AI 솔루션

AI를 통해 창출할 수 있는 가치는?

최근 AI가 화두가 되고 있습니다. 그러나 AI가 제공하는 가치를 명확하게 설명 할 수 있는 회사는 거의 없습니다. 이 AI Product Solution Book에서는 구체적인 AI 분석 결과를 소개합니다.

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AI를 통해 가치를 창출할 수 있는 세가지 방법 

Yokogawa는 다양한 방법으로 고객 문제를 해결하기 위해 노력하고 있습니다. AI를 적용하여 기존 분석 방법으로는 해결할 수 없었던 문제를 해결할 수 있었습니다. Yokogawa는 다음과 같이 세 가지 방법을 통해 가치를 제공합니다.

이상 징후 감지

다양한 장비 고장 및 공장 가동 중단을 예측합니다. 이상이 발생하기 전에 유지 보수를 수행하고, 사전 대책을 세우며 가동 시간을 개선 할 수 있습니다.

근본 원인 분석

이전 문제의 원인을 파악하고 품질 저하의 원인과 전력 변화의 원인을 파악합니다. 개선 대상 영역을 식별하여 제품 품질을 향상시킬 수 있습니다.

품질 예측 분석

품질 지수를 지정하고 테스트 전에 품질을 예측하며 품질의 변화를 예측합니다. 파괴 시험 및 테스트까지 시간이 걸리는 공정 등을 생략하고 품질을 파악하여 비용을 절감할 수 있습니다.

The value brought by AI

Details

YOKOGAWA AI 솔루션

YOKOGAWA가 제공해온 AI활용 솔루션 분석 결과 중 일부입니다.
AI를 사용하여 석유 플랜트 및 화학 플랜트를 포함한 많은 산업에서 고객의 문제를 해결해 왔습니다.

이상 징후 파악
-설비의 이상 징후를 빠르게 파악-

무선 진동 센서 (Sushi Sensor)로 추이를 모니터링하는 감속기에서 샤프트 파손이 발생했습니다. 아래의 그래프는 가속도, 속도 및 표면 온도 데이터와 이러한 데이터를 바탕으로 AI 분석을 실시한 결과를 보여줍니다. AI에 의해 계산된 건강 지수의 이동 평균은 고장 3 주 전에 정상에서 비정상 범위로 이동했습니다. 센서 데이터 추이가 변경되기 전에 고장 징후인 "비정상"을 파악한 것을 알 수 있습니다. 스시 센서와 AI를 결합하여 설비의 진동 및 표면 온도 데이터를 기반으로 비정상 상태를 판별할 수 있기 때문에 설비 이상을 미리 예측하여 사전에 설비 유지 보수 작업을 수행할 수 있습니다.

Abnormal Sign Detection
>Zoom
 

YOKOGAWA AI 솔루션 (발췌)

  Industry Category Overview
이상 징후 감시
Chemical pH 센서 공장 배수 라인에 설치된 센서 열화 예측 
Oil 가열로 프로세스 데이터로부터 가열로의 운전 상태 예측
Power 펌프 프로세스 데이터로부터 펌프 이상을 감지
근본 원인 분석
Oil 컴프레셔 프로세스 데이터로부터 플랜트 A 구역에 있는 냉각용 컴프레서의 효율 저하 요인을 파악
Hot spring 온수 프로세스 데이터로부터 온수 분포의 변화 원인을 파악
Paper & Pulp 혼합기 혼합기의 전력과 제품 품질 간의 관계를 파악
품질 예측
Electronic parts 전자 푸품 제조 설비 제조 센서 데이터로부터 완성품의 품질을 예측
Chemical 부품 연속 생산 설비 18가지 유형의 데이터로부터 품질 측정 지표 사이의 지표를 예측
Oil 제품 품질 생산 데이터로부터 제품 품질 값을 예측
Food & drug 의료 제품 제조 장비 10가지 제조 데이터로부터 완성품의 품질을 예측

더 자세한 내용을 확인하려면 AI Product Solution Book을 참조하십시오.

