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KI-Controller zur Maschinenautomatisierung in der Entwicklung

Die Omron Corporation kündigte die Entwicklung eines Controllers zur Maschinenautomatisierung an, der mit künstlicher Intelligenz (KI) ausgestattet ist.

Dieser KI-Controller erzielt als Erster seiner Art eine Echtzeitintegration der KI-Verarbeitungsfunktionen und der SPS-Funktionalität, die in der Fertigungsumgebung Produktionslinien und Geräte im Mikrosekundentakt steuert. Zur Überwachung des Status der Anlagen und Prozesse kommen unsere Sensoren zum Einsatz. Somit wird eine sichere Steuerung durch den Controller gewährleistet, die Störungen unterbindet. Der Controller kann untypische Bewegungen von Maschinen vorhersagen.

In den vergangenen Jahren hat sich ein zunehmender Trend zur Kleinserienfertigung und zu einer flexiblen Fertigung weltweit durchgesetzt. Der Bedarf für die Einführung der KI und des Internets der Dinge (IoT) in der Fertigungsumgebung hat stetig zugenommen. Die Hersteller können damit die Auswirkungen des Fachkräftemangels und der steigenden Arbeitskosten eindämmen. Gleichzeitig können sie die Anlagenauslastung steigern und eine stabile Produktion von Qualitätsprodukten erzielen. Um Daten in der Fertigungsumgebung zu nutzen, in der eine Steuerung im Mikrosekundentakt erfolgt, wird eine sehr schnelle und hochpräzise Erfassung von Daten (z. B. Positions-, Schwingungs- und Temperaturdaten) und deren exakte Zuordnung zu Zeitdaten benötigt.

Durch die Analyse und Nutzung kombinierter Daten können wir mögliche Maschinenfehler schnell vorhersagen und Anlagenstillstände und eine Verschlechterung der Produktqualität verhindern. Durch die rasche Verbreitung des IoT ist mittlerweile das Datenaufkommen enorm gestiegen. Eine Übertragung der gesamten Daten in die Cloud zur Analyse mittels KI wird dadurch erschwert. Einen weiteren Engpass bei der Einführung des IoT in der Fertigungsumgebung stellen die Verzögerungszeiten der bilateralen Datenübertragung dar. Diese ergeben sich, wenn die Daten von Sensoren, Motoren und anderen Geräten zur und von der Cloud übertragen werden müssen. Andererseits ist in solchen Fertigungsumgebungen ein sofortiges Ansprechen essenziell.

Als Ergebnis dieser Probleme stellen wir für die Fertigungsumgebung „Intelligenz entwickelt durch IKT (Informations- und Kommunikations-Technologie)“ vor. Wir integrieren das Know-how von Fachkräften in die Steuerungen von Anlagen und Prozessen. Erreicht wird dies durch den Einsatz einer breiten Palette von Fabrikautomatisierungsprodukten (FA), die eine IoT-fähige automatisierte Produktion ermöglichen oder optimale KI-Algorithmen implementieren. Der nach diesem Konzept entwickelte KI-Controller kann Anzeichen von Anlagenstörungen sofort erkennen. Dank der KI-Algorithmen des Maschinen-Controllers kann dieser anhand von präzisen Sensordaten die wiederholten Bewegungsabläufe der Anlagen erlernen. Hierdurch werden Rückmeldungen für die Statusüberwachung und Echtzeitsteuerung von Maschinen ermöglicht.

Wie der Maschinen-Controller KI in Produktionsprozessen einsetzt:

1. Erfassung von Sensordaten (z. B. Schwingung und Temperatur), Ausgabe von Daten für Anlagenmotoren und chronologische Verarbeitung dieser Daten in Echtzeit

2. Generierung von Kenngrößen in regelmäßigen oder unregelmäßigen Intervallen basierend auf den chronologischen Daten in Echtzeit

3. Sammlung von Kenngrößendaten und Generierung von Modelldaten für die lernende Maschine

4. Sendung von Rückmeldungen an die Zustandsüberwachung und Steuerungen basierend auf solchen Modelldaten in Echtzeit

Um den praktischen Einsatz der KI-Technologie in der Fertigungsumgebung zu realisieren, werden wir auch weiterhin die Entwicklung in den Bereichen Controller, Bildverarbeitungssensoren und anderer KI-Produkte vorantreiben. Wir werden KI und IoT einsetzen, um den Status von Anlagen und Prozessen zu überwachen und die Produktqualität sicherzustellen. Damit unterstützen wir unsere Kunden bei der Realisierung von Fertigungsprozessen, die „frei von Fehlern und Stillständen sind“. Seitdem 2016 erste Muster des Controllers an Kunden ausgeliefert wurden, haben wir an den eigenen Standorten und Kundenstandorten Untersuchungen durchgeführt. Diese fokussierten sich auf die Vorhersage und Analyse von Anlagenstörungen. 2018 soll die geplante Produkteinführung und Supportbereitstellung des neuen Controllers erfolgen.

Wir entwickeln und bieten seit langer Zeit FA-Produkte an, die für sehr unterschiedliche Fertigungsumgebungen unentbehrlich sind. Daher sind wir stolz darauf, unseren Kunden auch weiterhin neue Verbesserungen bieten zu können. Verbesserungen, die durch den proaktiven Einsatz hochmoderner Informationstechnologie ermöglicht wurden, einschließlich von EtherCAT®, IO-Link und anderen offenen Netzwerken. Aufgrund unseres umfassenden Know-hows bei der Implementierung von KI-Algorithmen in Geräten, das sich in mehr als zwei Jahrzehnten herangebildet hat, konnten wir den Tischtennisroboter FORPHEUS entwickeln.

FORPHEUS ist der Inbegriff der Kerntechnologie „Sensorik & Steuerung + Denken“ von Omron. Der intelligente Lehrroboter nutzt weitere Kerntechnologien wie die Gesichts-/Personenerkennungstechnologie OKAO Vision und den weltweit ersten integrierten Sensor, der „den Konzentrationsgrad eines Spielers erkennen kann“. Durch die Kombination von Automatisierungs-Know-how für Fertigungsumgebungen unter Verwendung einer Vielzahl von FA-Produkten und Robotertechnologie mit modernsten KI-Algorithmen unterstützen wir Produktionsbetriebe, die mit dem Arbeitskräftemangel und dem Anstieg der Arbeitskosten zu kämpfen haben. Wir beschleunigen den Übergang zur „Fertigungsumgebung der Zukunft“ in der „Maschinen menschliche Fähigkeiten und Kreativität entwickeln können“.

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