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PID制御を楽にし、生産性向上にも繋がる熟練技術者に依存しない次世代制御 ― Smart MPC

多くの製造現場で今なお主流となっているPID制御。しかしそのパラメータ調整は熟練技術者の経験と勘に大きく依存しており、近年では技術者の退職・世代交代による技術継承の危機が深刻化しています。

後任担当者からは、

  • 「調整に時間がかかる」
  • 「ハンチング(振動)が止まらない」
  • 「最適値が分からない」

といった悲鳴が聞こえてくるのが現状です。

こうした課題を根本から解決へ導くのが、今回ご紹介する 「Smart MPC」 です。

PID制御とSmartMPCの違い

従来のPID制御は、「すでに発生した誤差」に対して出力を調整する、いわば後追い型の制御方式です。そのため、外乱や条件変化が大きい環境では、ハンチングや応答遅れが発生しやすくなります。

一方、モデル予測制御(MPC) は、制御対象の振る舞いを数式モデルとして捉え、数ステップ先の未来を予測しながら、今とるべき最適な操作量を逐次決定します。

「未来を予測しない後追い制御」から、

「未来を見据えて最適化する制御」へ。

たとえば、温度と湿度が相互に干渉する複雑な空調制御においても、それらを一つの多変数システム(MIMO)として扱い、全体最適な制御を実現します。

さらに、装置の能力限界を超えないようにする

上下限制約(Constraint Handling) を数式として組み込めるため、

無理のない、かつ最短経路での安定制御が可能になります。

SmartMPCとは

Smart MPC最大の特長は、

MPCの高性能と AIによる自動モデリング を融合させている点にあります。

従来、MPC導入の最大のハードルは、

  • 制御対象の物理モデル設計と外乱や設備の劣化に対応したモデル更新
  • 専門知識と長期間の検証

といった膨大な初期工数とメンテナンス工数でした。

Smart MPCでは、実際の運転データをもとにAIが自動でモデルを構築する

「データ駆動型モデリング」 を採用。

これにより、

  • 物理モデル設計不要
  • 専門知識不要
  • 最短「即日」での導入
  • AIが継続的にモデルを更新しメンテナンス不要

を実現しています。

従来のPID制御とSmart MPCの性能比較

比較項目従来のPID制御Smart MPC
調整期間1週間以上(熟練者による微調整)即日〜3日(AIが自動構築)
温度精度±0.5℃(外乱に弱い)±0.2℃(先回り制御で安定)
ハンチング発生しやすい(エネルギーロス)ほぼゼロ(最短経路で静定)
多変数干渉対応困難(職人芸)標準対応(MIMO最適化)
メンテナンス季節ごとに再調整オンライン学習で自動適応

導入までのステップ・特長

Smart MPC導入までには3つのステップが考えられます。下の表にもまとめてありますが、難しい設定は必要なく、最短3日での運用を開始することが可能です。

さらに大きな特徴は既存設備をそのままに導入することが可能なこと。PLC接続にも対応しており、大掛かりなプログラム改修等必要ありません。

Smart MPCのラインナップの中にあるE-Smart MPCは設置場所も制御盤内に収まる大きさで設置可能。制御盤内ですべての配線を解決することが可能です。

ここまでのSmart MPCについて説明させていただきましたが、改めて特徴をまとめると以下の通りです。

導入効果事例

これまでSmart MPCは様々な企業に導入されているのですが、その中でも代表的な一例をご紹介ご紹介させていただきます。

まとめ

Smart MPCは、

  • MPCの圧倒的な制御性能
  • AIによる自動モデリング
  • 現場担当者でも扱える導入容易性

を高い次元で両立した、次世代の制御ソリューションです。

「データを入れるだけで、

熟練技術者の勘を超える最適制御を。」


Smart MPCの詳細説明、デモ、適用可否のご相談など、ぜひお気軽に弊社までお問い合わせください。

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