【ZiDongHua之新品發(fā)布臺關鍵詞摘要：橫河電機 FKDPP  邊緣控制器  邊緣計算 人工智能 強化學習 工業(yè)自動化 】

橫河電機推出用于邊緣控制器的自主控制AI服務

- 優(yōu)化控制，提高生產率，節(jié)約能源 -

橫河電機2023年2月28日信息，橫河電機株式會社宣布推出面向邊緣控制器的強化學習服務。這種自主控制服務面向基于OpreXTM實時操作系統(tǒng)的機器控制器(e-RT3 Plus)，采用階乘內核動態(tài)策略編程(FKDPP)強化學習AI算法，由軟件包和可選的咨詢服務和/或培訓項目組成，具體取決于最終用戶的需求。該軟件面向全球發(fā)布。咨詢和培訓項目將首先在日本開展，然后推向其他市場。

面向邊緣控制器的自主控制AI服務

開發(fā)背景

鑒于實際工廠的物理、化學和其他工藝的復雜性，仍有許多地方需要資深操作人員進行干預?？刂七@些地方往往很困難，并且直接影響產品質量和盈利能力。傳統(tǒng)的控制技術包括PID控制*1和先進過程控制(APC)*2。采用PID控制或APC進行復雜控制，有時可能需要進行調整，而這可能會耗費大量的時間和精力。此外，某些工廠操作區(qū)域不適合PID控制或APC，必須手動控制，這就需要操作員在控制輸入前進行判斷。自主控制AI是針對此類情況的新技術，可實現(xiàn)復雜的控制，并消除對手動操作的依賴。

e-RT3邊緣控制器

產品與服務特點

FKDPP是一種不同于PID控制和APC的新型控制技術。2022年3月，橫河電機和JSR公司的彈性體業(yè)務部門(現(xiàn)歸ENEOS Materials公司所有)成功完成了一項為期35天的現(xiàn)場測試。在該測試中，AI用于自主控制化工廠中的設施，該設施無法使用現(xiàn)有控制方法進行控制，并且需要根據工廠人員的判斷手動操作控制閥。這開創(chuàng)了世界先河*3。盡管存在天氣情況等可能會嚴重破壞控制狀態(tài)的因素，但還是實現(xiàn)了這一目標。

借助橫河電機今天宣布的新服務，客戶可以使用FKDPP算法創(chuàng)建AI控制模型，并將其安裝在邊緣控制器上。該服務具有以下特點和優(yōu)點：

<特點>

? 由于簡化了AI模型創(chuàng)建過程，即使非AI專家也可以創(chuàng)建自主控制AI模型，并將其安裝在e-RT3邊緣控制器上。

? 其他設施仍在運行時，也可以對安裝了自主控制AI的邊緣控制器進行改造。

? 它支持短至0.01秒的控制周期，特別適合需要快速響應的設備控制應用。

<優(yōu)點>

1. 在只能進行手動控制的情況下實現(xiàn)自主控制

在超出PID控制和APC能力的地方應用自主控制AI，可以實現(xiàn)自主、優(yōu)化控制。它不易受外部干擾的影響，可實現(xiàn)穩(wěn)定控制，并提高生產率。

2. 抑制過沖

盡管因控制目標而異，但FKDPP可以抑制過沖。例如，通過減少不必要的過熱，過沖的減少(超過設定值的情況)預計將延長熔爐和其他加熱設施的使用壽命。

3. 顯著縮短整定時間

與PID控制相比，F(xiàn)KDPP可顯著縮短整定時間，節(jié)約能源，提高生產率。

4. 能夠在相互沖突的要求之間實現(xiàn)適當?shù)钠胶?/p>

雖然取決于控制目標，但FKDPP能夠處理相互沖突的要求，例如，在減少能源消耗和保持產品質量之間取得適當?shù)钠胶狻?/p>

在進行驗證(如下文所示)之后，橫河電機現(xiàn)在推出了這項新型自主控制AI服務，用于多個行業(yè)的邊緣控制器，而無需對工廠設施進行重大改造。

實驗爐控制

與自動調諧PID控制相比，該解決方案能夠抑制過沖，并將整定時間縮短約65%——自動調諧PID控制器需要約30分鐘整定時間，而自主AI控制需要約10分鐘。

自動調諧PID控制與自主AI控制的比較

要使用此系統(tǒng)，需要邊緣控制器(單獨出售)、自主AI學習服務、在邊緣控制器上實施AI控制模型的軟件包以及運行AI控制模型的許可證。根據應用的不同，橫河電機可以提供培訓項目、相關咨詢服務、工程服務等，幫助用戶啟動。

