産業用AIプラットフォーム　e-RT3 Plus

e-RT3 Plus 産業用AIプラットフォーム Bulletin 34M06T02-02

I T とO T の 枠 を 超 え た 、 産 業 用 A I プラットフォー ム AI開発に広く利用されているプログラム言語、Python。 その機械学習ライブラリを用いて お客様の課題に合わせたアプリケーション開発ができる 産業用AIプラットフォームが誕生しました。 現場の装置と上位システムをシームレスに繋ぎ、 ITとOT、どちらの領域でもアプリケーション開発が可能です。 新たにYOKOGAWAの強化学習AIを用いた NEW AI制御学習サービスをラインナップしました。 お客様自らAI制御に取り組んでいただける環境をご提供します。 I n f o r m a t i o n T e c h n o l o g y O p e r a t i o n a l T e c h n o l o g y 汎用OS対応CPUモジュール F3RP70-2L ● AIアプリケーション開発に便利なPythonライブラリ ● YOKOGAWAの強化学習AIを用いたAI制御学習サービス NEW ● OSSによるアプリケーション開発の効率化 ● 豊富なI/Oモジュール ● 優れた耐環境性 ● 優れた耐環境性 1　e-RT3 Plus e-RT3 Plus　2

I n d u s t r i a l A I p l a t f o r m 産 業 用 A Iプラットフォーム AIアプリケーション開発に OSSによる 便利なPythonライブラリ AI制御学習サービス NEW アプリケーション開発の効率化 優れた耐環境性 一般的なLinuxディストリビューションが起動 0℃から+55℃まで耐えられるハードウェアと AI開発、統計、Webサービス、データ処理や 産業用AIプラットフォームとYOKOGAWAの 可能です。信頼性が高く安定性のあるOSSを ファンレス設計で高い耐環境性を備えてい 分析に欠かせないPythonに対応してい 強化学習AIをパッケージ化。お客様自らAI 利用することで、ニーズに合ったアプリケー ます。 ます。 制御に取り組んでいただける環境をご提供 ションを効率よく開発することができます。 工場やプラント、屋外盤など幅広い環境での さまざまな機械学習のアルゴリズムや数値 します。 ネットワークファイル共有ソフトやWebベース 設置が可能です。 計算、グラフ描画など、AI関連のライブラリを YOKOGAWAの強化学習AIは、少ない試行 のSCADAソフトも容易に使用できます。 活用できるため、容易にAIアプリケーション 回数で学習可能であり、外乱に強いという 開発を進めることができます。 特徴があります。勘や経験を頼りにした調整 から解放し、工程の自動化へ貢献します。 豊富なI/Oモジュール 長期安定供給 豊富なI/Oモジュールを備えているため、 基本モジュールは長年変わらないコンセプト すぐにデータ収集や制御のレベルまで落とし で設計しています。 強化学習AI 込みが可能です。 互換性を保ちながらエンハンスを重ねること アルゴリズム FKDPP AI分野の開発に欠かせないPythonから で、ライフサイクルの長い工業用途で安心 （Factorial Kernel Dynamic Policy Programming） ダイレクトにアクセスできるライブラリも してお使いいただけます。 用意しています。 AIモデルを簡単追加 既存プログラムを簡単移植 Pythonでは、AI分野の標準ライブラリやオープンソースの外部ライブラリが多く公開されています。これらを活用して シングルボードコンピュータで試作した既存プログラムを簡単に移植できるため、開発したAIアプリケーションを 迅速にAIアプリケーション開発を進め、容易にCPUモジュールにAIモデルを組込むことができます。 安心して最終製品へ組込むことができます。 現場でリアルタイムに良否判定を行ったり、Pythonによる複雑な演算で部品の寿命予知を行ったりすることができ ます。 試作段階 最終製品組込み Pythonライブラリ 分　類 パッケージ パッケージ管理 python3-pip 機械学習 python3-sklearn 簡単移植 python3-numpy 数値処理 pandas 自作AIアプリケーション 自作AIアプリケーション python3-scipy Python I/Oアクセス Python I/Oアクセス グラフ描画 python3-matplotlib ライブラリ ライブラリ ライブラリ ライブラリ 高速化 cython3 通信 python3-pymodbus Python Python 開発環境 jupyter-notebook リモートデバッガ ptvsd OS OS ※上記ライブラリは当社が提供するLinuxイメージに含まれています。（2020年4月現在） ※ライブラリの内容につきましては、当社保証の範囲外となります。 当社より提供 3　e-RT3 Plus e-RT3 Plus　4

