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Amazon Monitronがすごいので紹介してみる

はじめに

製造業で働いていると、機器トラブルで休みの日にも関わらず仕事に呼びだされる、、、
そんなことがこれまであったのではないでしょうか?
Amazon Monitronは機械学習(ML)を使用して産業機械の異常な動作を検出するサービスで、予知保全によって計画外のダウンタイムを削減することができます。
2021/04/16時点で米国、英国、およびEUのみで利用可能です。
※日本国内での技適マーク未取得のため
https://www.tele.soumu.go.jp/j/adm/monitoring/summary/qa/giteki_mark/
what-is-alarm.png
※異常検知時の画面サンプル

活用フロー

2020-12-25_11h21_22.png
1.モーター、ギアボックス、ファン、ポンプなどの回転機器にワイヤレスAmazon Monitron Sensorsを取り付け、振動と温度を測定

2.センサーデータは、Amazon MonitronGatewayを使用して自動的かつ安全にAWSに転送

3.センサーデータは、機械学習(ML)を使用して自動的に分析され、メンテナンスが必要な可能性のある異常な機器を検出

4.異常が検出されたときにモバイルアプリから端末にプッシュ通知を送信

利点

  • 従来のセンサーに比べてハードウェアへの先行投資額が少ない
  • 取得データから自動で分析できるため開発作業やMLの知識が必要ない
  • 故障前に異常を検知できる
  • 保存中および転送中のセンサーデータを暗号化することでセキュリティ強化できる
  • モバイルアプリを操作することで継続的なモデル改善ができる

センサーの取り付け対象機器

2020-12-25_11h36_15.png
上記の機器などからセンサーデータを入手できます。

センサーの取り付けについて

  • 温度と振動を効果的に測定できる全ての場所に取り付けてください(1機器あたり最大20個取り付け可能)
  • センサーを機器のハウジングに直接取り付けてください
  • センサーは3年周期で取り替えてください
  • 板金カバーなど、固有振動数により振動する可能性のある場所にセンサーを取り付けないでください
  • センサーを取り付けるには、工業用接着剤をご使用ください
  • 接触領域が少なくとも30 x 25mmである必要があります

初期費用

2020-12-25_11h52_05.png
サービス利用開始にあたりAmazon Monitron SensorsとAmazon Monitron Gatewayを購入していただく必要があります。

項目 価格
Amazon Monitron Sensors(5個入り) 575USD
Amazon Monitron Gateway(単品) 140USD

それぞれの料金は上記の通りです。

項目 価格
Amazon Monitronスターターキット 715USD

またお得なAmazon Monitronスターターキットもご用意されています。
(取り付けキット、5 個のセンサー、ゲートウェイのセット)

運用費用

Amazon Monitronはセンサー1つあたり年間50USDのランニングコストがかかります。

費用例

■要件
5つのモーターを監視する必要がある。
上記を実現するためにAmazon Monitronスターターキットを購入し、
モーターごとに1つのセンサーを取り付け3年間使用した。
■試算結果
スターターキット購入費用(715USD)+ センサー年間利用費用×5(250USD)×3年分 = 1465USD(3年間利用費用)

注意事項

■ Amazon Monitron 利用可能な地域について
米国、英国、およびEUのみで利用可能です。(2021/04/16時点)

■必要なモバイル端末について
Android8.0以降のスマートフォンが必要です。

■無線通信距離(ゲートウェイとセンサー間の最大距離)
ゲートウェイとセンサー間の BLE 通信に関しましては、最大 30m 離れた場所に設置することが可能です。
※上記は設置環境にも依存します。
https://aws.amazon.com/jp/blogs/aws/amazon-monitron-a-simple-cost-effective-service-enabling-predictive-maintenance/

■センサーの応答性(何Hz か)
センサーの frequency response は 6kHz となります。
https://www.amazon.com/dp/B0851JVLTZ?th=1

■ゲートウェイ→クラウド間(インターネット通信)の費用
ゲートウェイからクラウド間の通信はお客様の環境に設置された WiFi ネットワーク経由での接続となるため、Monitron の料金には含まれておりません。
https://aws.amazon.com/jp/monitron/faqs/

■センサー設置情報の管理について
センサーは Assets と呼ばれる単位でグループ化され、各センサーには独自の名前を設定いただけます。
どのセンサーがどの設備のどこに取り付けたか等の設置情報は、上記の独自名から識別いただけます。

■設置が難しい機器について
Amazon Monitron は、工場設備および安全な屋内作業環境向けに設計されています。
※屋外で使用される機械、消費者家電など、工場以外での利用は推奨しておりません。

■機械学習による分析について
Monitron では機器から収集された振動と温度のデータから学習を行い、「正常」を判断するためのベースラインを確立します。
ベースラインを確立した後、収集したデータを監視し、潜在的な障害を示すイベントまたはトレンドを探します。(温度または振動レベル、あるいはその両方の上昇を監視します。)
国際標準化機構(ISO)によって規定された閾値を学習したモデルと組み合わせて適用し、センサーに適合する実際の閾値を評価することで異常状態を検知し、機器の予知保全を実現します。
https://docs.aws.amazon.com/Monitron/latest/user-guide/anom-sensor-measure.html

■センサーから取得可能なデータについて
センサーは振動と温度データを取得するものとなりますため、その他のデータについては取得いただくことはできません。

■ Monitronに蓄積されたデータ取り出しについて
現時点では Monitron App のみでのデータの表示が可能となっており、外部サービスへのデータのエクスポートなどには対応しておりません。

おわりに

これまで製造現場でIoTによる異常検知を導入する際には以下のボトルネックがあったかと思います。

  • センサーの取り付け費用が高く、費用対効果が見込めない
  • センサーからどんなデータが実際に取得できるかわからない
  • データからAIモデルを作成するノウハウがない
  • 頻繁に故障するわけではないので異常値のデータが少ない

Amazon Monitronは安価に導入ができ、分析も自動でしてくれるので、上記のような問題の有効な解決策になりそうです。
ぜひ導入をご検討ください!
※現状Amazon Monitronはバージニアリージョンにしか対応していません。

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