人工知能で“賢い”工場を実現するアプリケーション開発プラットフォーム――ファナック、シスコらが発表：“分散学習”で自ら学び合う機器たち

　産業用ロボットやCNC（コンピュータ数値制御装置）によるFA（ファクトリーオートメーション）を推進してきたファナックは2016年4月18日、米シスコシステムズ、Rockwell Automation、Preferred Networksと共同で、既存のファナック製ロボットやCNC、センサーなどの各種産業用機器をネットワーク接続し、データ分析や機械学習を用いて工場の生産性向上を実現するアプリケーション開発用プラットフォーム「FIELD（FUNUC Intelligent Edge Link and Drive）system」を発表した。同システムは2016年秋以降に提供を開始する予定だ。

　協業の中でファナックはセンサーを搭載したCNCやロボット、シスコはネットワーク／セキュリティインフラ、Prefered Networksは分散型機械学習技術を提供し、Rockwell Automationはシステム全体のインテグレーションを担う。

　なお、ファナックは2016年1月22日にもシスコシステムズと協力し、産業ロボットの「ZDT（ゼロダウンタイム）」を目指すソリューションを2016年中に提供することを発表していたが（関連記事参照）、こちらが機器から収集したデータを用いた「故障予知」などの予防的措置による工場全体の可用性、生産性向上を主目的としていたのに対して、FIELD systemはZDTをさらに拡張する形のものとなる。これにより、顧客独自の機器データ分析／機器制御アプリケーション開発などを可能にするプラットフォームを提供する。

分散機械学習で自ら“賢く”なっていく機器たち

　FIELD systemは“クラウド”と各種機器などの“エッジ”層の中間である「フォグ」層に位置するアプリケーション開発用のプラットフォームで、多くの演算処理を主にフォグ層以下で行うアーキテクチャをとっている。従って、クラウド（インターネット）とのデータの送受信は最小限に抑えることができ、セキュリティの確保やクラウド側での負荷軽減が可能になる。ファナックは、全てをクラウドに委ねないこのアーキテクチャを「Edge Heavy」と表現している。

図1　「FIELD system」の概要図。工場内のFIELD system同士をスイッチ経由で連携することも可能

　より具体的な構成を見ると、FIELD systemでは各種機器（ロボットやCNC、各種センサーなど）から、シスコスイッチを経由して「FIELD BASE」と呼ばれる役割のコンピュータにデータを集約し、FIELD BASE上の「FIELD Apps」で各種の計算処理などを行う（図2）。これにより、各種機器から得たデータの分析や、収集したデータを基にした機器の動作精度・効率の向上などが可能になる。

図2　「FIELD system」のハードウェア構成例

　処理の主体となるFIELD AppsはWindowsやLinux上で動作し、汎用アプリケーションや顧客が独自に開発したアプリケーションに加え、Preferred Networksが提供する「深層学習アプリケーション」が利用できる（図3）。

図3　「FIELD system（FIELD Apps）」のソフトウェア構成

　深層学習アプリケーションを用いて複数の機械で“分散学習”を行えば、より短い時間で各機器が自ら“賢く”なっていく。これにより、「これまで熟練工でなくては難しかった細かな調整を、機械自身が行う」といったことも実現可能になる。またこの構成はスケールすることも可能で、スイッチを介して工場内で相互接続することで、複数のFIELD Apps同士を連携させることもできる。

図3　FIELD Systemを用いたロボット3台による分散学習システムのデモ。互いの学習データを共有し、短時間で自律的に生産性を向上させる

サービスの提供方式

　ファナックでは、ロボットやFA、ネットワークのインテグレーションを総合的に担う「トータル インテグレーター パートナー」に窓口を一本化して、本システムを顧客向けに提供していくことを予定しており、現在100社強の企業とパートナー契約に関する話を進めているという。

図4　FIELD systemの提供モデル

　「全世界の工場において、高いコストパフォーマンスを保ちながら現地からの要請に素早く対応するなど、高効率でフレキシブルな自動化システムが求められている。また、全世界で同品質の製品を生産するために、『生産技術をいかに横展開するか』も課題となる。それを実現するキーワードがIoTであり、FIELD systemもその一端を担うものだ」（ファナック 代表取締役社長 稲葉善治氏）