A I C o n t r o l l e d L e a r n i n g S e r v i c e A I 制 御 学 習 サー ビス NEW 世界初※1AIによるプラントの自律制御に成功したYOKOGAWAの強化学習AIをe-RT3 Plusで A I 制 御 で期 待 される効 果 実施できるようになりました。産業用コントローラとAI制御をパッケージ化し、お客様自ら 実績あるAI制御に取り組んでいただけます。 将来の労働力確保と自動化へのシフト 制御性の向上に貢献 Y O K O G A W A の 強 化 学 習 A I の 特 長 人による調整が必須であった工程※をAIにより自律 オーバーシュートを抑え、制御性を向上させること 化することで、現場の労働力不足解消を実現します。 で設備への負荷を下げます。 ※熟練技術者の勘と経験頼みの工程/外乱が起きるたびに人による調整が必要で あった工程 制御で幅広く一般的に使われているPID制御はシンプルで理論が明確な場合には お困りごと 精度の高い制御が実現できますが、制御の状態を乱す外乱が大きい場合、むだ時間が 生産性と省エネの両立（サステナビリティに貢献） 長い場合などでは良好に制御することが難しく、勘や経験を頼りに調整しなければ 制御の状態を 乱す外乱が むだ時間が 整定時間を短くする制御により、無駄なエネルギーを削減しながら、生産性（品質・収量など）を担保することが ならないケースが多数存在します。AIは学習により経験的知見を活かしやすく、理論が 大きい 長い できます。 確立できていなくても何らかの答えを導き出せるという特徴があります。 品質を損なわずに 整定時間を短縮し、 適切な制御を実現 無駄なエネルギーを削除 YOKOGAWAの強化学習AI（アルゴリズムFactorial Kernel Dynamic Policy Programming 以下、FKDPP）※2は、 一般的な強化学習に比べて少ない試行回数で学習可能という特長があり、非常に実用的です。 強化学習AI 生 産 性 アルゴリズム FKDPP （Factorial Kernel Dynamic Policy Programming） 省 エ ネ お客様の制御目標に従った （品質・収量） 少ない試行回数で学習 制御全般に適用可能 最適制御が可能 ※1 2022年2月YOKOGAWA調べ（化学プラントにおいて、AIが操作量を直接変更するものとして） ※2 YOKOGAWAと奈良先端科学技術大学院大学（NAIST）が共同開発し、IEEE国際学会で「プラントへ活用可能な強化学習技術」として世界で初めて認められたアルゴリズムです。 商品仕様 区　分 品　名 型　名 AI制御学習サービスをご利用いただくには専用サイトからのお申し込み※2が必要です。お申し込みいただくと Customer Portal 製品紹介ページ CPUモジュール 汎用OS対応CPUモジュール F3RP70-2L クラウド環境にユーザアカウントが作成されサービスをご利用いただけます。サービスは年間のサブスクリプ AI制御学習サービス（F3RP70用） SFRL18-MPC ション契約です。AI制御モデルを作成するには、実機もしくはシミュレータのご用意が必要です。シミュレータを ライセンス AI制御ライセンス（F3RP70用） SFRL19-MPC ※ AI制御ライセンス付き汎用OS対応CPUモジュール 用いる場合、AI制御学習サービスに付属するシミュレータ※3もご活用いただけます。 ソフトウェアパッケージ AI制御ソフトウェアパッケージ（F3RP70用） SFRM19-MDW ［F3RP70-2L/L09］もご用意しています。 AI制御ソフトウェアパッケージは、YOKOGAWAの会員サイト（Customer Portal ）より提供します。 