Rohm Newslanding

ROHM und A*STAR IME entwickeln künstliche Intelligenz für 'Predictive Maintainance‘ in der Fabrik 4.0

Maschinenausfälle vorhersehen, Anlagenproduktivität erhöhen, Instandhaltungskosten senken

picture
Bild von Koji Taniuchi, Fundamental Research and Development Division und General Manager von ROHM und Dr. Tan Yong Tsong, Executive Director des IME anlässlich eines Meetings bei A*STAR

Willlich-Münchheide/Kyoto (Japan) und Singapur, 20. Juni 2017 - ROHM Semiconductor, ein führender Halbleiterhersteller, und das A*STAR Institute of Microelectronics (IME), ein weltbekanntes, der Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) unterstelltes Forschungsinstitut, gaben nun die gemeinsame Entwicklung eines KI-Chips (Künstliche Intelligenz) bekannt, der die Effizienz präventiver Instandhaltung in intelligenten Fabriken erhöhen soll.

Im Zuge der zunehmenden Produktionsdigitalisierung zur Steigerung von Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit findet auch das Konzept der vorbeugenden Instandhaltung in der produzierenden Industrie immer größere Verbreitung. Durch eine ständige Überwachung von Funktion und Betriebszustand der Maschinen können Ausfälle vorausgesagt und potenzielle Probleme auf der Grundlage von Daten identifiziert werden, die von Gerätelogbüchern und Sensoren eingeholt werden. Hieraus lassen sich Gegenmaßnahmen wie die Reparatur oder der Austausch der betroffenen Maschine ableiten.

Um Maschinen-Anomalien in einer Produktionslinie zu erkennen, werden unterschiedliche Daten von mehreren Sensoren über ein drahtloses Netzwerk an einen zentralen Server übermittelt, der sie aufbereitet und analysiert. Bei einer weiteren Erhöhung der Sensorenzahl würde die Übertragungstechnik der drahtlosen Sensornetzwerke (Wireless Sensor Networks (WSNs) 1 irgendwann an die Grenzen ihre Bandbreite stoßen und die Übertragung der Sensordaten wäre nicht mehr möglich (Bild 1 in Anhang A veranschaulicht die drahtlose Übertragung von Sensordaten an einen Computerserver).

Im Internet of Things (IoT), wird die KI mit ihren kognitiven Lern-, Schlussfolgerungs- und Problemlösungs-Fähigkeiten zu einem wichtigen Wegbereiter für vorbeugende Wartung. ROHM und das IME werden nun einen KI-Chip entwickeln, der die Daten unmittelbar nach ihrem Eintreffen vom Sensorknoten verarbeiten und analysieren kann, wodurch die Menge der Sensordaten drastisch reduziert wird.

Mithilfe der originären analytischen KI-Algorithmen von ROHM, der Fähigkeiten des IME im Bereich der extrem stromsparenden analog/digitalen ICs und Systeme sowie der von beiden Beteiligten entwickelten analogen Rechenschaltungen soll der gemeinsam entwickelte Chip große Datenmengen von mehreren Sensoren filtern und komplexe Datenmuster in Echtzeit analysieren (Bild 2 in Anhang A gibt einen Überblick über den Chip mit seinen KI-Algorithmen).

Der neue KI-Chip dürfte nicht nur wesentlich schneller arbeiten als konventionelle Methoden, sondern auch für einen geringeren Stromverbrauch sorgen und damit die Voraussetzungen für eine höhere Anlagenproduktivität und niedrigere Instandhaltungskosten schaffen. ROHM beabsichtigt, den KI-Chip kompatibel zu Drahtlos-Technologien wie Wi-SUN und EnOcean 2 zu machen und ihn in seine proprietären Sensorknoten und Drahtlosmodule zu integrieren.

„Ich freue mich sehr, dass wir die Gelegenheit zur kooperativen Forschung mit dem A*STAR IME haben. Durch die Fusion der Sensortechnologie, der analogen Low-Power-Technologie und der KI-Architektur von ROHM mit den Fähigkeiten des IME im Bereich der stromsparenden IC-Technologie wollen wir optimale Lösungen für Edge Nodes realisieren", sagt Koji Taniuchi von der Fundamental Research and Development Division und General Manager von ROHM.

