラー」を開発

オムロン株式会社は、機械学習型AIアルゴリズムを搭載した、マシンオートメーションコントローラーを開発した。同コントローラーは、モノづくりの現場で生産ラインや装置を制御するプログラマブルロジックコントローラー機能とAI処理機能をリアルタイムに融合させた、AI搭載コントローラー。オムロンの幅広いセンサー機器群を用いて、マイクロ秒単位で刻々と変化するラインや装置の状態をリアルタイムに監視し、搭載されたAIに学習させた「因果モデル」を基に機械の“いつもと違う動き”を推定することで、異常が発生する前に安全に装置やラインを制御するという。

近年、製造業では、多品種少量生産やグローバルでの最適地生産の流れが加速する中、熟練技能者の不足や人件費高騰の影響を抑え設備の稼働率向上と高品質な製品を安定的に生産するため、モノづくりの現場においてAIやIoTを活用するニーズが高まり続けている。

マイクロ秒単位での制御が行われるモノづくり現場においてデータを活用するためには、位置や振動、温度などのデータを高速高精度に収集し、時刻データと正確に紐付けることが重要だという。これらの複数のデータを組み合わせて分析・活用することにより、装置異常の予兆を高速に発見し、設備の停止や製品品質の低下を未然に防止することができる。

一方、IoTの急速な普及は、膨大なデータの生成をもたらし、ネットワーク帯域を拡張しても、全データを、AI分析を行うクラウド側に送信することは困難だ。また、即時応答が必要なモノづくりの現場では、センサーやモーター等各種機器からクラウドまでのデータの往復による応答遅延が導入の足かせとなる。

そこで、オムロンは、モノづくり現場の“知能化”に向け、現場のオートメーション化を支える幅広いファクトリーオートメーション(FA)機器にIoT対応や最適なAIアルゴリズムを実装し、熟練技能者のノウハウを装置やラインの制御に取り込むことに挑戦している。今回のAI搭載コントローラーの開発は、こうした開発思想の下、装置を制御するマシンオートメーションコントローラーにAIアルゴリズムを実装し、装置の繰り返し動作を緻密なセンシングデータから学習させることで、リアルタイムな装置の状態監視や制御へのフィードバックを実現するという。

AI搭載コントローラーによる、生産現場でのAI活用プロセスイメージは以下の通り。

装置や生産ラインの振動、温度などのセンシングデータとモーター等の出力データを時系列にリアルタイム収集
時系列データを基に正常時または異常時の特徴量をリアルタイムに生成
特徴量データを蓄積し、因果分析後、機械学習モデルを作成
作成したモデルデータを基にリアルタイムに状態監視や制御へのフィードバックを実現

オムロンは、今後、AI技術をモノづくり現場で使える「道具」として活用できるよう、同コントローラーをはじめ、センシング機器などにAIを搭載した商品の開発を進め、AIやIoTを生かして装置やラインの状態や製品の品質を保全し、“不良を作らず、止まらない”ものづくり現場の実現を目指す顧客の支援に取り組むという。

具体的には、2016年から一部の顧客に向け同コントローラーのサンプル出荷を開始しており、顧客や自社の現場で実証実験を重ね、装置の異常を推定・分析し、装置異常に関する因果関係の知見を高め、2018年からのサービス提供を含めた商品化を目指している。

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