Choose language:

Trendy v zbere dát zo strojov a monitoringu výroby v roku 2021

Posted by tomas
in Blog
Napísané: 15 február 2021
Návštevy: 163
Hviezdy sú neaktívneHviezdy sú neaktívneHviezdy sú neaktívneHviezdy sú neaktívneHviezdy sú neaktívne
 

Tento článok je čisto subjektívny. Píšem ho ako implementátor z praxe, kde ročne integrujeme veľké množstvo zariadení a strojov. Zo spätnej väzby našich zákazníkov sledujeme nasledovné trendy a posuny, takisto sa menia a vyvíjajú jednotlivé platformy. Skúsim niekoľko „kľúčových“ slov, s ktorými v poslednej dobe veľa pracujeme a prenikajú do požiadaviek zákazníkov:

 

NoSQL dátové spracovanie a spracovanie v cloude

Všetky modernejšie stroje už majú nejakú formu ethernetovej komunikácie, alebo je možné cez prevodník alebo PLC na ethernet signály dostať. Keďže ethernet nie je fyzicky obmedzený, tak častokrát jeden stroj dokáže prezentovať aj stovku údajov v reálnom čase. Samozrejme, že vo firmách nemajú len jeden stroj, tak množstvá údajov, signálov a informácií exponenciálne rastú. Preto nie je možné na toto množstvo aplikovať klasickú databázovú štruktúru dát kvôli vysokým požiadavkám na takýto databázový server, ktorý by takéto množstvo dát uniesol bez preťaženia. Súčasne je už pravidlom, že stroje sú umiestnené v rôznych lokalitách, iných krajinách a podobne, takže samotný prenos do klasickej databázovej štruktúry v infraštruktúre zákazníka je komplikovaný. Presne kvôli týmto komplikáciám sa hojne užívajú spomenuté 2 scenáre:

  • NoSQL: napríklad MongoBD a iné súborové databázové systémy, umožňujú jednoduchý transfer, triedenie a ukladanie nehomogénnych dát cez JSONy a XML, kedy klasické relačné tabuľky nepostačujú. Tento spôsob umožňuje zhromaždovať dáta z viacerých lokalít, asynchrónne a vo veľkých množstvách. Výhodou je, že nie je striktne definované, čo ktorý stroj posiela, takže to nehavaruje ani v prípade, že na strane stroja príde ku zmene.
  • Cloud: samozrejme je možné zber dát obohatiť tak, že samotný cieľový dátový sklad nie je on-premise na serveri zákazníka, ale priamo vo virtuálnej infraštruktúre, alebo cloude. Úplne bežné sú platformové riešenia od Amazonu (AWS) a Microsoftu (AZURE), alebo často aj klasický VPS virtuálny server. Výhodou je vysoká dostupnosť a priepustnosť dát. Presun a integrácia z cloudovej DB napr. do analytiky ako je Power BI je riešená priamo cloudovou platformou a výkon je neporovnatelne vyšší ako na lokálnom serveri. Ak nemáte ešte vlastný server, tak cloud je odpoveď. Ak vlastnú infraštruktúru máte, tak je na zváženie, či platiť cloud, alebo využiť existujúce prostriedky.

 

Moderné komunikačné protokoly: API, OPC UA

Keďže svet okolo nás sa digitalizuje a ako komunikačné štandardy sa ustálujú hlavne všeobecne známe protokoly ako je http, websockets a podobne, tak aj dodávatelia strojov postupne začínajú pridávať podporu štandardných API rozhraní, či už REST a SOAP. Samozrejme ostáva rýchly progres smerom do platformy OPC UA, ktorý tiež poskytuje veľmi dobré rozhranie pre modernú komunikáciu so strojom.

