Uniforme naamruimte in de productie:een realtime gegevenshub voor operationele uitmuntendheid

Onderzoek en beste praktijken

7 minuten | Blog | Industriële technologie

Een uniforme naamruimte (UNS) is een enkel gestructureerd, realtime gegevensmodel dat de gehele productieonderneming vertegenwoordigt. In de praktijk fungeert het als één enkele bron van waarheid voor operationele gegevens. 

Informatie is geordend op asset, proces en bedrijfscontext, waardoor teams en managers snel de gegevens kunnen vinden die ze nodig hebben, wanneer ze die nodig hebben. Het gebruik van een UNS ontkoppelt ook dataproducenten van dataconsumenten, waardoor onbevooroordeelde verzameling, beheer en gebruik mogelijk wordt. 

Nu het volume en de verscheidenheid aan productiegegevens snel toenemen, zijn uniforme naamruimten van cruciaal belang om volledige zichtbaarheid en consistentie te garanderen.  

Gebruikt u nog steeds een ongelijksoortige databenadering? Lees verder voor meer informatie over het bouwen, implementeren en beheren van uw UNS. 

Waarom productiegegevens een nieuwe architectuur nodig hebben

De productie heeft een tweeledig probleem met gegevensbeheer:enorme hoeveelheden informatie gecombineerd met het handmatig verzamelen van machinegegevens. Volgens de Manufacturing Leadership Council verzamelt 44% van de bedrijven nu het dubbele van de hoeveelheid gegevens die zij twee jaar geleden deden, maar vertrouwt 70% nog steeds op handmatige gegevensverzameling. 

Deze gegevens zijn afkomstig uit meerdere bronnen, zoals altijd verbonden IIoT-sensoren en -apparatuur, programmeerbare logische controllers (PLC's), productie-uitvoeringssystemen (MES), geautomatiseerde onderhoudsbeheersystemen (CMMS) en tools voor enterprise resource planning (ERP). 

Handmatige processen komen intussen vaak voort uit het voortdurende gebruik van datasilo's in combinatie met broze operationele integraties. Onderhouds- en productielijnteams maken bijvoorbeeld gebruik van vergelijkbare gegevens om best practices te onderbouwen, maar gebruiken vaak verschillende systemen om dit doel te bereiken. Om deze systemen te helpen communiceren, kunnen teams generieke integraties gebruiken die geen inhoudelijke gegevensdoorvoer aankunnen. Wanneer deze integraties mislukken, hebben teams geen andere keuze dan handmatig gegevens te verzamelen en te verwerken. 

Om deze uitdagingen te overwinnen is realtime, consistente, bedrijfsbrede gegevenstoegang vereist. 

Waarom traditionele productiedata-architecturen tekortschieten

Traditionele data-architecturen voor productie zijn afhankelijk van point-to-point-integraties:systemen zijn rechtstreeks verbonden om informatie uit te wisselen. Hoewel dit gegevenstoegang en inzicht biedt voor verbonden applicaties, beperkt het uiteraard de schaalbaarheid, wat op zijn beurt de digitale transformatie in de productie vertraagt. Nu Industrie 4.0-frameworks nu een topprioriteit zijn voor organisaties – 92% van de leiders zegt dat slimme productie-initiatieven van cruciaal belang zijn om concurrerend te blijven – kunnen point-to-point-modellen eenvoudigweg geen gelijke tred houden. 

Andere problemen met de traditionele architectuur van productiegegevens zijn onder meer: 

• Strakke koppeling tussen systemen 

• Hoge kosten voor het toevoegen van nieuwe applicaties 

• Inconsistente gegevensdefinities 

• Problemen met latentie en betrouwbaarheid 

• Onderhoudskosten van aangepaste integraties 

Hoe een uniforme naamruimte werkt

Wat is UNS in de productie? Het idee is simpel:creëer één enkele bron van toegang en waarheid voor gegevens. 

In de praktijk zijn vier componenten van cruciaal belang: 

• Event-driven architectuur (EDA):  Met behulp van EDA communiceren applicaties wanneer er veranderingen of gebeurtenissen plaatsvinden. Dit zorgt ervoor dat gegevens actueel en relevant zijn. 

• Modellen publiceren/abonneren:  In een publicatie/abonneermodel pushen dataproducenten data naar onderwerpkanalen in de UNS, terwijl dataconsumenten zich abonneren op de modellen van hun keuze. 

• Hierarchische onderwerpstructuren:  Door informatie in een geneste indeling te ordenen, maakt UNS het gemakkelijk voor gebruikers om on-demand toegang te krijgen tot de gegevens die ze nodig hebben. 

