KI-Produktlösungen

Welche Vorteile bringt die KI?

Einfache KI für leistungsfähige industrielle Automatisierung

Yokogawa hat bereits Expertise gesammelt, indem es die Herausforderungen von mehr als 50 Fabriken und Anlagen mit KI gemeistert hat.

Yokogawa hat seine KI auf der Grundlage jahrelanger Fortschritte, Erfahrungen und Kenntnisse entwickelt. Jetzt integrieren wir KI in die beliebten papierlosen Recorder der GX- und GP-Familie der SMARTDAC+ Serie und in die Datenlogging-Software GA10.

Darüber hinaus zeichnet sich unser neues CPU-Modul F3RP70 der Serie e-RT3 Plus durch industrietaugliche Robustheit aus. Ferner unterstützt es die generische Programmiersprache Python, was die industrielle Nutzung und Entwicklung von KI einfacher macht als je zuvor.

Diese drei Produkte zielen darauf ab, KI für die Vorhersage von Anlagenfehlfunktionen, Produktqualität und anderen Faktoren unkompliziert einsetzbar zu machen, um unseren Kunden bei der Bewältigung ihrer Herausforderungen zu helfen.

AI Product Soliution Book
Alle Erfolge, die wir erzielt haben, und die Vorzüge der Einführung von KI-Produkten

 → Broschüre zu KI-Produktlösungen zum Herunterladen​​

Details

Drei Ansätze, mit denen KI in den Anlagen einen Mehrwert bieten kann.

In letzter Zeit haben wir uns mit der Lösung einer Vielzahl von Kundenproblemen beschäftigt. Von den Problemen, die mit herkömmlichen Analysemethoden nicht zu lösen waren, konnten wir 50 durch den Einsatz von KI lösen. Wir haben dabei gelernt, dass KI in Anlagen in dreierlei Hinsicht einen Wert bieten kann.

Erkennung von Anzeichen auf abweichende Betriebszustände

Sagt verschiedene Ausfälle von Komponenten und Anlagenstillstände voraus. Ermöglicht das Ergreifen von Instandhaltungsmaßnahmen noch bevor eine Unregelmäßigkeit oder Störung auftritt und verbessert damit die Verfügbarkeit der Anlage.

Root-Cause-Analyse

Bestimmt die Ursachen bisheriger Probleme und identifiziert die Ursache für eine Verschlechterung der Qualität und die Änderungen im Energieverbrauch. Die Produktqualität kann verbessert werden, indem Schwerpunktbereiche für die Verbesserung und Umsetzung von qualitätsbezogenen Maßnahmen identifiziert werden.

Qualitätsabschätzung

Weist Qualitätsindizes zu, prognostiziert die Qualität vor einer Prüfung und sagt Änderungen in der Qualität voraus. Übernehmen Sie die Kontrolle über die Entwicklung der Qualität Ihrer Erzeugnisse ohne zerstörende Prüfungen und andere Prozesse, die viel Zeit erfordern und senken Sie dadurch Ihre Kosten.

The value brought by AI

Ergebnisse der KI-Lösungen von Yokogawa

Wir möchten Ihnen einige Analyseergebnisse der KI-Lösungen von Yokogawa präsentieren.
Wir haben mit unserer KI die Fragestellungen von Kunden in vielen unterschiedlichen Industrien beantwortet, darunter Ölraffinerien und Chemieanlagen.

Erkennung von Anzeichen auf abweichende Betriebszustände
-schnelle Erkennung abweichender Betriebszustände in von Anlagenkomponenten-

In einem Getriebe, an dem Trends mit einem Funk-Vibrations-Sensor (Sushi Sensor) überwacht werden, kam es zu einem Wellenbruch. Das folgende Diagramm zeigt Beschleunigungs-, Geschwindigkeits- und Oberflächentemperaturdaten sowie die Ergebnisse der auf diesen Daten basierenden KI-Analyse. Der von der KI berechnete gleitende Durchschnitt des Health Index bewegte sich drei Wochen vor dem Ausfall vom normalen zum unregelmäßigen (abweichenden) Betriebsbereich. Sie können sehen, dass die KI die „Anomalien“, also die Anzeichen für abweichende Betriebszustände, früher erfasst hat als die durch die Sensoren erfassten Trendänderungen. Durch die Kombination des Sushi Sensors mit unserer KI-Lösung können unerwünschte Betriebszustände basierend auf den Daten zu Vibrationen und Oberflächentemperaturen gemeldet werden, sodass Sie Störungen und Unregelmäßigkeiten von Anlagenkomponenten im Wege der Predictive Maintenance erkennen und entsprechende Maßnahmen im Voraus ergreifen können.