現　場 開 発 環 境 AI制御学習サービス（クラウド） ・優れた耐環境性 1 制御機器の稼働データ（目標値、 2 稼働データをアップロードし、 3 シミュレータを用いて ・I/Oが豊富で拡張性が高い 測定値、操作量）をダウンロード シミュレータを作成 AI制御学習 AI制御学習 産業用AI 稼動データ シミュレータ 学習 エンジン プラットフォーム F3RP70-2L AI制御モデル シミュレータ AI制御学習 5 プログラムをCPUモジュールに 4 生成されたAI制御モデルを ・最新のFKDPPを用いたAI制御学習エンジンを提供 条件を自動設定し、簡単に制御モデルを 生成した制御モデルをグラフィカルに 実装し対象を制御※1 用いてプログラミング ・最適なシミュレータを順次提供（予定） 生成することが可能 確認することが可能 ※2 YOKOGAWAの製品紹介ホームページよりお申し込みください。お申し込みには工場から出荷される製品シリアルNo.が必要です。 ※1 AI制御の学習は常に優れた制御モデルの生成を保証するものではありません。装置の特性や与えるデータの質によって制御モデルの性能は様々です。 ※3 システム同定手法による1入力1出力に対応したシミュレータ。制御対象が多入力多出力の場合、別途シミュレータをご用意いただく必要があります。 5　e-RT3 Plus e-RT3 Plus　6

A p p l i c a t i o n アプリケーション AI制御学習パッケージ AI判定器 実績ある産業用コントローラとの組み合わせでプラントや機械の制御まで幅広くご利用いただけます。 AIモデルを組込み、現場でリアルタイムに判定 判定プログラムを 作成・更新 ● 制御周期は0.01秒から対応しており、高速性が求められる装置制御にも対応 ● 現場で収集したデータをクラウドに上げ、良否判定を行う ● 1台のコントローラに複数の制御ループを実装することも可能 プログラムを作成 ● PID制御など従来制御の特長を活かしたハイブリッドな制御 ● CPUモジュールにAIモデルを組込み、現場でリアルタイムに 良否判定 主な市場 ● 収集したデータを逐次クラウドに上げ、判定プログラムを 最新判定モデル 収集データ ・資源、エネルギー（石油、化学、天然ガス、電力、 再生可能エネルギーなど） ・食品、農業 随時更新 リアルタイム 演算・判定 ・素材（繊維、紙パルプ、塗料など） ・製薬 ・エレクトロニクス機器（半導体製造装置など） ・上下水道 など Point 現場でリアルタイムに判定を行いながら、クラウドと連携し、 判定精度を向上 強化学習AI アルゴリズムFKDPP Factorial Kernel Dynamic Policy Programming 部品の寿命予知 設備の状態に合わせた保全により、マシンダウンを回避 交換時期に ● 設備のベストコンディションと現在のコンディションを比較 通知 ● 振動、温度、負荷電流などから、故障時期を算出（お客様 独自のノウハウ） ● TBM（時間計画保全）→CBM（状態基準保全）により部品 の最適な交換タイミングを見極め、ロスを削減 適用例 ● 故障前の部品交換ができ、マシンダウンを回避 解析 電流、振動、 表面温度 温度、圧力、水位/流量制御など などの 各種センサ 実証例：炉の加熱制御 炉の加熱制御結果 Point データの比較や複雑な演算をPythonを使って容易に実現 オートチューニングしたPID制御と オーバーシュートを抑制 AI制御の比較 120 100 80 整定時間を65％に短縮 60 40 PID制御 20 AI制御 0 1000 2000 3000 Time [sec] AI判定と高速制御を1台で実現 アプリケーション例 2種類のCPUで処理を役割分担（マルチCPU機能） ● A I 判 定 処 理とは 別 に、高 速 性 が要 求される装 置 制 御 は 工業炉 PVDコーティング装置 射出成型機 ハンドラ シーケンスCPUで実行 ● ITエンジニアはAI部分を担当 ● OTエンジニアは装置制御部分を担当 役割分担 ・品質を確保しながら調整が困難であったオーバーシュートを抑制しながらむだ時間を削減の両立を実現 Point ・効率改善により省エネに貢献 Point ・1台のプラットフォームでAI判定と装置制御を実現 汎用OS対応CPU シーケンスCPU （AI判定処理） （装置制御） ・過渡特性の改善によりヒータへの不要な負荷を防ぎ装置寿命の延命に貢献 ・処理を分担することで開発も分業でき、効率的な開発が可能 7　e-RT3 Plus e-RT3 Plus　8 Temperature [℃]