• Realtime gegevensstreaming:  Ten slotte worden UNS-gegevens in realtime gestreamd door gegevensproducenten, waardoor consumenten snel patroonveranderingen of trends kunnen identificeren. 

Het resultaat is een ontkoppeling van dataproducenten en -consumenten. In plaats van dat onderhoudsteams activagegevens rechtstreeks delen met winkelmanagers of operationele leiders, worden de gegevens bijvoorbeeld gepubliceerd naar de UNS, waar alle abonnees updates ontvangen. Hierdoor kunnen bedrijfseenheden de datamix kiezen die het beste bij hun behoeften past.

Belangrijke technologieën achter een uniforme naamruimte

Uniforme naamruimten vereisen ook specifieke technologieën om toegang tot gegevens en nauwkeurigheid te bieden. Deze omvatten: 

• MQTT-makelaars:  Message Queuing Telemetry Transport (MQTT)-makelaars vormen de basis van publicatie-/abonneermodellen. 

• Edge-gateways:  Edge-gateways maken de opslag en verwerking van gegevens aan de rand van productienetwerken mogelijk in plaats van in de cloud, waardoor de algehele latentie wordt verminderd. 

• OPC UA-integratie:  Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) is een veilig, open-sourceprotocol dat machine-to-machine-communicatie mogelijk maakt. 

• Hybride architecturen in de cloud en op locatie:  Cloudarchitecturen maken grootschalige gegevensopslag en diepgaande analyses mogelijk, terwijl oplossingen op locatie de weg bereiden voor een snelle reactie op gepubliceerde gebeurtenissen. 

• API's en microservices:  Application Programming Interfaces (API's) en microservices helpen oudere en moderne applicaties met elkaar te verbinden door te standaardiseren hoe systemen gegevens uitwisselen.   

Welke gegevens bevinden zich in een uniforme naamruimte?

Fabrikanten hebben volledige controle over het type gegevens dat zich in hun UNS bevindt. Als gevolg hiervan zal deze datamix variëren tussen bedrijven, afhankelijk van hun productie, kwaliteit, output en klantbehoeften. 

Gezien de gestandaardiseerde aard van de productie zijn er echter verschillende gegevensbronnen gebruikelijk. Ten eerste zijn er machinestatus- en sensorgegevens. Met deze informatie kunnen operators en technici de huidige activiteiten volgen en potentiële problemen opsporen. Onderhoudsgebeurtenissen en alarmen staan ​​ook op de lijst. Met deze gegevens kunnen teams actie ondernemen om kleine problemen aan te pakken voordat ze grote problemen worden. 

Productietellingen en kwaliteitsgegevens worden doorgaans ook gepubliceerd naar een UNS, samen met procesvariabelen en KPI's. Dit maakt preventieve en proactieve reacties op veranderende omstandigheden van assets mogelijk, in plaats van te vertrouwen op reactief onderhoud dat pas begint als assets defect raken. 

Ten slotte bevatten uniforme naamruimten vaak itemhiërarchieën en metadata. Dit helpt context toe te voegen aan productieactiviteiten doordat teams kunnen zien waar apparatuur en processen in productieomgevingen samenwerken.

Voordelen van een uniforme naamruimte in de productie

Het bouwen van een uniforme naamruimte biedt verschillende voordelen voor organisaties, zoals: 

• Toegang tot één enkele bron van waarheid:  Door UNS-gegevens te centraliseren en te standaardiseren, krijgen fabrikanten meer gegevensvertrouwen. 

• Realtime zichtbaarheid van ondernemingen:  Problemen met bedrijfsmiddelen en apparatuur kunnen altijd en overal optreden. Uniforme naamruimten bieden realtime inzicht in de activiteiten. 

• Snellere implementatie van applicaties:  Een belangrijk onderdeel bij de implementatie van applicaties is het begrijpen van de impact van apps op hun omgeving. UNS-implementatie verbetert de zichtbaarheid om de app-implementatiesnelheid te verbeteren. 

• Verminderde integratiecomplexiteit:  Integratie tussen meerdere productiesystemen kan complex en tijdrovend zijn, vooral als applicaties verschillende dataformaten gebruiken of gebaseerd zijn op oudere frameworks. De gegevensstandaardisatie van UNS vermindert deze complexiteit. 

• Schaalbare digitale architectuur:  Nu digitale transformatie een topprioriteit in de productie wordt, is schaalbare digitale architectuur essentieel. Ondersteund door de cloud vormen UNS-omgevingen de weg voor schaalbaarheid. 

