揭秘GE“輝煌工廠”背后的AI英雄

瑞薩電子日前宣布與GE醫(yī)療(日本)日野工廠聯(lián)合對采用瑞薩電子的“AI單元解決方案”進(jìn)行了驗(yàn)證測試。該AI單元解決方案是瑞薩電子為生產(chǎn)設(shè)備提供的e-AI(嵌入式人工智能)解決方案之一，它支持在嵌入式終端設(shè)備中采用AI功能。測試結(jié)果證明，在應(yīng)用到的生產(chǎn)流程中，通過減少不合格品數(shù)量，可將產(chǎn)品良率提高至99.5%，從而顯著提高生產(chǎn)力。

實(shí)現(xiàn)智慧工廠面臨的問題

海量數(shù)據(jù)、保持實(shí)時(shí)性能、保證網(wǎng)絡(luò)帶寬，是實(shí)現(xiàn)智慧工廠所面臨的共同問題。由此,產(chǎn)生了在終端處理數(shù)據(jù)的需求。瑞薩電子此前也曾在自己的那珂工廠進(jìn)行過驗(yàn)證測試。之所以選擇那珂工廠，是因?yàn)樵摴S曾面臨兩大問題：一是錯(cuò)誤信息，即對于合格產(chǎn)品的假性警報(bào)。也就是說，如果被監(jiān)測的波形形狀較為復(fù)雜，是難以使用統(tǒng)計(jì)方法(閾值)來識別異常值的，而設(shè)置嚴(yán)格的閾值又會導(dǎo)致更多的異常結(jié)果報(bào)警。因此，原始數(shù)據(jù)必須由經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師進(jìn)行檢查，增加了人員負(fù)擔(dān)。二是網(wǎng)絡(luò)擁堵。將數(shù)百個(gè)設(shè)備連接至網(wǎng)絡(luò)，但卻沒有足夠的備用網(wǎng)絡(luò)容量來實(shí)現(xiàn)智能功能。

在部署了e-AI識別后，由于e-AI能夠?qū)W習(xí)檢測模擬時(shí)間序列值中的異常結(jié)果，使得設(shè)備可以通過人工智能自主學(xué)習(xí)哪些結(jié)果是“正常”的。就像人類工程師可以記住波形的樣子一樣，AI可以學(xué)習(xí)波形的形狀，并在此基礎(chǔ)上做出高度準(zhǔn)確的判斷。另一方面，通過利用e-AI，可以在不增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的情況下提高采樣速度和精度，僅需將判斷結(jié)果發(fā)送到服務(wù)器，因此網(wǎng)絡(luò)負(fù)載非常小。

那珂工廠的驗(yàn)證測試結(jié)果，證明了以下三點(diǎn)在智慧工廠中是完全可行的：

1.使用AI識別異常結(jié)果。通過為復(fù)雜波形設(shè)置閾值，消除難點(diǎn)。

2.顯著減少錯(cuò)誤信息。從每月每臺機(jī)器大約50條錯(cuò)誤信息降低到零，消除了工程師的負(fù)擔(dān)。

3.更準(zhǔn)確地檢測異常結(jié)果。通過使用高分辨率數(shù)據(jù)，將異常結(jié)果檢測率提高6倍以上

而日野工廠的測試成功，則顯示了瑞薩電子“AI單元解決方案”在提高其他公司生產(chǎn)設(shè)施生產(chǎn)力方面的能力。

瑞薩電子e-AI解決方案

用于生產(chǎn)設(shè)備的AI單元解決方案是瑞薩電子e-AI解決方案中的第一款產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)故障檢測和預(yù)測性維護(hù)，并可以作為一套附加設(shè)備AI單元安裝到現(xiàn)有的設(shè)施或機(jī)器上。它可以在一天的時(shí)間內(nèi)調(diào)整好預(yù)訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(即已完成學(xué)習(xí)的模型)。而且整個(gè)AI處理序列，即從傳感器數(shù)據(jù)收集到數(shù)據(jù)處理、分析和評估/判斷的全過程，都可以實(shí)時(shí)進(jìn)行。這有助于在工廠車間盡早發(fā)現(xiàn)以前未注意到的微小偏差和缺陷，不僅避免了額外的工作，而且有助于通過提高產(chǎn)品質(zhì)量等方式來提高最終產(chǎn)品的價(jià)值。