L i n e u p ラインナップ 汎用OS対応CPUモジュール 汎用OS対応CPU 品　名 形　名 [ F3RP70-2L] 汎用OS対応CPUモジュール F3RP70-2L ブートローダのみ実装されたCPUモジュールです。当社が提供するOSイメージファイルをSDHCカードに AI制御ライセンス付き汎用OS対応CPUモジュール F3RP70-2L/L09 書込むことでOSを起動できます。 項　目 仕　様 CPU Cortex-A9 MPCore（Dual 866MHz） Boot-loader U-boot 2019.04 エンディアン形式 リトルエンディアン メモリ ROM:256MB, RAM:1GB, SRAM:8MB デジタル入力 / 出力モジュール 高速データ収集モジュール Ethernet：10BASE-T / 100BASE-TX / 1000BASE-T（2ch） インタフェース RS-232C：9.6kbps～115.2kbps専用コネクタ [ F3XD□□ / F3YD□□ ] [ F3HA□□ ] ストレージ：SDHCメモリカード（2slot） PCI：ユーティリティ・モジュール用（32bit） デジタル入力モジュールとデジ 高速性と高精度を追求した、アナ 実装枚数 最大4枚 / メインユニット タル出力モジュールがあります。 ログデータ収集・解析モジュール 消費電流 1200mA 4点～64点までのタイプがあり、 です。カウンタに同期してのA/D 外形寸法 28.9（W）×100（H）×83.2（D）mm 質量 220g 装置に最適なI/O構成が可能です。 変換やFFT演算ができる機能も ※ OSイメージについては、Webサイトをご覧ください。 備えています。 ソフトウェア/ライセンス 区　分 品　名 形　名 仕　様 AI制御学習サービス SFRL18-MPC クラウドサービスとして提供されるコンテンツを利用するライセンス ライセンス AI制御ライセンス SFRL19-MPC AI制御モデルに認証キーを埋め込むためのライセンス（ /台） アナログ入力/ 出力モジュール 温度モニタモジュール ソフトウェア AI制御ソフトウェアパッケージ SFRM19-MDW AI制御アプリケーションを作成，使用するために必要なソフトウェア パッケージ [ F3AD□□ / F3DA□□ ] [ F3CX04 ] 高速変換、高精度、高機能、強力 最大4チャネルの温度モニタを な耐ノイズ性を兼ね備えたアナ 行うことができます。入力条件 ログ入力モジュール、アナログ出 など温度モニタに必要なデータを AI制御ソフトウェアパッケージ仕様 力モジュールです。16bitの高分 モジュール内で保持するため、 ・ 実行ライブラリ 項　目 仕　様 解能を備えています。 運転開始ごとにパラメータを設定 C言語静的ライブラリ しなおす必要はありません。 ライブラリ種別 C言語共有ライブラリ 演算方式 AI制御 / PID 制御機能 入力 アナログ値※1 出力 アナログ値※2 / 時間比例DO値※3 ※1 電流、電圧のアナログ入力にはアナログ入力モジュールを、温度の入力には温度モニタモジュールやPID制御モジュールを使用できます。 ※2 電流、電圧のアナログ出力にはアナログ出力モジュールやPID制御モジュールを使用できます。 ※3 時間比例ディジタル出力は出力リレーモジュール、PID制御モジュールを使用できます。 ベースモジュール 電源モジュール ・ データ収集アプリケーション [ F3BU□□ ] [ F3PU□□ ] 項　目 仕　様 5,9,13,16スロットの4種類のベースモジュールを用意 電源を供給する電源モジュール。 動作CPUモジュール 汎用OS対応CPUモジュール 対応OS Ubuntu18.04（Ubuntuイメージで提供） しています。 ベースモジュール1台ごとに、電源 ディジタル入力 F3XD32-□□ / F3XD64-□□ / F3WD64-□□ モジュールが１台必要です。 使用可能IOモジュール アナログ入力 F3AD04-5R / F3AD08-6R / F3AD08-4R 温度入力 F3CX04-0H / F3CU04-□H 最小収集周期 1msec 最大収集点数 100000 出力ファイル 独自フォーマット（TSV） 9　e-RT3 Plus e-RT3 Plus　10