• Sterke basis voor slimme productie:  Ten slotte helpt het gebruik van UNS een sterke basis te leggen voor slimme productietechnologieën zoals kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning (ML), die beide toegang vereisen tot volledige en consistente gegevensbronnen. 

Geünificeerde naamruimte en voorspellend onderhoud

Reactief onderhoud zet reparatieteams in het nadeel. Omdat het werk pas begint als activa en apparatuur defect raken, staan ​​technici onder enorme druk om problemen op te sporen, te diagnosticeren en te verhelpen. Elke minuut die wordt besteed aan het zoeken naar een antwoord is weer een minuut kostbare, ongeplande downtime. 

UNS-systemen kunnen intussen voorspellende onderhoudswerkzaamheden mogelijk maken die de uptime en beschikbaarheid van machines verbeteren. Dit begint met gecentraliseerde gegevens over de staat van bedrijfsmiddelen. In plaats van meerdere verschillende systemen te gebruiken om onderhoudsgegevens te vinden en bij te houden, kunnen industriële dataops-teams zich abonneren op relevante UNS-kanalen en gegevens automatisch naar hun apparaten laten pushen. 

Daarnaast faciliteert UNS de integratie van sensoren en analyses voor continue monitoring en snellere detectie van afwijkingen, wat op zijn beurt de coördinatie tussen CMMS, MES en analysetools verbetert. Ten slotte maken UNS-frameworks gesloten onderhoudsworkflows mogelijk die automatisering en voorspellende onderhoudsanalyses ondersteunen. 

Voor onderhoudsteams is het resultaat toegankelijke apparatuurgegevens die accuraat, relevant en actueel zijn. 

Best practices voor het bouwen van een uniforme naamruimte

 Vijf best practices kunnen fabrikanten helpen een uniforme naamruimtearchitectuur te bouwen: 

1. Begin met itemhiërarchie  

Door de itemhiërarchie in kaart te brengen, ontstaat een raamwerk voor efficiënte gegevensdistributie en evenementenkanalen. 

2. Definieer consistente naamgevingsnormen  

Gestandaardiseerde naamgevingsconventies verminderen het risico op overlappingen of ontbrekende gegevensbronnen. Definieer uniforme naamgevings- en uniforme nummeringssystemen voordat u UNS implementeert. 

3. Bouw stapsgewijs  

Kleine builds maken het gemakkelijker om aan te passen en aan te passen wanneer UNS voor het eerst wordt geïmplementeerd. Naarmate het systeem verbetert, kunnen bedrijven snel gaan opschalen. 

4. IT- en OT-teams op één lijn brengen  

Om het maximale uit de UNS-architectuur te halen, moeten IT- en OT-teams samenwerken. Beide zijn vereist om asset-, onderhouds-, sensor- en rapportgegevens te operationeel maken. 

5. Ontwerp voor schaalbaarheid en beveiliging  

Zoals hierboven opgemerkt, is de schaalbaarheid van UNS van cruciaal belang. Beveiliging is net zo belangrijk. Systemen moeten zo zijn ontworpen dat ze potentiële bedreigingen kunnen detecteren, belangrijke gegevens kunnen versleutelen en de toegangsrechten van gebruikers kunnen beheren. 

Waarom een uniforme naamruimte een strategische troef is

UNS biedt zowel directe voordelen als voordelen op de lange termijn. Op de korte termijn helpen uniforme naamruimten bij het creëren van een digitale kernbackbone die de betrouwbaarheid, uptime en operationele efficiëntie verbetert. Terwijl de industriële IoT-trends en de acceptatie van Manufacturing 4.0 versnellen, bereidt UNS de weg vrij voor AI-gestuurde en ‘lights-out’ productie, samen met de ontwikkeling van zakelijke digitale tweelingen en toekomstbestendige industriële data-architectuur. 

UNS-integratie legt de basis voor verbonden productiegegevens, maar om de resultaten te maximaliseren is het ook belangrijk om te focussen op de manier waarop die gegevens worden gebruikt. ATS helpt fabrikanten gestandaardiseerde gegevens van UNS-systemen te gebruiken om onderhouds- en betrouwbaarheidspraktijken en -strategieën te informeren die de uptime en beschikbaarheid van machines verbeteren. 

Ontdek hoe ATS u kan helpen. Laten we praten.

Bronnen

Ontdek de nieuwste best practices, trends en nieuws op het gebied van industrieel onderhoud van ATS en leer van experts uit de industrie en toonaangevende fabrikanten.

Laten we praten