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YOKOGAWA의 분석 경험과 기술을 활용하여 쉽고 간편하게 사용할 수 있는 AI 제품군을 제공합니다.

Plant control with AI
또한, AI 강화 학습을 사용하여 플랜트 최적 제어의 예를 보여주는 비디오를 준비했습니다.
  → Plant control by AI 를 참조하십시오.

과거, 현재, 그리고 미래를 그리다
Future Pen 기능을 탑재한 SMARTDAC+ GX/GP 시리즈 디지털 레코더

SMARTDAC+ SeriesSMARTDAC+ GX/GP 시리즈 디지털 레코더에 신뢰성과 기능은 그대로 유지하면서 AI 기능을 표준으로 탑재하였습니다. 복잡한 설정 없이 모니터링할 채널을 Future Pen 에 등록하기만 하면 가까운 미래를 파형으로 그리고 알람 발생의 가능성도 "미래 경보"로 알립니다. 

GX/GP 시리즈는 직관적인 터치 스크린을 제공하는 패널 마운트 타입/휴대용 타입의 디지털 레코더입니다. 유연한 I/O 모듈식 구조로 다양한 산업의 생산 현장과 개발 현장에서 온도, 전압, 전류, 유량, 압력과 같은 데이터를 수집, 표시 및 기록할 수 있습니다. 

SMARTDAC+ GX/GP 시리지 디지털 레코터의 세부사항을 참조하십시오.
 > Panel mount type GX10/GX20   > Portable type GP10/GP20


GX/GP AI 기능

Future pen

수집된 데이터를 사용하여 미래 데이터를 예측하고 트렌드 모니터에서 실시간 데이터와 함께 예측한 미래 파형을 그립니다. 미래 파형을 사용하여 문제를 식별하고 처리할 수 있습니다.

Future Pen

Future alarm

Future Pen의 미래 측정 데이터에 대해 미래 경보를 설정할 수 있습니다. 미래 경보 정보는 미래 경보 요약란에 표시됩니다. 미래 경보가 발생하면 외부 출력 또는 이메일을 통해 알립니다. 

Future Alarm

 

레코더 AI 솔루션 구축의 예

레코더에 AI를 쉽게 추가 (GX/GP future pen, future alarm)

AI 기능을 사용하여 과거와 현재, 미래 파형에 온도 및 전압과 같은 프로세스 신호를 표시할 수 있습니다. (GX/GP)

Easily add AI to a recorder

PC에서 실시간으로 정확한 AI 분석 및 판정 결과를 현장에 표시 (GX/GP + GA10)

GX/GP는 프로세스 신호를 수집하고 측정한 값을 표시합니다. 실시간 데이터를 PC에 전송하면 GA10 소프트웨어의 AI 분석 기능에서 이상 감지 등과 같은 AI 판정 결과를 현장 측 레코더 GX/GP에 표시합니다.  

Accurate AI analysis in real time on a PC and displaying determination results on site
고정밀 AI 분석에 대해 상담해주십시오.

고정밀 AI 분석, 판정 결과를 레코더에 표시 (GX/GP + e-RT3 Plus)

GX/GP는 프로세스 신호를 수집하고 측정된 값을 표시합니다. 또 데이터를 Python 호환 AI 플랫폼 e-RT3 Plus에 실시간으로 전송하고 고객 독자적으로 개발한 AI 알고리즘에 의한 판정 결과를 GX/GP 화면에 표시할 수 있습니다. 

Analyze on an embedded device with accurate AI and display determination results on site
고정밀 AI 분석에 대해 상담해주십시오.


AI 이상감지 기능으로 설비의 이상 징후를 예측, 감지합니다. 
AI 분석 데이터 로깅 소프트웨어 GA10 + Sushi Sensor

최근 설비 노후화가 진행되어, 설비 보전의 중요성이 증가하고 있습니다. 설비의 상태는 주로 작업자의 순회 점검을 통해 사람에 의해 이루어지는 것이 일반적입니다. 하지만 숙련된 작업자의 부재 또는 정량화 되지 않은 점검 결과로 인해 문제에 직면할 수 있습니다. 보다 효율적인 설비 유지보수 시스템 구축이 필요합니다. 