Väčšina výrobcov strojov ponúka svoje natívne riešenie pre zber a vyhodnotenie dát. Toto je pre zákazníka super, bez starostí. Problém nastáva, ak zákazník používa viacero strojov od rôznych výrobcov. Vtedy je použitie natívnych nástrojov kontraproduktívne, lebo musíte udržovať viacero platforiem, ktoré nie sú nijak prepojené. Vtedy je najlepšie sa hneď na začiatku pýtať, ako poskytnúť dáta pre externé systémy zberu dát, ako je SCADA a MES. Odpoveď typu OPC, API, alebo aj starší modbus TCP a iný štandardný ethernet protokol je ideálna. Ušetríte si tak dokupy pomerne drahých sieťových rozhraní a opcií a iných pluginov, alebo „connect boxov“.

 

IoT senzorika

Ďalšou skupinou požiadaviek je implementácia IoT senzoriky. Je to samozrejme veľmi komfortné, stačí senzori nalepiť na cieľové miesto a batéria vydrží od 2 do 5 rokov. Senzor cez LORAWAN alebo inú sieť sám údaje láduje do cloud databázy, ktorú stačí zaintegrovať. Nevýhodou je pomerne vysoký mesačný poplatok za každý senzor(ak ich chcete 100 a viac) a hlavne rýchlosť prenosu. Pre rýchle procesy vo výrobe je táto forma nevhodná, ale napr. na sledovanie ergonómie prostredia(teplota, vlhkosť, svetlosť) je to ideálne riešenie.

 

Dátová analytika nad dátami

S prenosom dát do cloudu ide ruka v ruke cloudová analytika. Väčšinou sa príjemný mesačný poplatok sa môžete nad Vašimi dátami vyriadiť ako správny štatista. Okrem zavedených bussiness inteligence môžem upriamiť pozornosť aj na špecializované cloudové služby pre výrobu:

  • Uptake: svätý grál pre plánovanie údržby. Ak platforma podporuje práve Vaše stroje, tak nahrávate signály Vášho stroja a táto platforma Vám predikuje servisné intervaly na základe zmeny parametrov a histórie daného stroja nilen od Vás, ale aj ďalších ,ktorí sledujú rovnaký stroj ako Vy. Dokážete ušetriť nemalé prostriedky na servise.
  • UIPath: je užívateľsky veľmi príjemná platforma pre automatizáciu periodických činností. Na základe dát si vytvoríte softvérového robota, ktorý na základe Vami definovaných pravidiel a rozhodnutí periodicky rieši rutinné úlohy.
  • SPC: klasické štatistické zhodnotenie procesu a urobenie atestu pre zákazníka nemusí byť koniec. Okrem toho je možná automatická regulácia procesu, alebo okamžitá notifikácia pracovníkov stroja. Súčasne vyžadovanie kontroly po regulácii procesu. Špeciálnou kapitolou je nástroj na zhodnotenie surovín, teda kedy nám na výrobku utekajú parametre mimo stanovených tolerancií a identifikácia konkrétnej šarže suroviny, ktorá to spôsobuje. Môžete si hodotiť dodávateľov a optimalizovať spotrebu pre trvalo udržateľnú kvalitu v procese.

 

Responzívne a inteligentné rozhrania nad zberanými dátami

Jedna vec je dáta zbierať, druhá je z nich dolovať naozaj dôležité podklady pre operatívne a strategické rozhodovanie. V poslednej dobe sa bežne vyžadujú rozhrania pre komunikáciu s človekom, ktoré obsahujú aspoň základnú logiku. Už to nie je len o tom zavesiť veľkú telku a zobrazovať dashboard na ktorý pozrie raz za deň niekto, prípadne návšteva. Teraz je doba, kedy máte mobilnú appku, ktorá zodpovednému pracovníkovi vyhodí notifikáciu, keď nastane príslušná udalosť (napr. stroj dokončí štartovaciu sekvenciu, alebo má nedostatok materiálu). Alebo máte jednoduchého softvérového robota, ktorý za Vás šéfuje feeding materiálu na stroje zo skladu podľa veku suroviny na sklade. Toto už nie je sci-fi, ale bežná požiadavka na náš softvér.

HORE