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”進行了驗證測試。該AI單元解決方案是瑞薩電子為生產(chǎn)設備提供的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備中采用AI功能。測試結(jié)果證明，在應用到的生產(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。

實現(xiàn)智慧工廠面臨的問題

海量數(shù)據(jù)、保持實時性能、保證網(wǎng)絡帶寬，是實現(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行過驗證測試。之所以選擇那珂工廠，是因為該工廠曾面臨兩大問題：一是錯誤信息，即對于合格產(chǎn)品的假性警報。也就是說，如果被監(jiān)測的波形形狀較為復雜，是難以使用統(tǒng)計方法(閾值)來識別異常值的，而設置嚴格的閾值又會導致更多的異常結(jié)果報警。因此，原始數(shù)據(jù)必須由經(jīng)驗豐富的工程師進行檢查，增加了人員負擔。二是網(wǎng)絡擁堵。將數(shù)百個設備連接至網(wǎng)絡，但卻沒有足夠的備用網(wǎng)絡容量來實現(xiàn)智能功能。

在部署了e-AI識別后，由于e-AI能夠?qū)W習檢測模擬時間序列值中的異常結(jié)果，使得設備可以通過人工智能自主學習哪些結(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可以學習波形的形狀，并在此基礎上做出高度準確的判斷。另一方面，通過利用e-AI，可以在不增加網(wǎng)絡負載的情況下提高采樣速度和精度，僅需將判斷結(jié)果發(fā)送到服務器，因此網(wǎng)絡負載非常小。

那珂工廠的驗證測試結(jié)果，證明了以下三點在智慧工廠中是完全可行的：

1.使用AI識別異常結(jié)果。通過為復雜波形設置閾值，消除難點。

2.顯著減少錯誤信息。從每月每臺機器大約50條錯誤信息降低到零，消除了工程師的負擔。

3.更準確地檢測異常結(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)故障檢測和預測性維護，并可以作為一套附加設備AI單元安裝到現(xiàn)有的設施或機器上。它可以在一天的時間內(nèi)調(diào)整好預訓練的神經(jīng)網(wǎng)絡模型(即已完成學習的模型)。而且整個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，都可以實時進行。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)有的終端設備和機器中以提高生產(chǎn)力，而不增加流量。未來，瑞薩電子將計劃推出內(nèi)置解決方案?？蛻艨梢愿鶕?jù)瑞薩電子的參考設計開發(fā)自己的AI設備，也可以向瑞薩合作伙伴購買AI設備。

鑒于通過驗證測試已經(jīng)確認了這些優(yōu)化效果，瑞薩電子計劃在全球范圍內(nèi)推廣該AI單元解決方案。這一計劃不僅適用于添加到現(xiàn)有生產(chǎn)設備中的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)設備中的解決方案類型。瑞薩電子致力于通過擴展其e-AI解決方案產(chǎn)品線加速提升端點智能化，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)療設備。在全球約450家GE集團的生產(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，并被選為領導GE“輝煌工廠”(Brilliant Factory)計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)設備中，針對早期故障檢測及識別不合格品生產(chǎn)的效果進行了驗證測試。特別需要指出的是，AI單元原型嵌入了一套預先訓練好的模型，并安裝在該生產(chǎn)設備上?，F(xiàn)在，通過測量從生產(chǎn)設備中發(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。當檢測到異常波形時，系統(tǒng)將實時啟動警報并暫時停止生產(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，通過在檢測到異常時立即停止生產(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)在計劃將此AI裝置應用于大規(guī)模生產(chǎn)制造設備。事實證明，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)果實時上傳到云端，來共享生產(chǎn)設備的狀態(tài)。展望未來，瑞薩電子和GE 醫(yī)療(日本)將攜手合作，進一步加強瑞薩電子e-AI解決方案與Predix平臺之間的融合，并通過分析生產(chǎn)設備的長期趨勢等方式來提高生產(chǎn)力。