AIによる35日間の化学プラント自動制御に成功――プラント制御に強化学習AIが安全に適用できることを実証 横河電機とJSR

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横河電機とJSRは2022年3月22日、AIによる35日間の化学プラント自動制御に成功したと発表した。

今回両社は、高い信頼性が要求されるプラントの制御に強化学習AI(アルゴリズム FKDPP:Factorial Kernel Dynamic Policy Programming)を適用できることを示すべく、実証実験を実施した。

JSRが国内に有する化学プラントを対象に、蒸留塔内や従来手動制御でしか対応できなかった箇所、降雨や降雪といった急激な外気温の変化が制御の状態を乱す大きな外的要因となる箇所を制御した。2022年1月17日から2月21日まで、840時間の連続運転を実施している。

実証実験を行ったJSRの化学プラント

沸点の近い物質A、Bを加熱して分離する際、蒸留塔内の液面レベルを適切な状態に保持し、省エネの観点からできる限り排熱を熱源に用いて蒸留塔を加熱すべく複数のバルブを操作し、希望の物質Aが望ましい状態で効率的に取り出せるように制御した。

降雨や降雪といった外的条件にも見舞われる中、精製した製品は基準を満たしていることが確認された。これらの製品は、既に出荷を開始している。良品のみを量産できるため、規格外品の発生に伴う燃料や人件費などが削減可能となった。

実プラントの制御に先立って、横河電機子会社のオメガシミュレーションが提供したプラントシミュレータ「OmegaLand」を用いて制御モデルを生成したほか、過去の運転データやリアルタイムの操業データを入力してAI制御モデルの信頼性や妥当性を検証している。

実プラント制御にあたっては、プラントの既存のインターロックといった安全機能で安全を確保したほか、統合生産制御システム「CENTUM VP」をプラントの操業に組み込んだ。また、AIシステムに異常が生じた際の対応方法や体制を整備しており、運用面での安全を確保している。

横河電機は、今回の取り組みに関心を有する顧客を募るほか、プラント制御を自律化する製品やソリューションの早期提供を目指す。またJSRは、他工程や他プラントへの応用を検討する。

加えて両社は、今後も協力してAIのプラントでの活用方法を検討する。

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