AI를 통해 설비의 이상 징후를 자동으로 감지

GA10 + Sushi Sensor는 AI 기반의 설비 유지 보수 예측 솔루션으로 이상 징후를 자동으로 감지하여 사용자에게 알립니다.

유지 보수가 필요한 적절한 순간에 작업자가 조치를 취할 수 있고 설비 점검 공수를 줄일 수 있으며 비정상적인 징후를 신속하게 발견하여 예기치 않은 설비 고장 및 정지를 방지할 수 있습니다. 보다 효율적인 설비 유지 보수 및 플랜트 가동률 향상을 실현합니다.

Automatically detects and notifies the “anomalies” that are signs of abnormalities
 


데이터 로깅 소프트웨어 GA10

GA10은 공장이나 현장에 분산 설치되어있는 다양한 기기(Sushi Sensor, 레코더, 데이터로거)를 Ethernet 네트워크를 통해 연결하여 감시 및 기록을 하는 PC 기반의 데이터 로깅 소프트웨어입니다.

ga10> more information
 

소형 무선 센서 Sushi Sensor

Sushi Sensor는 설비의 상태를 감지하는 센서(진동, 압력, 온도)가 포함된 IIoT용 무선 솔루션입니다. 저전력, 장거리 무선 통신 방식인 LoRaWAN 통신을 지원하고 있습니다.

Sushi Sensor & eRT3> more information

 


GA10 AI 기능

이상 감지

공장 설비에 부착된 센서의 데이터를 GA10을 통해 분석하여 정상 동작시의 데이터를 파악하고 이를 통해 이상을 감지하여 사용자에게 알릴 수 있습니다. Sushi Sensor와 AI를 결합하여 설비의 진동 및 표면 온도 데이터를 기반으로 이상을 감지하며 설비 고장을 예측할 수 있습니다. 

  Ai function "Anoumaly"
AI는 이상 데이터를 감지하여 이를 모니터링 화면에 나타냅니다. 


평소와 동일한 환경에서 유지보수 예측이 가능하며 미래의 위기를 해결할 수 있습니다.

트렌드 모니터링을 통해 유지보수 예측 

  • 많은 데이터를 일괄 감시
  • 현장 노하우를 수치화 

효율적인 설비 유지보수

  • 설비 상태를 수치화하여 그 동향을 감시 
  • 순회 점검 공수를 절감
  • 설비 유지보수에 대한 작업자의 노하우를 공유 및 상속
  • 예기치 않은 설비 고장을 방지 

설비 이상 징후를 신속하게 파악 

  • 임계 값에 의한 이상 판정을 적용하기 어려운 시설에도 사용 가능 
  • 다양한 데이터를 기반으로 설비의 이상 징후를 예측

간단한 설정으로 간편하게 설비 이상 징후를 감지

  • 간단한 시스템 : Sushi Sensor, LoRaWAN 게이트웨이 및 GA10
  • 정상 조건의 데이터 기간을 지정하고 자동분석을 시작
  • 이상이 감지되면 자동으로 알림

확장성이 좋은 I/O
파이썬을 대응하며 Fan-less로 뛰어난 내환경성을 가진
산업용 AI 플랫폼 e-RT3 Plus

AI Platform e-RT3AI 플랫폼 e-RT3는 머신러닝 및 기타 AI 개발에 필수적인 파이썬에 대응하여 많은 오픈 소스 라이브러리를 추가할 수 있습니다. 내환경성이 뛰어나며, I/O 확장성이 좋은  e-RT3는 산업용 AI 플랫폼으로 아주 적합합니다. 

