O cérebro operacional:um novo paradigma para o gerenciamento inteligente de dados na IoT industrial

Christian Lutz de Crate.io
A Industrial Internet of Thing (IIoT) promete permitir que as organizações implantem volumes cada vez maiores de dados de máquinas e sensores para otimizar uma miríade de processos de produção, aumentar a segurança e melhorar a experiência do trabalhador (quer o funcionário esteja no chão de fábrica ou no escritório )

Negócios industriais, diz Christian Lutz, CEO, Crate.io , estão descobrindo que os velhos paradigmas de processamento de dados não ajudam suas equipes a acompanhar a velocidade dos dados, não combinam com os novos algoritmos analíticos e, talvez o mais crítico, não permitem a necessidade competitiva de consultas de dados em tempo real .

Uma abordagem para resolver esse problema é combinar arquiteturas de banco de dados distribuídas (código aberto) modernas com aprendizado de máquina / inteligência artificial e redes IIoT. Juntas, essas tecnologias formam um paradigma de gerenciamento de dados bastante novo - o que eu chamo de cérebro operacional - que vai além das noções tradicionais de bancos de dados e resolve problemas crescentes de dados agudos para negócios industriais e de manufatura.

Definindo o cérebro operacional

Bancos de dados relacionais tradicionais (como Microsoft SQL Server e Oracle ) são tecnicamente incapazes, geralmente, de processar o grande volume de dados que devem ser manipulados para que os aplicativos IIoT sejam bem-sucedidos. Esses bancos de dados realmente não foram projetados para criar o tipo de backbone necessário para desenvolver fábricas inteligentes, cidades inteligentes ou veículos sem motorista; casos de uso como esses exigem um processamento de dados mais rápido e inteligente. Uma estratégia abrangente de gerenciamento de banco de dados é, em última análise, medida pelo valor agregado de negócios de seu uso - não por sua quantidade de memória ou velocidade do disco rígido.

Eu chamo esse tipo de gerenciamento de dados IIoT abrangente de "o cérebro operacional". O cérebro é o órgão que pode receber, estruturar e tomar decisões com base nesses dados. O sistema de gerenciamento de dados do futuro invariavelmente funcionará como nosso sistema nervoso central, conectando-se diretamente às impressões sensoriais e usando inteligência artificial para monitorar, prever e controlar sistemas em tempo real.

Aquisição e enriquecimento de dados

A fábrica moderna e conectada em rede incorpora uma ampla variedade de máquinas de diferentes fabricantes. O desafio é, portanto, capturar estruturas de dados diferentes, analisá-las na nuvem e derivar ações delas. Os modernos sistemas de gerenciamento de dados já começam aqui. Isso simplifica a implementação e reduz as taxas de erro, uma vez que a máquina e o banco de dados não se comunicam por meio de uma terceira instância.

Sem contexto, os dados coletados são inúteis para processamento posterior. Um valor registrado é inicialmente apenas um número:108. Isso é uma temperatura? Em caso afirmativo, é Celsius ou Fahrenheit? É uma contagem de produto? Em caso afirmativo, quando o contador foi zerado e o que ele realmente conta? Os dados precisam ser enriquecidos para serem significativos. Este enriquecimento requer três componentes:um banco de dados, um tempo de execução que executa certas regras e conhecimento sobre o significado dos dados.

O cérebro operacional combina todas essas etapas necessárias em um único modelo. Ele evita que as organizações industriais escrevam algoritmos para disponibilizar os dados para processamento posterior. Em vez disso, as regras podem ser configuradas para interpretar o fluxo de informações processadas. O cérebro operacional é essencialmente a máquina responsável por executar regras que automatizam processos, melhorando a eficácia geral do equipamento (OEE) nas fábricas. Ele usa coleta de dados em tempo real de potencialmente dezenas de milhares de sensores em equipamentos implantados em centenas ou milhares de linhas de produtos, em uma ou mais fábricas conectadas e remotas.

O "controle de missão" centralizado do cérebro operacional processa e analisa os dados do sensor, em seguida, fornece alertas preditivos sobre a manutenção relevante que é necessária no chão de fábrica, como informar um funcionário que uma máquina específica precisa ser limpa a cada X horas ou alertar um engenheiro sobre uma taxa de erro no processo de fabricação. Resumindo, as informações que ele fornece são muito mais eficientes do que qualquer coisa possível com as inspeções visuais.

O valor da automação baseada em dados

O gerenciamento inteligente de dados é muito mais do que apenas um banco de dados. Ele descreve um processo abrangente, desde a aquisição rápida até a recuperação inteligente de dados. A automação baseada em dados se tornará a chave para o sucesso dos projetos IIoT. Isso permitirá que instalações como fábricas inteligentes possibilitem a análise de dados em tempo real, mantenham um tempo de atividade consistente, garantam um rápido desenvolvimento e valorização e garantam baixos custos operacionais de TI para hospedagem, integração e administração.

Tomemos, por exemplo, ALPLA - um fabricante de embalagens de plástico para marcas como Coca-Cola e Unilever . A empresa tem um cérebro operacional em uso para otimizar seu OEE. Os dados coletados de dezenas de milhares de sensores em 900 tipos diferentes de sensores específicos de fábrica são enriquecidos. Em seguida, ele informa a nuvem para processamento automatizado e também uma sala de controle central - que por sua vez monitora o desempenho da planta em fábricas conectadas (mas remotas). A partir dessas percepções, a ALPLA é capaz de identificar tendências em um estágio anterior e seus operadores de máquina podem ser orientados para os ajustes necessários, incluindo casos de uso de predicação.

Com sistemas de inspeção visual em quase todas as linhas de produção de suas fábricas, é desafiador - senão impossível - ter uma equipe no chão de fábrica para reagir às mudanças. A estratégia operacional do cérebro permite a coleta e análise de dados do sensor em tempo real, direcionando os funcionários para pontos críticos (resultando em menores taxas de refugo e melhor eficiência).

A transição é emblemática da mudança mais ampla da IIoT, conforme ela amadurece:a coleta de dados não é suficiente. O cérebro operacional - ou como se preferir chamá-lo - se tornará um pré-requisito da IIoT para se manter atualizado.

O autor é Christian Lutz, CEO da Crate.io , desenvolvedores do SQL DBMS em tempo real de código aberto CrateDB e da plataforma de dados de máquina Crate.io.