Ergebnisse der KI-Lösungen von Yokogawa (Auszug)

  Industrie Kategorie Übersicht
Erkennung von Anzeichen auf abweichende Betriebszustände
Chemieindustrie pH-Sensor Prognostizierung der Verschlechterung von Sensoren in Abwasserleitungen
Öl Öfen Prognostizierung von Betriebszuständen der Öfen anhand von Prozessdaten
Spannungsversorgung Pumpen Prognostizierung von Kavitationen in Rohrleitungen anhand von druckbezogenen Daten
Root-Cause-Analyse
Öl Kompressoren Identifizierung der Ursachen für eine verschlechterte Effizienz von Kühlkompressoren im Bereich A einer Anlage anhand von Prozessdaten
Thermalquelle Regelung von Thermalquellen Identifizierung der Ursachen für Änderungen in der Warmwasserverteilung anhand von Betriebsdaten
Papier und Zellstoff Mahlholländer Identifizierung des Verhältnisses zwischen der Leistung einer Papiermühle und der Produktqualität
Qualitätsabschätzung
Elektronische Bauteile Anlagen für die Herstellung von elektronischen Bauteilen Identifizierung von beschädigten Bauteilen im Herstellungsprozess anhand von Sensordaten
Chemieindustrie Anlagen für die kontinuierliche Herstellung industrieller Stoffe Prognostizierung von Indikatoren zwischen Qualitätsmessungen anhand 18 verschiedener Datentypen
Öl Produktqualitätskenngrößen Schätzen Sie die Produktqualitätswerte anhand von Produktionsdaten

Lebens-und Arzneimittelindustrie

Anlagen zur Herstellung von Medizinprodukten Prognostizierung der Qualität von fertigen Produkten anhand 10 verschiedener Datentypen aus der Herstellung

 

Das oben Genannte ist nur ein kleiner Teil.
Weitere Möglichkeiten können Sie der Broschüre zu KI-Produktlösungen entnehmen.

→ Broschüre zu KI-Produktlösungen zum Herunterladen

Yokogawa AI Product Solution Book Download

 


Aufbauend auf unserer Erfahrung in der Analyse und mit unserer Technologie können wir eine Reihe benutzerfreundlicher KI-Produkte anbieten.

Plant control with AI
Außerdem haben wir ein Video mit einem Beispiel für eine optimale Anlagenregelung mit KI-Reinforcement-Learning vorbereitet.
  → Siehe hierzu Anlagenregelung mit KI

Von der Vergangenheit in die Gegenwart und weiter in die Zukunft
Jetzt mit Future Pen
Papierlose Recorder der Serie SMARTDAC+ GX/GP

SMARTDAC+ SeriesKI ist standardmäßig installiert, wobei die Zuverlässigkeit und die Funktionen der papierlosen Recorder der Serie SMARTDAC+ GX/GP erhalten bleiben. Ohne komplizierte Einstellungen registrieren Sie einfach die Kanäle, die Sie überwachen möchten, als Future Pen und zeichnen die nahe Zukunft als Kurvenverlauf.

Unsere Geräte der Familie GX/GP sind als integrierte Digitalschreiber oder tragbare, papierlose Recorder mit intuitiver Bedienung per Touchscreen verfügbar. Dank der hochflexiblen und modularen E/A-Architektur können Sie Daten wie Temperatur, Spannung, Strom, Durchfluss und Druck in verschiedensten Anwendungen an industriellen Produktions- und Entwicklungsstandorten erfassen, anzeigen und aufzeichnen.

Beachten Sie auch die detaillierten Informationen zu den papierlosen Recordern der Serie SMARTDAC+ GX/GP
> Schalttafelausführungstyp GX10/GX20  > Tragbarer Typ GP10/GP20


KI-Funktionen der GX/GP-Serie

Future Pen

Zukünftig zu erwartende Kurvenverläufe werden anhand aktueller Daten prognostiziert und gemeinsam mit den Echtzeitdaten im Trendmonitor angezeigt. Mithilfe der zukünftigen Kurvenverläufe können mögliche Probleme identifiziert und im Voraus gelöst werden.