> 더 자세한 사항은 e-RT3 Plus를 참조하십시오


 

손쉽게 접근이 가능한 I/O 모듈

YOKOGAWA의 다양한 입출력 모듈을 사용하여 데이터 수집 및 제어를 빠르고 쉽게 통합할 수 있습니다. YOKOGAWA의 CPU 및 I/O 모듈을 사용하여 제품을 쉽게 연결할 수 있습니다. 

Ubuntu 지원

보다 자유롭고 개방적인 Linux Ubuntu를 탑재하여 많은 오픈소스 소프으웨어와 호환 가능합니다. 네트워크 파일 공유 소프트웨어 및 PC 없이도 SCADA와 같은 소프트웨어를 보다 쉽게 사용할 수 있습니다. 

다중 CPU 지원

기존 시퀀스 CPU 옆에 e-RT3 Plus CPU를 설치하여 제어를 위한 고속 래더와 통신 그리고 AI 판정을 위한 e-RT3 Plus로 역할을 나누어 수행할 수 있습니다. 

e-RT3 Plus

내환경성

높은 온도와 열악한 환경에서도 사용이 가능합니다. e-RT3는 Fan-less설계로 0°C ~ 55°C까지의 온도를 견딜 수 있으며, 공장이나 옥외 판넬 안 등 장소를 가리지 않고 설치가 가능합니다. 

안정적인 공급

PLC 제조 업체인 YOKGOAWA는 장기적으로 안정적인 공급이 가능합니다. YOKOGAWA는 제품과 부품을 오랫동안 지속적으로 공급하고 있습니다. 


 

파이썬을 대응하는 산업용 고정밀 AI

개발 시간 단축

AI 응용 프로그램을 쉽게 적용할 수 있으며 내환경성 및 안정적인 공급으로 산업용 장비에 적합합니다. 

Reduce development time

 

내환경성

설치가 불가능했던 열악한 환경에도 적용 가능합니다. 

Environmental worthiness

플랜트를 제어하는 AI : 더이상 꿈이 아닙니다
-AI와 강화 학습을 통한 플랜트 제어-

YOKOGAWA는 강화 학습을 통해 AI가 직접 설비를 제어하는 기술을 개발하였습니다.
강화 학습은 기계 학습 기법의 하나로, AI가 스스로 시행 착오를 거쳐 학습을 실시합니다.

YOKOGAWA의 강화 학습 기법은 적은 시도로도 학습이 가능하다는 특징이 있어, 매우 실용적입니다. 

복잡한 프로세스 문제 

  • 외란의 영향으로 인해 지시값이 불안정해져 원료 손실이 발생  
  • 숙련된 작업자의 기술 전승이 어려우며 많은 시간과 노력이 필요
  • 낯선 제어방식으로 인해 공정이 불안정화되고 품질이 저하됨

YOKOGAWA 강화 학습의 특징

  • AI가 스스로 학습하여 많은 양의 데이터가 필요 없음 
  • 적은 시도로도 학습 가능
  • 제어 분야에 특화된 강화 학습 기술로 최적화되어 있음

 

적용 예:
3단 탱크에 강화 학습을 적용한 제어 예

실제 현장에서는 실로 복잡한 제어가 요구되는 것이 많습니다.  
여기에서는 이러한 복잡한 제어의 예로 3단 탱크 제어에 강화 학습 기술을 적용하여 실험을 실시하였습니다. 플랜트 AI 강화 학습 도입의 예로 다음 동영상을 참조하십시오. (무음 동영상)

Three Tank Level Control System > Zoom

3 tanks level control


결과
4 시간 동안의 학습 결과로 이전에 발생하던 오버슈트를 없앨 수 있는 최적의 제어를 실현하였습니다. 

동영상

Overview:

GA10 is PC-based data logging software for monitoring and recording data by connecting to devices distributed in a factory. Now with an AI-based Anomaly Detection function, the AI notifies you of anomalies before equipment abnormalities occur.

Overview:

AI development is not that difficult! This tutorial video shows you how to develop AI application on e-RT3 F3RP70 by running AI sample program available on Partner Portal.

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