奈良先端科學技術大學院大學教授松原崇充(Takamitsu Matsubara)與橫河電機共同開發(fā)了FKDPP算法。他評論說：“可以說，橫河電機能夠將強化學習商業(yè)化，主要歸功于FKDPP減少了強化學習課題龐大的學習次數(shù)，并使其更加可行。橫河電機已經證明了FKDPP的價值和實用性。將強化學習商業(yè)化為面向制造業(yè)的控制系統(tǒng)產品，還沒有其他先例。我預計FKDPP將為工業(yè)創(chuàng)造新的價值。”

橫河電機執(zhí)行董事兼產品總部負責人長谷川健司(Kenji Hasegawa)補充說：“控制是產品質量和客戶收入的重要組成部分，但資深操作員的專業(yè)知識至關重要。我們認為，自主控制AI(FKDPP)是一項顛覆性創(chuàng)新，它將以多種新方式，解決在傳統(tǒng)控制技術中遇到困難的客戶的擔憂。未來，我們還將開辟一個新領域，實現(xiàn)基于管理戰(zhàn)略的靈活控制。通過為客戶提供價值，我們將為工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻，同時盡可能地減少對環(huán)境的影響，并引領IA2IA——從工業(yè)自動化向工業(yè)自主化的過渡。”

*1 比例-積分-微分控制，由Nicolas Minorsky于1922年首次提出，是一種用于流程工業(yè)和工廠自動化的基礎設施控制技術，用于控制流量、溫度、液位、壓力和成分等因素。它根據當前值與設定值之間的偏差，基于P、I、D計算實現(xiàn)針對目標值的控制。運算量是根據當前值與設定值之間的偏差，P(比例)、I(積分)和D(微分)運算的計算結果之和，并根據 “目標值”進行控制。在某些情況下，某個值可能會超過(過沖)設定值，或者需要一段時間來整定以避免過沖。

*2 先進過程控制使用數(shù)學模型，預測過程響應，并為PID控制回路實時提供設定值，以提高生產率、質量和可控性。它可以很容易地用于控制，以提高產量、減少勞動時間并節(jié)約能源。APC可以減小數(shù)據偏差，從而更接近操作性能的極限(即獲得優(yōu)化性能)，但它不擅長對非線性化學反應和機械變化做出反應。

*3 橫河電機和JSR公司使用人工智能連續(xù)35天對化工廠進行自主控制，開創(chuàng)世界先河 - 兼顧質量、產量、節(jié)能和抗突發(fā)干擾的下一代控制技術投入實際應用 -

目標市場：

• 資源和能源(石油、化工、天然氣、電力、可再生能源等)

• 材料(紡織品、紙漿和造紙、涂料等)

• 電子(半導體制造設備等)

• 食品和農業(yè)

• 制藥

• 水和廢水

用途

控制溫度、壓力、水位、流量等

關于橫河電機集團

橫河電機為能源、化工、材料、制藥和食品等多個行業(yè)的客戶提供測量、控制和信息領域的先進解決方案。橫河電機通過數(shù)字化技術的有效應用，幫助客戶解決日益復雜的生產、資產和供應鏈優(yōu)化等問題，實現(xiàn)向自主運營的過渡。橫河電機于1915年在東京成立，擁有17,000多名員工。它通過遍布61個國家的122家公司的全球網絡，致力于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的社會。

垂詢詳情請訪問：www.yokogawa.com。

本新聞稿中的公司、組織、產品、服務和標識等名稱是橫河電機或其各自所有者的注冊商標或商標。