外形寸法図 単位 ： mm ベースモジュール形名 スロット数 I/Oスロット数＊ 全　幅 F3BU05 5 4 205 88.5 81 F3BU09 9 8 322 F3BU13 13 12 439 F3BU16 16 15 527 ＊ CPUモジュール1枚実装時に使用できるI/Oスロット数 205 e-RT3 ホームページ www.e-RT3.com 東京 TEL：0422-52-6248 FAX：0422-52-6793 AI制御学習サービス 営業相談窓口 大阪 TEL：06-6341-1385 FAX：06-6341-1386 AI制御学習サービス 技術相談窓口 E-mail：QandA_PLC＠cs.jp.yokogawa.com e-RT3 Plus Webサイト ご注意 ●本製品を正しく安全にご使用いただくため、「取扱説明書」をよくお読みください。 ●本製品の故障による事故または損失が予測される場合、保護安全回路を本製品外部でシステム的に設置してください。 ●本製品を原子力および放射線関連機器、鉄道施設、航空宇宙用、医療機器、乗用移動体などの人身に直接関わる安全性を要求されるシス テムに適用する場合には、当社営業窓口にご相談ください。 ● Co-innovating tomorrow、OpreXおよび本文中に掲載の横河電機株式会社の商品名等は横河電機株式会社の登録商標または商標です。 ● Linuxは、全世界における商標保持者Linus Torvalds氏から排他的ライセンスを受けているLMI（ Linux Mark Institute）からの許諾により 使用している登録商標です。 ● Ubuntuは、英国Canonical Ltd.の登録商標または商標です。 ● "Python" and the Python logos are trademarks or registered trademarks of the Python Software Foundation, used by Yokogawa Electric Corporation with permission from the Foundation. ● その他、記載の会社名、製品名などは、各社の登録商標または商標です。 コントロール営業統括部 〒180-8750 東京都武蔵野市中町 2-9-32 0422-52-6248 関 西 支 社 0 6 - 6 3 4 1 - 1 3 3 0 北 海 道 営 業 所 0 1 4 4 - 3 7 - 5 2 6 1 お問い合わせは 中 部 支 社 0 5 2 - 6 8 4 - 2 0 0 4 鹿 島 営 業 所 0 2 9 9 - 9 3 - 3 7 9 1 東 北 支 店 0 2 2 - 2 4 3 - 4 4 4 1 浜 野 営 業 所 0 4 3 - 2 6 3 - 8 3 7 0 千 葉 支 店 0 4 3 6 - 6 1 - 1 3 8 8 新 潟 営 業 所 0 2 5 - 2 4 1 - 2 1 6 1 さ い た ま 支 店 0 4 8 - 6 6 4 - 0 8 3 6 四 日 市 営 業 所 0 5 9 - 3 5 2 - 4 1 4 4 神 奈 川 支 店 0 4 4 - 2 6 6 - 0 1 0 6 静 岡 営 業 所 0 5 4 5 - 5 1 - 7 1 3 8 北 陸 支 店 0 7 6 - 2 5 8 - 7 0 1 0 京 滋 営 業 所 0 7 7 - 5 2 1 - 1 1 9 1 豊 田 支 店 0 5 6 5 - 3 3 - 1 6 1 1 姫 路 営 業 所 0 7 9 - 2 2 4 - 6 0 0 6 堺 支 店 0 7 2 - 2 2 4 - 2 2 2 1 奈 良 営 業 所 0 7 4 4 - 2 5 - 1 8 0 3 岡 山 支 店 0 8 6 - 4 3 4 - 0 1 5 0 徳 山 営 業 所 0 8 3 4 - 3 2 - 5 4 0 5 四 国 支 店 0 8 9 7 - 3 3 - 9 3 7 4 沖 縄 営 業 所 0 9 8 - 8 6 2 - 2 0 9 3 九 州 支 店 0 9 2 - 2 7 2 - 0 1 1 1 北 九 州 支 店 0 9 3 - 5 2 1 - 7 2 3 4 インターネット・ホームページ http://www.e-RT3.com 記載内容はお断りなく変更することがありますのでご了承ください。 All Rights Reser ved, Copyright © 2020, by Yokogawa Electric Corporation [Ed : 03/b]　Printed in Japan, 302（VC） 106 4 102 100