„Das IME hat sich im Laufe der Jahre großes Know-how und Fähigkeiten im Bereich der integrierten Schaltungen und Systeme sowie in der Erforschung von Design- und Prozesstechnologien angeeignet. Die Fabriken von morgen verlangen nach hochintelligenten Lösungen, die eine vermehrte Integration ihrer betrieblichen Abläufe in ein nahtloses Netzwerk entlang der gesamten Wertschöpfungskette erlauben. Unsere gemeinsame Forschung mit ROHM zur Entwicklung eines KI-Chips ist ein wichtiger Schritt zu mehr Effizienz in der Datenübertragung und -auswertung für die vorausschauende Instandhaltung im Zeitalter der intelligenten Produktion", sagt Dr. Tan Yong Tsong, Executive Director des IME.

Drahtlose Übertragung von Sensordaten
an Computerserver und Übersicht über den Chip mit KI-Algorithmen

Drahtlose Übertragung von Sensordaten an Computerserver
Bild 1
Drahtlose Übertragung von Sensordaten an Computerserver

Beispiel für die Kommunikation mit einem Server beim Einsatz von Wi-SUN, eines typischen Vibrationssensors und der Machine-to-Machine-Kommunikation. Wi-SUN ist eine führende weltweite Industrieallianz zur Förderung interoperabler, auf Funk-Standards basierender Lösungen für das Internet of Things. Die Technik bietet die Vorteile der Langstrecken-Übertragung bei geringerem Stromverbrauch als die WLAN-Technik (Wi-Fi). Dank ihrer herausragenden Energieeffizienz und hohen Zuverlässigkeit (mit geringen HF-Störungen) wird die WI-SUN-Technik in immer mehr IoT-Anwendungen genutzt – so zum Beispiel in intelligenten Strom-, Gas- und Wasserzählern.

Übersicht über Chip mit KI-Algorithmen
Bild 2
Übersicht über Chip mit KI-Algorithmen

Über das A*STAR Institute of Microelectronics (IME)

Das Institute of Microelectronics (IME) ist ein Forschungsinstitut des Science and Engineering Research Council der Agency for Science, Technology and Research (A*STAR). Positioniert als F&E-Bindeglied zwischen Hochschulen und Industrie, dient das A*STAR IME der Wertschöpfung für die Halbleiterindustrie Singapurs, indem strategische Kompetenzen, innovative Technologien und geistiges Eigentum entwickelt werden, um den Unternehmen zu technologischer Wettbewerbsfähigkeit zu verhelfen und einen Technologie-Talentpool zu schaffen, mit dem neues Wissen in die Industrie eingebracht werden kann. Haupt-Forschungsgebiete sind das Design integrierter Schaltungen, fortschrittliche Gehäuse und Bioelektronik sowie bioelektronische und medizinische Komponenten, MEMS, Nanoelektronik und Photonik.

Weitere Informationen zum IME finden Sie auf www.ime.a-star.edu.sg.

Über die Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)

Die Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) ist die führende öffentliche Agentur Singapurs, die als Vorreiter der wirtschaftlich orientierten Forschung zur Förderung wissenschaftlicher Entdeckungen und der Entwicklung innovativer Technologien fungiert. Zum Wohle der Gesellschaft kooperieren wir durch offene Innovation mit unseren Partnern im öffentlichen und privaten Bereich.

In ihrer Funktion als Wissenschafts- und Technologieorganisation schlägt die A*STAR eine Brücke zwischen Hochschulen und Industrie. Unsere Forschung schafft wirtschaftliches Wachstum und Arbeitsplätze für Singapur und steigert die Lebensqualität, indem sie zu gesellschaftlichen Verbesserungen beispielsweise im Gesundheitswesen, im städtischen Leben und in der Nachhaltigkeit beiträgt.

Wir spielen eine entscheidende Rolle in der Förderung und Entwicklung einer Vielzahl von Talenten und Führungskräften in unserer Agentur und unseren Forschungsinstituten sowie der allgemeinen Forschungsgemeinschaft und der Industrie.

A*STAR leitet 18 hauptsächlich in Biopolis und Fusionopolis angesiedelte Forschungseinrichtungen im Bereich der biomedizinischen Wissenschaften, der Naturwissenschaften und der Technik.

Weitere Informationen über die A*STAR finden Sie auf www.a-star.edu.sg.