Future Pen

Future Alarm

Über den Future Pen können Alarm-Meldungen für die Zukunft auf Basis der Trenddaten erzeugt werden (Future Alarm-Funktion). Informationen zu zukünftigen Alarm-Meldungen werden in einer entsprechenden Alarm-Übersicht angezeigt. Wenn ein zukünftiger Alarm erzeugt wird, sorgen ein externer Ausgang oder die Benachrichtigungsfunktion per E-Mail dafür, dass der Benutzer entsprechend alarmiert wird.

Future Alarm

 

Beispiele für die Gestaltung von KI-Lösungen im Zusammenhang mit Datenrecordern

Einfaches Hinzufügen von KI zu einem Aufzeichnungsgerät (GX/GP Future Pen, Future Alarm)

Prozesssignale wie Temperatur und Spannung können von der Vergangenheit über die Gegenwart bis hin zu zukünftigen Kurvenverläufen per KI-Funktion angezeigt werden. (GX/GP)

Easily add AI to a recorder

Genaue KI-basierte Analyse in Echtzeit über einen PC samt Darstellung der Ergebnisse am Standort. (GX/GP + GA10)

GX/GP sammelt die Prozesssignale und zeigt die Messwerte an.
Senden von Echtzeitdaten an den PC, die KI-Analysefunktion der Software GA10 zeigt das Ergebnis der KI-Beurteilung wie z. B. die Erkennung eines ungewöhnlichen Verlaufs der Daten auf dem GX/GP auf der Anlageseite an. 

Accurate AI analysis in real time on a PC and displaying determination results on site
Wenden Sie sich gerne an uns, wenn Sie mehr über unseren hochpräzisen KI-Consultant-Service erfahren möchten.

Analyse auf einem integrierten Gerät mit präziser KI und Anzeige der Resultate (GX/GP + e-RT3 Plus)

GX/GP sammelt die Prozesssignale und zeigt die Messwerte an.
Erfasst Prozesssignale mit GX/GP, zeigt Messwerte an, überträgt Daten in Echtzeit an die mit Python kompatible KI-Plattform e-RT3 Plus und zeigt die Resultate des vom Kunden entwickelten KI-Algorithmus auf dem GX/GP-Bildschirm an.

Analyze on an embedded device with accurate AI and display determination results on site
Wenden Sie sich gerne an uns, wenn Sie mehr über unseren hochpräzisen KI-Consultant-Service erfahren möchten.

 

KI, installiert auf einem Standalone-Computer, erkennt Anzeichen auf abweichende Betriebszustände bei Anlagenkomponenten
mit Anomalie-Erkennung
KI-Analyse- und Datenlogging-Software GA10 + Sushi Sensor

In den letzten Jahren wächst der Wartungsbedarf der zunehmend alternden Assets. Der Zustand von Assets wird hauptsächlich von menschlichen Kräften durch Inspektionen, zum Beispiel im Rahmen von Rundgängen der Bediener, bestimmt. Durch die Alterung unserer Gesellschaft und somit den Umstand, dass erfahrenes Personal in den Ruhestand geht, kommt es zudem zu einem Mangel an Fachkräften. Außerdem werden die Ergebnisse, die durch Rundgänge der Bediener gewonnen werden, nicht quantifiziert und können häufig nicht effektiv verwertet werden. Es besteht ein dringender Bedarf an effizienteren Lösungen in Sachen Gerätewartung und Anlageninstandhaltung.

Automatische Erkennung von „Abweichungen“, die auf Unregelmäßigkeiten im Betrieb hinweisen

Die Kombination aus GA10 und Sushi Sensor stellt eine Lösung zur Predictive Maintenance dar, die man sich als einen KI-basierten Bediener vorstellen kann, der „Abweichungen“ erkennt, die auf Unregelmäßigkeiten und Störungen hinweisen, und automatisch den Benutzer benachrichtigt.

Sie können Personal genau zum richtigen Zeitpunkt mit der Wartung der richtigen Geräte beauftragen, sodass die für die Inspektion und Prüfung von Geräten nötigen Arbeitsstunden reduziert, Anzeichen auf abweichende Betriebszustände schnell erkannt und unerwartete Anlagenstillstände vermieden werden. So können Sie eine effizientere Gerätewartung und eine höhere Anlagenverfügbarkeit zur Wirklichkeit werden lassen.

