CESMII's SMIP schittert in proefrit

GEGEVENSBEHEER:Nieuwe, leverancieronafhankelijke software voor voorspellende analyses gedemonstreerd bij NC State

In een recente demonstratie van het leverancieronafhankelijke Smart Manufacturing Innovation Platform (SMIP) van CESMII, hielpen projectpartners eerst managers van de waterzuiveringsinstallatie van North Carolina State University om van de centen af ​​te komen en de gegevens die ze verzamelden te analyseren met slimme instrumenten.

"Automatisering is al meer dan 100 jaar aan de gang", zegt Niels Andersen, mede-oprichter van projectpartner ThinkIQ. “We verzamelen veel data, maar er wordt heel weinig data gebruikt. Gegevens hebben geen betekenis, hebben geen context en worden niet samengevoegd op een manier die we kunnen analyseren.”

Andere belangrijke onderdelen van het project zijn ervoor zorgen dat alle apparatuur voor gegevensverzameling volledig gekwalificeerde namen heeft, het gebruik van grafische databases om verschillende relaties in kaart te brengen, de focus op één standaard (idealiter OPC UA), ervoor te zorgen dat verschillende systemen en protocollen met elkaar kunnen communiceren, en het ontwikkelen van betere virtuele modellen van apparatuur.

Het eindresultaat is een SMIP die slimme productie-implementaties standaardiseert en aangepaste taken vervangt door herhaalbare, fabrikantonafhankelijke, gebruiksvriendelijke platforms waarmee productiefabrieken van elke omvang al hun gegevens kunnen benutten.

CESMII (het Clean Energy Smart Manufacturing Innovation Institute) is van plan om tegen het einde van dit jaar een sterke versie 1.0 van de SMIP te hebben, zei Jonathan Wise, VP van technologie bij CESMII.

Om tot voorspellende analyses te komen in de NC State-fabriek - beschouwd als een productie-achtige omgeving - concentreerden projectpartners ThinkIQ, Savigent, Seeq, Syspro, Semiotic Labs en Microsoft zich op het integreren van meerdere technologieën uit afzonderlijke silo's en het upgraden van een pc die de waterkwaliteit bewaakte, zei Tim Shope, directeur digitale transformatie bij systeemintegrator Avid.

Vóór de upgrade duurden basistaken zoals het ophalen van historische gegevens van een week te lang.

Vervolgens hebben het ThinkIQ-team en anderen een analyse-engine van Seeq ingezet om realtime gegevens uit de programmeerbare infrastructuuromgeving in OSISoft te halen, de membranen op omgekeerde osmosefilters te analyseren, alle gegevens te combineren met CESMII's SMIP en een conditieniveau in te stellen voor wanneer membranen moeten worden vervangen - een actie die automatisch een werkorder zou starten via de Savigent-software, zei Shope.

De volgende stap was het ontwikkelen van een model voor de zeer zuivere waterpomp, een pomp die zo bedrijfskritisch is dat er een reservepomp naast zit voor een snelle,
NASCAR-achtige uitschakeling in het geval een alarm aangeeft dat er een drukprobleem of een ander probleem, zei hij.

Een IoT-sensor bewaakt de pomp op afstand in een machine learning-systeem. Na een paar weken leert het de kenmerkende golfvorm van de pomp, zodat het kan detecteren of de pomp presteert zoals ontworpen of dat hij mechanische of elektrische problemen begint te ervaren.

Het nieuwe platform kan een motorstoring bijna vier maanden van tevoren voorspellen, zei hij.

De partners gaven ook elke pomp een aparte naam. "Als alle pompen het label Pump_01 hebben, hebben we geen context", zei Andersen. "Het is van cruciaal belang om volledige namen te geven en een breed scala aan hulpmiddelen te hebben om betekenis te geven."

Idealiter zou elke pomp een naam hebben die de naam van de machine identificeerde, de naam van de lijn waarop de pomp staat, de naam van de fabriek, de leverancier die de pomp heeft gemaakt, zei Wise. Een paar fabrikanten bieden een volledig gekwalificeerd naamgevingssysteem, maar veel niet.

