SMIP von CESMII glänzt im Testlauf

DATENVERWALTUNG:Prädiktive Analytik der neuen, herstellerunabhängigen Software, demonstriert auf der NC State

Bei einer kürzlich durchgeführten Demonstration der herstellerunabhängigen Smart Manufacturing Innovation Platform (SMIP) von CESMII halfen die Projektpartner zunächst den Managern der Wasseraufbereitungsanlage der North Carolina State University, aus dem Geld herauszukommen und die gesammelten Daten mit intelligenten Instrumenten zu analysieren.

„Automatisierung findet seit mehr als 100 Jahren statt“, sagte Niels Andersen, Mitbegründer des Projektpartners ThinkIQ. „Wir sammeln viele Daten, verwenden aber nur sehr wenige Daten. Daten haben keine Bedeutung, keinen Kontext und werden nicht so zusammengesetzt, dass wir Analysen durchführen können.“

Weitere wichtige Teile des Projekts umfassen die Sicherstellung, dass alle Datenerfassungsgeräte vollständig qualifizierte Namen haben, die Verwendung von Graphdatenbanken zur Abbildung verschiedener Beziehungen, die Konzentration auf einen Standard (idealerweise OPC UA), die Sicherstellung, dass verschiedene Systeme und Protokolle miteinander kommunizieren können, und die Entwicklung bessere virtuelle Gerätemodelle.

Das Endergebnis wird ein SMIP sein, das intelligente Fertigungsbereitstellungen standardisiert und benutzerdefinierte Jobs durch wiederholbare, herstellerunabhängige, benutzerfreundliche Plattformen ersetzt, die es Fertigungsanlagen jeder Größe ermöglichen, alle ihre Daten zu nutzen.

CESMII (das Clean Energy Smart Manufacturing Innovation Institute) beabsichtigt, bis Ende dieses Jahres eine starke Version 1.0 des SMIP zu haben, sagte Jonathan Wise, VP of Technology bei CESMII.

Um im NC State-Werk – das als produktionsähnliche Umgebung gilt – zu Predictive Analytics zu gelangen, konzentrierten sich die Projektpartner ThinkIQ, Savigent, Seeq, Syspro, Semiotic Labs und Microsoft auf die Integration mehrerer Technologien aus separaten Silos und die Aufrüstung eines PCs, der die Wasserqualität überwachte. sagte Tim Shope, Director of Digital Transformation beim Systemintegrator Avid.

Vor dem Upgrade dauerten grundlegende Aufgaben wie das Abrufen der Verlaufsdaten einer Woche zu lange.

Als nächstes setzten das ThinkIQ-Team und andere eine Analyse-Engine von Seeq ein, um Echtzeitdaten aus der programmierbaren Infrastrukturumgebung in OSISoft abzurufen, die Membranen auf Umkehrosmosefiltern zu analysieren, alle Daten mit SMIP von CESMII zu kombinieren und ein Bedingungsniveau für den Zeitpunkt festzulegen Membranen müssen ersetzt werden – eine Aktion, die automatisch einen Arbeitsauftrag über die Savigent-Software auslösen würde, sagte Shope.

Der nächste Schritt bestand darin, ein Modell für die Reinstwasserpumpe zu entwickeln, eine Pumpe, die so geschäftskritisch ist, dass eine Ersatzpumpe neben ihr steht, um
im NASCAR-Stil schnell auszuschalten, falls ein Alarm angezeigt wird Druckproblem oder anderes Problem, sagte er.

Ein IoT-Sensor überwacht die Pumpe aus der Ferne in einem maschinellen Lernsystem. Nach ein paar Wochen lernt es die charakteristische Wellenform der Pumpe, damit es erkennen kann, ob die Pumpe wie vorgesehen funktioniert oder ob mechanische oder elektrische Probleme auftreten.

Die neue Plattform kann einen Motorausfall fast vier Monate im Voraus vorhersagen, sagte er.

Außerdem gaben die Partner jeder Pumpe einen eigenen Namen. „Wenn alle Pumpen mit Pump_01 gekennzeichnet sind, haben wir keinen Kontext“, sagte Andersen. „Es ist wichtig, vollständige Namen anzugeben und über eine Vielzahl von Tools zu verfügen, um Bedeutung zu verleihen.“

Im Idealfall würde jede Pumpe so benannt, dass der Name der Maschine, der Name der Linie, in der sich die Pumpe befindet, der Name des Werks und der Lieferant, der die Pumpe hergestellt hat, identifiziert werden, sagte Wise. Einige wenige Hersteller bieten ein vollständig qualifiziertes Benennungssystem an, viele jedoch nicht.