在e-AI解決方案路線圖的規(guī)劃中，已推出的AI單元解決方案可以安裝在現(xiàn)有的終端設(shè)備和機(jī)器中以提高生產(chǎn)力，而不增加流量。未來，瑞薩電子將計(jì)劃推出內(nèi)置解決方案?？蛻艨梢愿鶕?jù)瑞薩電子的參考設(shè)計(jì)開發(fā)自己的AI設(shè)備，也可以向瑞薩合作伙伴購買AI設(shè)備。

鑒于通過驗(yàn)證測試已經(jīng)確認(rèn)了這些優(yōu)化效果，瑞薩電子計(jì)劃在全球范圍內(nèi)推廣該AI單元解決方案。這一計(jì)劃不僅適用于添加到現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備中的e-AI解決方案類型，而且還適用于那些能夠提前部署到生產(chǎn)設(shè)備中的解決方案類型。瑞薩電子致力于通過擴(kuò)展其e-AI解決方案產(chǎn)品線加速提升端點(diǎn)智能化，從而加速全球工廠的智能化步伐。

99.5%的產(chǎn)品良率，如何做到?

GE醫(yī)療(日本)日野工廠生產(chǎn)CT、MR和超聲波掃描等多種醫(yī)療設(shè)備。在全球約450家GE集團(tuán)的生產(chǎn)基地中，日野工廠以其采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)并具有高生產(chǎn)率而聞名，并被選為領(lǐng)導(dǎo)GE“輝煌工廠”(Brilliant Factory)計(jì)劃的前七大工廠之一。自1982年投產(chǎn)以來，該工廠一直處于領(lǐng)先地位。

在GE醫(yī)療(日本)日野工廠，將AI單元安裝在生產(chǎn)設(shè)備中，針對早期故障檢測及識別不合格品生產(chǎn)的效果進(jìn)行了驗(yàn)證測試。特別需要指出的是，AI單元原型嵌入了一套預(yù)先訓(xùn)練好的模型，并安裝在該生產(chǎn)設(shè)備上?，F(xiàn)在，通過測量從生產(chǎn)設(shè)備中發(fā)送出來的極其詳盡的信號波形數(shù)據(jù)，能夠觀察到過去無法掌握的生產(chǎn)狀態(tài)。該終端設(shè)備能夠判斷是否存在異常并且只需發(fā)送異常測試結(jié)果，因此不會增加通信的數(shù)據(jù)量。當(dāng)檢測到異常波形時(shí)，系統(tǒng)將實(shí)時(shí)啟動(dòng)警報(bào)并暫時(shí)停止生產(chǎn)。測試證明，通過減少不合格品，產(chǎn)品良率可提高至99.5%，生產(chǎn)力可得到顯著提高。

GE醫(yī)療日本日野工廠已經(jīng)確認(rèn)，通過在檢測到異常時(shí)立即停止生產(chǎn)，能夠降低出現(xiàn)不合格品概率，從而大幅提高產(chǎn)品良率。因此，該公司現(xiàn)在計(jì)劃將此AI裝置應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)制造設(shè)備。事實(shí)證明，自從日野工廠采用GE數(shù)字公司在全球范圍內(nèi)針對工業(yè)應(yīng)用提供的“Predix”物聯(lián)網(wǎng)平臺以來，已經(jīng)可以通過將判斷結(jié)果實(shí)時(shí)上傳到云端，來共享生產(chǎn)設(shè)備的狀態(tài)。展望未來，瑞薩電子和GE 醫(yī)療(日本)將攜手合作，進(jìn)一步加強(qiáng)瑞薩電子e-AI解決方案與Predix平臺之間的融合，并通過分析生產(chǎn)設(shè)備的長期趨勢等方式來提高生產(chǎn)力。