In een latere fase van het CESMII-project zal deze mapping automatisch gebeuren, zei hij.

NC Geef het eerste centrum aan dat SMIP krijgt

CESMII lanceerde in april een nieuw Smart Manufacturing Innovation Center (SMIC) bij NC State. Het is de eerste van de vier SMIC's van CESMII waarop de SMIP is gelaagd. De andere drie centra bevinden zich aan de UCLA, Texas A&M en het Rensselaer Polytechnic Institute.

Tijdens de recente virtuele jaarvergadering van CESMII zei CEO John Dyck dat hij op zoek is naar meer SMIC's op het gebied van bijvoorbeeld robotica, automotive, chemie, staal en AI/machine learning.

Het doel van de SMIC's is om fabrikanten, technologieleveranciers, systeemintegrators en leveranciers van apparatuur te koppelen aan de academische wereld, "door onderzoek en innovatie te demonstreren en aan te sturen die schaalbaar zijn voor de hele Amerikaanse productie", aldus de publiek-private organisatie.

SMIP zal open spec zijn

CESMII zal de SMIP publiceren als open specificatie, zodat elke leverancier het kan gebruiken, zei Wise.

“We winnen als deze ideeën elders in de branche worden overgenomen. Dit vereist een mate van altruïsme waar sommige fabrikanten aarzelen over omdat ze niet zeker weten of het zal werken," zei hij.

"De tijd is gekomen dat één niveau van oplossingen openstaat voor het nageslacht, zodat we ons op andere problemen kunnen concentreren", voegde Wise eraan toe.

'Witruimte' die problematisch is

Een van de grootste uitdagingen is dat "elke faciliteit in de loop van de tijd een amalgaam van infrastructuur, systemen, apparatuur en tools heeft gemaakt", zegt Mark Besser, senior VP voor klantensucces bij Savigent. “Al die investeringen zijn heel specifiek gedaan omdat ze op een bepaald moment een probleem of uitdaging aan het oplossen waren. Veel van die technologieën zijn op maat gemaakt om die problemen op te lossen. Maar als je breder door het landschap kijkt, begin je alle witruimte tussen die technologieën op te merken.'

In andere gevallen wil een fabrikant misschien technologieën van verschillende leveranciers integreren, maar kan dat niet omdat deze systemen niet zijn ontworpen om te integreren met andere propriëtaire platforms.

Het doel is om alle beschikbare gegevens in het spel te krijgen om de efficiëntie en betrouwbaarheid te verbeteren zonder het budget te overschrijden of fabrikanten te dwingen van leverancier te veranderen, zei Wise.

Als een fabrikant bijvoorbeeld software van bedrijf A gebruikt en een oplossing voor energiemonitoring van bedrijf B wil, is de enige mogelijkheid om het systeem van bedrijf A uit te schakelen en dat van bedrijf B te installeren.

Toegevoegd Shope:"We kunnen vandaag niet alle leveranciersplatforms uit onze faciliteiten halen. We moeten naar die leverancier-agnostische plaats gaan.”

Het doel is de kosten voor het instellen van de infrastructuur te verlagen

Ongeveer 70 procent van de kosten van een digitaal fabrieksproject bestaat uit het bekabelen van de automatiseringsstructuur, het verbinden van gegevens en het creëren van infrastructuur, zei Wise. De overige 30 procent creëert nieuwe waarde uit die gegevens, vaak door apps te ontwikkelen.

Maar vaak wordt het volledige budget van de digitale fabriek besteed aan het opzetten van infrastructuur lang voordat een project om applicaties te ontwikkelen om gegevens te analyseren kan beginnen.

Met de SMIP wil CESMII die kosten met 70 procent verlagen, zodat fabrikanten hun budget kunnen richten op toepassingen om de gegevens te analyseren, aldus Wise.

Deze transformatie zal niet in één keer plaatsvinden. "Het zal geen lichtschakelaar zijn", zei Shope. "We hebben een grote productiebasis in de VS. Dit systeem zal in de loop van de tijd moeten worden gemigreerd en geadopteerd."