人工知能 (AI) とモノのインターネット (IoT) は、今日では業界の幅広い流行語となっており、そのトピックの漠然とした性質により、特定のニーズとの関連性を理解することが非常に困難になる可能性があります。これらのトピックについて読んだときにすぐに思い浮かぶのは、それは大きな予算を持つ大企業向けのものだということです。
産業環境にAIを導入するのは思ったほど難しくありません
しかし、それは完全に事実というわけではありません。私たちが聞いたり読んだりするのは大きな影響の話ばかりですが、システム内の一定レベルのAI機能から大きなメリットを得られる、より基本的なタスクの「ユースケース」も確かに数多くあります。そのような分野の1つは産業用アプリケーションであり、ここでは予知保全の利点についてよく耳にします。
昨年のマッキンゼー・グローバル・インスティテュートのレポート「AIフロンティアからのメモ: ディープラーニングのアプリケーションと価値」では、19の業界にわたる400を超えるユースケースが分析され、高度なAI技術の幅広い用途と大きな経済的可能性が強調されました。予測メンテナンスは、機械学習の力を利用して異常を検出できるものとして特定されたものの1つです。
同社は、AI、特にディープラーニングの非常に大量の高次元データを分析する能力により、既存の予防保守システムを新たなレベルに引き上げることができると述べた。ニューラル ネットワークは、マイクやカメラなどの比較的安価なセンサーを含む他のセンサーからの音声データや画像データなどの追加データ レイヤーを追加することで、従来の方法を強化し、さらには従来の方法に取って代わることもできます。したがって、AIを使用すると障害を予測し、計画的な介入が可能になり、ダウンタイムと運用コストを削減しながら生産歩留まりを向上させることができます。
AIの使用には、関連するデータが必要です。工場や生産ラインでは、IoTセンサーを使用したメンテナンス履歴、振動、温度、湿度、その他の機械の重要なパラメータなどのライブ データ、およびビデオ画像を組み合わせて分析することで、故障の防止に役立つだけでなく、機械の寿命を延ばすこともできます。
予測メンテナンスを可能にするソリューションの1つは、産業機器、資産、構造物の状態ベースモニタリング (CBM) 用のオープン開発プラットフォームであるIntelligent Condition Monitoring Box (ICOMOX) です。機器の表面から動作状態を監視し、潜在的な障害を特定し、機器の操作とメンテナンスに関連するリスクを軽減します。
完全なソリューションがボックスに収められており、振動、磁場、温度、音を感知するために使用できます。したがって、モーターが正常に機能しているかどうかを感知し、機械の故障の原因となる可能性のあるモーターの潜在的な問題を警告する重要な情報を生産管理者に提供し、故障が避けられない場合に他のシステムを作動させて補償することができます。
オープンな組み込みセンサーからクラウドへのプラットフォームを提供するだけでなく、状態ベースの監視アプリケーションで機械の故障を早期に検出するための組み込みソフトウェアと分析機能も備えています。したがって、一定レベルの分析を行うために必要なものがすべて含まれており、システム、機械、またはプラントをより深く理解できるようになります。
重要な特徴は、マルチセンシング機能です。これは、IoTアプリケーションに高品質のデータを提供し、ネットワークのエッジからのインテリジェントなセンシングを可能にする、多数の既製コンポーネントによって実現されます。 個々のセンサーは ADXL356について、低ノイズ、低消費電力、3軸MEMS加速度計 アナログデバイス; BMM150低消費電力、低ノイズ3軸磁場センサー ボッシュ; デュアルバックプレーンMEMSテクノロジーを搭載した高性能マイク インフィニオン; そして ADT7410 Analog Devicesの温度センサー。
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ADXL 356 MEMS加速度計は、衝撃や振動の大きい環境でもセンサーを飽和させることなく正確で信頼性の高い傾斜測定を提供します。これは、重機や無人航空機 (UAV) などの空中プラットフォームの傾斜測定アプリケーションにとって重要な要件です。
0IM69D13 は、低い自己ノイズ（高いSNR）、広いダイナミック レンジ、低い歪み、高い音響過負荷ポイントを実現します。スタジオコンデンサーマイクに似た小型対称マイク設計に基づくインフィニオンのデュアルバックプレートMEMSテクノロジーを採用し、105 dBのダイナミックレンジ内で出力信号の高い直線性を実現します。音圧レベルが128 dBSPLでも、マイクの歪みは1パーセントを超えません。フラットな周波数応答 (28 Hzの低周波ロールオフ) と厳しい製造許容範囲により、マイクロフォンの位相が密接に整合され、マルチマイクロフォン (アレイ) アプリケーションにとって重要になります。
各センサーは、警告およびアラーム レベルとタイムスタンプ イベント用に構成できます。
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超信頼性の高い通信
ICOMOXソリューションのもう1つの重要な機能は、センサー データが重要になる可能性がある厳しい産業環境で重要なデータを送信できることです。これは、データを収集して中継するモートと呼ばれるスケーラブルな自己形成型マルチホップ ノード メッシュと、ネットワークのパフォーマンスとセキュリティを監視および管理し、ホスト アプリケーションとデータを交換するネットワーク マネージャーで構成されるネットワーク テクノロジであるSmartMeshを使用して動作します。モートおよびマネージャーにより、完全なワイヤレス センサー ネットワーク ソリューションが実現します。
ICOMOXでは、アナログ デバイスLTC5800-IPM SmartMesh IP 2.4GHz、802.15.4eシステム オン チップ (SoC) 通信デバイスが、自己修復メッシュ ネットワークを形成するための完全な無線トランシーバー、組み込みプロセッサ、およびネットワーク ソフトウェアを提供します。このチップは、スマート メッシュ ネットワーク内のワイヤレス モート、電子マネージャー、またはアクセス ポイントとして利用でき、このソリューションは、最も厳しいRF環境でも99.999% を超えるネットワーク信頼性を保証すると主張しています。
このボックスは、IP66エンクロージャを備え、CEおよびFCC認証を取得しており、外部およびボンネットの下に取り付けるための非常にコンパクトなフォーム ファクタで利用できます。また、さまざまな取り付けアダプターを備えており、さまざまな監視対象機器に対応します。
ICOMOXは、組み込みソフトウェアと分析機能を備えたAIの利点を産業環境に導入し、厳しい環境に耐え、重要な主要パラメータをすべて1つのシステムで測定し、厳しいRF環境でも確実にデータを提供できるテクノロジー ソリューションを実装する方法の例を示しています。
Arrow Electronicsのエンジニアリング ソリューションおよび組み込みテクノロジ担当ディレクターのAmir Sherman氏は、Analog Devices、 Shiratech (ICOMOXを開発した企業)、およびMicrosoftの協力が、このような最先端のソリューションの推進に役立っていると述べています。これは、グダニスクの新しいエンジニアリング ソリューション センター ソフトウェア チームによってサポートされており、テクノロジー ソリューション プロバイダーとしての役割を果たすArrowからの補完的なサービスとして利用できます。
Arrow Electronicsは、開発者がアプリケーションでAIのパワーを活用できるようにするこのソリューションやその他のソリューションをEmbedded Worldで展示します。同社は従来の役割を超えて進化し、工業、医療、輸送など幅広い分野にAI機能を実装するためのテクノロジー、ガイダンス、サポートを提供するシステムとソリューションのアプローチを強化しています。Arrowは、スマート シティ (街路照明、駐車場、公共安全)、産業、ロボット工学、自律マシン、農業など、多くのAIアプリケーション向けのソリューションとサービスを提供しています。
画像: Shiratech Solutionsのインテリジェント状態監視ボックス (ICOMOX) のブロック図