In einer späteren Phase des CESMII-Projekts wird diese Zuordnung automatisch erfolgen, sagte er.

NC State erstes Zentrum, das SMIP erhält

CESMII eröffnete im April ein neues Smart Manufacturing Innovation Center (SMIC) im Bundesstaat NC. Es ist das erste der vier SMICs von CESMII, auf dem das SMIP aufgesetzt ist. Die anderen drei Zentren befinden sich an der UCLA, Texas A&M und dem Rensselaer Polytechnic Institute.

Auf der jüngsten virtuellen Jahrestagung von CESMII sagte CEO John Dyck, er suche nach mehr SMICs, beispielsweise in den Bereichen Robotik, Automobil, Chemie, Stahl und KI/maschinelles Lernen.

Das Ziel der SMICs ist es, Hersteller, Technologieanbieter, Systemintegratoren und Geräteanbieter mit der akademischen Welt zusammenzubringen, „um Forschung und Innovation zu demonstrieren und voranzutreiben, die sich auf die gesamte US-Fertigung erstreckt“, so die öffentlich-private Organisation.

SMIP wird eine offene Spezifikation sein

CESMII wird das SMIP als offene Spezifikation veröffentlichen – damit jeder Anbieter es verwenden kann, sagte Wise.

„Wir gewinnen, wenn diese Ideen anderswo in der Branche übernommen werden. Dies erfordert ein Maß an Altruismus, bei dem einige Hersteller zögern, weil sie nicht sicher sind, ob es funktionieren wird“, sagte er.

„Es ist an der Zeit, dass eine Lösungsebene für die Nachwelt offen ist, damit wir uns auf andere Probleme konzentrieren können“, fügte Wise hinzu.

Problematischer „Leerraum“

Eine der größten Herausforderungen besteht darin, dass „jede Einrichtung im Laufe der Zeit eine Mischung aus Infrastruktur, Systemen, Ausrüstung und Werkzeugen geschaffen hat“, sagte Mark Besser, Senior VP for Customer Success bei Savigent. „All diese Investitionen wurden sehr gezielt getätigt, weil sie zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Problem oder eine Herausforderung lösten. Viele dieser Technologien wurden speziell entwickelt, um diese Probleme zu lösen. Aber wenn Sie einen breiteren Blick über die Landschaft werfen, beginnen Sie, all die weißen Flächen zu bemerken, die zwischen diesen Technologien existieren.“

In anderen Fällen möchte ein Hersteller möglicherweise Technologien von verschiedenen Anbietern integrieren, kann dies aber nicht, da diese Systeme nicht für die Zusammenarbeit mit anderen proprietären Plattformen ausgelegt sind.

Das Ziel ist es, alle verfügbaren Daten ins Spiel zu bringen, um die Effizienz und Zuverlässigkeit zu verbessern, ohne das Budget zu sprengen oder Hersteller zu zwingen, den Anbieter zu wechseln, sagte Wise.

Wenn beispielsweise ein Hersteller Software von Unternehmen A ausführt und eine Energieüberwachungslösung von Unternehmen B wünscht, besteht die einzige Möglichkeit oft darin, das System von Unternehmen A zu entfernen und das von Unternehmen B zu installieren.

Shope fügte hinzu:„Wir können heute nicht alle Anbieterplattformen aus unseren Einrichtungen reißen. Wir müssen zu diesem anbieterunabhängigen Ort gelangen.“

Ziel ist es, die Einrichtungskosten der Infrastruktur zu senken

Etwa 70 Prozent der Kosten eines digitalen Fabrikprojekts entfallen auf die Festverdrahtung der Automatisierungsstruktur, die Verbindung von Daten und die Schaffung einer Infrastruktur, sagte Wise. Die restlichen 30 % schaffen aus diesen Daten neuen Wert, häufig durch die Entwicklung von Apps.

Aber oft wird das gesamte Budget der digitalen Fabrik für den Aufbau der Infrastruktur ausgegeben, lange bevor ein Projekt zur Entwicklung von Anwendungen zur Datenanalyse beginnen kann.

Mit dem SMIP zielt CESMII darauf ab, diese Kosten von 70 Prozent zu senken, damit Hersteller ihre Budgets auf Anwendungen zur Analyse der Daten konzentrieren können, sagte Wise.

Diese Transformation wird nicht auf einmal passieren. „Es wird kein Lichtschalter sein“, sagte Shope. „Wir haben eine große Produktionsbasis in den USA. Dieses System muss im Laufe der Zeit migriert und übernommen werden.“