Using AI to monitor for anomaly sign
*Sushi Sensor: Bis zu 1000 Einheiten können registriert werden. (Gate Sushi-Funktion; Option)


Mit KI die Zukunft prognostizieren, neu

Erfasste Daten lassen sich zur Vorhersage zukünftiger Daten verwenden und vorhergesagte zukünftige Kurvenverläufe werden zusammen mit den Echtzeitdaten auf dem Trendbildschirm angezeigt. Sie können auch Alarme auf vorhergesagte Daten setzen, um Probleme im Voraus zu erkennen, wenn sie in der Zukunft auftreten, so dass Sie sich im Vorfeld damit befassen können.

Predict the future with AI


Datenlogging-Software GA10 – KI weist Sie auf abweichende Betriebszustände hin


Was ist GA10?

GA10 ist eine PC-basierte Datenprotokollierungssoftware, die verschiedene in Fabriken, Werksanlagen und ihren Räumlichkeiten installierte Geräte und Ausrüstungen (wie z. B. einen Sushi Sensor, Datenrecorder und Datenlogger) über ein Ethernet-Netzwerk miteinander verbindet und für die Überwachung und Aufzeichnung der Daten sorgt.

ga10> weitere Informationen

Was ist Sushi Sensor?

Sushi Sensor* ist eine drahtlose IIoT-Lösung, die Sensoren zur Erfassung von Gerätezuständen umfasst. Er unterstützt den LoRaWAN-Kommunikationsstandard für drahtlose Netzwerke mit geringem Stromverbrauch und großer Reichweite.

Sushi Sensor & eRT3> weitere Informationen

*Der Sushi Sensor soll nach und nach für weitere Länder freigegeben werden. Um detaillierte Informationen zu erhalten, klicken Sie auf „weitere Informationen“


Führen Sie Predictive Maintenance ein und vermeiden Sie zukünftige Störungen bei gewohnter Bedienbarkeit

Erweitern Sie Predictive Maintenance im Trend-Monitoring

  • Überwachung großer Datenmengen
  • Digitalisierung von Knowhow vor Ort

Effiziente Gerätewartung

  • Gesundheitszustände Ihrer Assets digitalisieren und Trends sichtbar machen
  • Kosten für Kontrollrundgänge reduzieren
  • Bedienerwissen aus dem Feld und Erfahrungen in der Wartung von Assets teilen und übertragen
  • Verhindern plötzlicher unerwarteter Geräteausfälle

Schnelle Erfassung von Anzeichen auf Unregelmäßigkeiten von Geräten im Betrieb

  • Anzeichen und Signale erkennen, selbst bei Geräten, bei denen eine auf Grenzwerten basierende Erkennung von Unregelmäßigkeiten schwierig ist
  • Auf Grundlage einer Vielzahl von Daten Anzeichen auf Unregelmäßigkeiten im Gerätebetrieb erkennen

Einfache Erkennung von Anzeichen auf Unregelmäßigkeiten mit simplen Einstellungen

  • Einfacher Systemaufbau: Sushi Sensor, LoRaWAN-Gateway und GA10
  • Einfach einen Datenbereich mit normalen Bedingungen definieren und mit der automatisierten Analyse beginnen
  • Benachrichtigung bei Erkennung von Abweichungen

 

Mit einer Vielzahl an E/A für hohe Skalierbarkeit
und robustes, lüfterloses Design für raue Umgebungen; unterstützt Python
Industrielle KI-Plattform e-RT3 Plus

AI Platform e-RT3Unterstützt Python, was für die Entwicklung von Machine Learning und andere KI-Bereiche unverzichtbar ist. Ferner können Sie viele Open-Source-KI-Bibliotheken hinzufügen, um Ihre KI-Entwicklung schnell voranzutreiben. Exzellente Robustheit auch in rauen Umgebungen, ideal geeignet für industrielle KI-Plattformen, in denen die einzigartigen Stärken des e-RT3 zum Tragen kommen. Einfacher Zugang zu E/A.

> Beachten Sie auch die detaillierten Informationen zu e-RT3 Plus


 

E/A-Module für einfachen Zugriff

Dank einer großen Auswahl an E/A-Modulen können Sie Ihre Anwendungen problemlos in die Datenerfassungs- und Regelungsebene integrieren. Die CPU und die E/A-Module stammen allesamt von Yokogawa, sodass eine einfache Verbindungsherstellung gewährleistet ist. Und im seltenen Fall von Hardwareproblemen ist die Entkopplung einfacher als je zuvor.

