O SMIP do CESMII brilha no test drive

GERENCIAMENTO DE DADOS:Novo software independente de fornecedor de análise preditiva demonstrado na NC State

Em uma demonstração recente da Smart Manufacturing Innovation Platform (SMIP) do CESMII, independente do fornecedor, os parceiros do projeto ajudaram os gerentes da planta de purificação de água da North Carolina State University a economizar e analisar os dados que estavam coletando com instrumentos inteligentes.

“A automação existe há mais de 100 anos”, disse Niels Andersen, cofundador do parceiro do projeto ThinkIQ. “Temos muita coleta de dados, mas muito poucos dados sendo usados. Os dados não têm significado, não têm contexto e não estão sendo reunidos de maneira que possamos fazer a análise.”

Outras partes importantes do projeto incluem garantir que todos os equipamentos de coleta de dados tenham nomes totalmente qualificados, usando bancos de dados de gráficos para mapear diversos relacionamentos, focando em um padrão (idealmente OPC UA), garantindo que diferentes sistemas e protocolos possam se comunicar entre si e desenvolvendo melhores modelos virtuais de equipamentos.

O resultado final será um SMIP que padroniza as implantações de fabricação inteligente e substitui os trabalhos personalizados por plataformas repetíveis, independentes do fabricante e fáceis de usar que permitirão que fábricas de qualquer tamanho aproveitem todos os seus dados.

O CESMII (o Clean Energy Smart Manufacturing Innovation Institute) pretende ter uma versão 1.0 forte do SMIP até o final deste ano, disse Jonathan Wise, vice-presidente de tecnologia do CESMII.

Para obter a análise preditiva na planta da NC State - considerada um ambiente semelhante à fabricação - os parceiros do projeto ThinkIQ, Savigent, Seeq, Syspro, Semiotic Labs e Microsoft se concentraram na integração de várias tecnologias de silos separados e na atualização de um PC que monitorava a qualidade da água, disse Tim Shope, diretor de transformação digital da integradora de sistemas Avid.

Antes da atualização, tarefas básicas, como obter dados históricos de uma semana, demoravam muito.

Em seguida, a equipe ThinkIQ e outros implantaram um mecanismo de análise da Seeq para extrair dados em tempo real do ambiente de infraestrutura programável no OSISoft, analisar as membranas em filtros de osmose reversa, combinar todos os dados usando o SMIP do CESMII e definir um nível de condição para quando as membranas precisam ser substituídas - uma ação que iniciaria automaticamente uma ordem de serviço por meio do software Savigent, disse Shope.

O próximo passo foi desenvolver um modelo para a bomba de água de alta pureza, uma bomba que é tão crítica para a missão que uma bomba sobressalente fica ao lado dela para uma troca rápida
estilo NASCAR no caso de um alarme indicar um problema de pressão ou outro problema, disse ele.

Um sensor IoT monitora a bomba remotamente em um sistema de aprendizado de máquina. Após algumas semanas, ele aprende a forma de onda de assinatura da bomba para que possa detectar se a bomba está funcionando conforme projetado ou se está começando a apresentar problemas mecânicos ou elétricos.

A nova plataforma pode prever uma falha do motor com quase quatro meses de antecedência, disse ele.

Os parceiros também deram a cada bomba um nome separado. “Se todas as bombas estiverem rotuladas como Pump_01, não teremos contexto”, disse Andersen. “É fundamental dar nomes completos e ter uma ampla variedade de ferramentas para fornecer significado.”

Idealmente, cada bomba seria nomeada de uma forma que identificasse o nome da máquina, o nome da linha em que a bomba está, o nome da planta, o fornecedor que fez a bomba, disse Wise. Alguns fabricantes oferecem um sistema de nomenclatura totalmente qualificado, mas muitos não.

Numa fase posterior do projecto CESMII, este mapeamento será automático, disse.

Primeiro centro do estado de NC a obter SMIP

O CESMII em abril lançou um novo Centro de Inovação em Manufatura Inteligente (SMIC) na NC State. É o primeiro dos quatro SMICs do CESMII a ter o SMIP em camadas. Os outros três centros estão na UCLA, Texas A&M e Rensselaer Polytechnic Institute.

Na recente reunião anual virtual do CESMII, o CEO John Dyck disse que está procurando mais SMICs nas áreas de robótica, automotiva, química, aço e AI/machine learning.

O objetivo dos SMICs é conectar fabricantes, fornecedores de tecnologia, integradores de sistemas e fornecedores de equipamentos com a academia, “demonstrando e impulsionando pesquisas e inovações que se estendem a toda a fabricação dos EUA”, disse a organização público-privada.

SMIP será de especificação aberta

O CESMII publicará o SMIP como especificação aberta – para que qualquer fornecedor possa usá-lo, disse Wise.

“Ganhamos se essas ideias forem adotadas em outros lugares da indústria. Isso requer um nível de altruísmo em que alguns fabricantes hesitam porque não têm certeza de que funcionará ”, disse ele.

“Chegou a hora de um nível de soluções ser aberto à posteridade para que possamos nos concentrar em outros problemas”, acrescentou Wise.

'Espaço em branco' que é problemático

Um dos maiores desafios é que “todas as instalações fizeram um amálgama de infraestrutura, sistemas, equipamentos e ferramentas ao longo do tempo”, disse Mark Besser, vice-presidente sênior de sucesso do cliente da Savigent. “Todos esses investimentos foram feitos de forma muito específica porque estavam resolvendo um problema ou desafio em um determinado momento. Muitas dessas tecnologias foram construídas sob medida para resolver esses problemas. Mas quando você dá uma olhada mais ampla na paisagem, começa a notar todo o espaço em branco que existe entre essas tecnologias.”

Em outros casos, um fabricante pode querer integrar tecnologias de diferentes fornecedores, mas não pode porque esses sistemas não são projetados para se integrar a outras plataformas proprietárias.

O objetivo é colocar todos os dados disponíveis em jogo para melhorar a eficiência e a confiabilidade sem quebrar o orçamento ou forçar os fabricantes a trocar de fornecedor, disse Wise.

Por exemplo, se um fabricante está executando um software da Empresa A e deseja uma solução de monitoramento de energia da Empresa B, muitas vezes o único recurso é retirar o sistema da Empresa A e instalar o da Empresa B.

Adicionado Shope:“Não podemos arrancar todas as plataformas de fornecedores de nossas instalações hoje. Precisamos chegar a esse lugar agnóstico de fornecedor.”

O objetivo é reduzir o custo de configuração da infraestrutura

Cerca de 70% do custo de um projeto de fábrica digital é conectar a estrutura de automação, conectar dados e criar infraestrutura, disse Wise. Os 30% restantes estão criando novo valor a partir desses dados, geralmente desenvolvendo aplicativos.

Mas muitas vezes, todo o orçamento da fábrica digital é gasto na configuração da infraestrutura bem antes do início de um projeto para desenvolver aplicativos para analisar dados.

Com o SMIP, o CESMII pretende reduzir esse custo de 70% para que os fabricantes possam concentrar seus orçamentos em aplicativos para analisar os dados, disse Wise.

Essa transformação não acontecerá de uma vez. “Não será um interruptor de luz”, disse Shope. “Temos uma grande base de fabricação nos EUA. Esse sistema precisará ser migrado e adotado ao longo de um período de tempo.”