Article by: Asst.Prof. Yod Sukamongkol
Faculty of Engineering, Ramkhamheang University
インダストリアル4.0では、モノのインターネット（IoT）と人工知能（AI）の代替技術が必要です。人工知能は、大規模なデータセットの分析に関連する高度な計算および制御技術の様々な形態を説明するために使用される一般的な用語です。これらの技法は、人間の脳の自然な推論プロセスを模倣しています。現在、AIは、自走車、スマートフォンのユーザー支援、ウェイトレスロボットなど、主に人間のニーズに対応するために使用されています。
AIの特徴
- 人間的な行動：AIは人間のように行動し、自然な言語を利用してコミュニケーションをとったり、周囲の状態を感知したり、機械学習のように学び、応答することができます。
- 人間的な思考：AIは人間のように考えることができます。なぜなら、その解析プロセスは、人の神経回路網が人間の脳内の神経系を模倣することを基礎とする数学モデルを使用するからです。
- 合理的な思考：AIは、データマイニングを基本事例として使用して、論理的、合理的、賢明に分析することができます。
- 合理的な行動：合理的に考えた後に、AIはリアルタイムの周囲条件によって効率的に反応し、行動することができます。
AIはどのように機能しますか？
AIは、機械が経験から学び、新しい入力に適応し、人間のような作業を実行することを可能にします。これらの技術のおかげで、コンピュータは、大量のデータを処理し、データのパターンを認識することによって特定の作業を達成するように訓練することができます。したがって、AIは大量のデータを高速かつ反復的に処理し、インテリジェントなアルゴリズムと組み合わせ、ソフトウェアがデータ内のパターンや機能から自動的に学習できるようにします。
実際には、AIは多くのデータまたはパラメータセットを必要とし、データマイニング技術を使用して履歴データを検索し、プロセス、機会、ボトルネック、および変動性の問題を特定します。ニューラルネットワークが従来の技術よりも賢明に遺伝的アルゴリズムを用いてデータを分析するため、AIは最良の動作設定点および動作条件を選択することによってプロセスを最小限に抑えることができます。そして、その自己学習は、データマイニングの訓練中に発見された知識を含む人工エキスパートシステムを開発し、ドメインエキスパートの知識と共に最適な条件で高性能マシンの動作を制御します。
AIは工場で省エネルギーにどのように使用されていますか？
多くのパラメータデータセットがAIの学習に必要であるため、工場で使用されるエネルギーに影響を与えるパラメータを測定するためには、精度と正確なセンサーとスマートメータが必要です。IoT技術とインターネットネットワークシステムはまた、データを送信してAIと通信する必要があります。産業環境で人工知能技術を利用することの正味の結果は、複雑な産業プロセスに影響を及ぼし、最終的に効率的に使用されるエネルギーにつながる要因の改善となることでしょう。
現在、工業省工業省は、センサー、IoT、AIを構成するスマートボイラーシステムの利用を促進する政策を立てています。必要なパラメーターと運転ボイラーの省エネルギーを分析した結果を下表に示します。
したがって、人工知能技術を使用することにより、ボトルネックの原因となるボイラーの蒸気生産システムにおけるパターン、またはプロセスの変動性の増大による製品品質の低下またはエネルギー使用量およびコストの増加を発見することが可能です。さらに、AIは、水位、蒸気の圧力、蒸気の温度などリアルタイムでのボイラーの動作を制御することによって、事故の危険性を減少させ、AIはボイラー運転の安全性を高めます。さらにAIは、環境に配慮した規制に従った排出量の質と量をコントロールすることもできます。
AIは、上述したように省エネルギー、エネルギー効率、安全性、環境に優しいなどのメリットがありますが、現時点では、インテリジェントセンサー、高度な制御、監視装置、ソフトウェアプロセスのモデリングとシミュレーション、データストレージとAI管理システムにより、インストールコストが依然として高いため、工場でのAIシステムの実現可能性の検討が必要です。さらに、このAIテクノロジーには、オペレータ、労働者、所有者などの人的資源が準備され、このテクノロジーが実装されたときに効率的に使用できるように教育されなければなりません。