Mit Ubuntu-Unterstützung

Läuft auf dem freien und offen ausgelegten Linux Ubuntu und ist kompatibel mit einem Großteil an bestehender Open-Source-Software. Ferner kann Software, wie zum Beispiel zum Datenaustausch in Netzwerken, sowie SCADA ohne PC einfacher eingesetzt werden.

Multi-CPU-Unterstützung

Platzieren Sie die e-RT3 Plus-CPU neben Ihrer vorhandenen Sequence CPU und teilen Sie die Rollen auf: eine High-Speed-Ladder zur Regelung und die e-RT3 Plus zur Kommunikation und KI-Analyse.

e-RT3 Plus

Robustheit

Zuverlässiger Betrieb, auch in heißen und widrigen Arbeitsumgebungen. Der e-RT3 ist lüfterlos ausgelegt und verfügt über Module, die Temperaturen von 0 °C bis 55 °C standhalten können. Er eignet sich zur Installation in Betrieben, Fertigungsanlagen oder in Outdoor-Gehäusen.

Zuverlässige Verfügbarkeit von Teilen

Langfristige Verfügbarkeit gewährleistet durch Yokogawa, weltweit und seit langem etablierter SPS-Hersteller. Yokogawa sorgt für eine langfristige und stetige Versorgung mit denselben Produkten und Teilen.


 

Hochpräzise KI für die Verwendung mit Python in industriellen Anwendungen in rauer Umgebung

Verkürzung der Entwicklungszeit

Ihre bestehenden KI-Anwendungen bleiben wie gehabt und es müssen weniger umständliche E/A-Einstellungen vorgenommen werden.

Reduce development time

 

Robustheit

Das für die Entwicklung verwendete Gerät kann direkt in der rauen Arbeitsumgebung eingesetzt werden. Es funktioniert in Umgebungen, für die Single-Board-Computer bislang nicht geeignet waren.

Environmental worthiness

 

Der Traum von einer KI, die Ihre Anlage regeln kann, wird Realität.
-Anlagenregelung mit KI und Reinforcement Learning-

Yokogawa hat die Technologie entwickelt, mit der KI zur direkten Regelung von Anlagen durch Reinforcement Learning eingesetzt werden kann. 
Reinforcement Learning ist eine Art des Machine Learning, bei dem die KI aus eigenen Versuchen und Fehlern lernt. Das Hauptmerkmal der Technologie zum Reinforcement Learning von Yokogawa, das sie so praktisch macht, besteht darin, dass sie mit einer geringen Anzahl von Versuchen lernen kann. 

Herausforderungen bei einem komplexen Prozess

  • Angezeigte Werte werden durch Störungen unsicherer, was zu einem Verlust von Rohstoffen führt. 
  • Fachkräfte haben Schwierigkeiten, die Technik der Regelungsanpassung weiterzugeben, weil dies Zeit und Arbeit erfordert.
  • Destabilisierung des Prozesses und Qualitätsminderung durch ungewohnte Regelungsmethoden.

Merkmale des Reinforcement Learning von Yokogawa Electric

  • Die KI lernt selbst und benötigt keine großen Mengen an Lerndaten.
  • Lernen erfolgt mit einer geringen Anzahl an Versuchen.
  • Optimiert mit Technologie des Reinforcement Learning, die auf den Bereich der Regelung spezialisiert ist.

 

Anwendungsbeispiel:
KI-gesteuerte Prüfeinrichtung anhand eines Automatisierungssystems für den Füllstand mit drei Tanks

Reale Standorte erfordern oft komplexe Regelungsmechanismen. 
Hier zeigen wir ein experimentelles Beispiel, in dem wir die Technologie des Reinforcement Learning zur Regelung eines Füllstandsautomatisierungssystems mit drei Tanks anwenden. [Video ohne Ton]

Füllstandsautomatisierungssystems mit drei Tanks > Vergrößern

3 tanks level control


Ergebnisse
In weniger als 4 Stunden Lernzeit fand das System die ideale Regelungsmethode, um die zuvor aufgetretenen Überschreitungen zu eliminieren. 

 

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