SMIP da CESMII Entrega Sucesso em Análise Preditiva na NC State

GESTÃO DE DADOS: O dom da análise preditiva do novo software agnóstico a fornecedores demonstrado na NC State

Em uma demonstração recente da Plataforma de Inovação em Manufatura Inteligente (SMIP) agnóstica a fornecedores da CESMII, parceiros do projeto primeiro ajudaram gerentes da planta de purificação de água da Universidade Estadual da Carolina do Norte a sair da inércia e analisar os dados que estavam coletando com instrumentos inteligentes.

"Automação ocorre há mais de 100 anos", disse Niels Andersen, co-fundador do parceiro do projeto ThinkIQ. "Temos muita coleta de dados, mas muito poucos dados sendo usados. Dados não têm significado, não têm contexto e não estão sendo reunidos de formas que possamos fazer análises."

Outras partes-chave do projeto incluem garantir que todo equipamento de coleta de dados tenha nomes totalmente qualificados, usar bancos de dados de grafos para mapear relacionamentos diversos, focar em um padrão (idealmente OPC UA), garantir que diferentes sistemas e protocolos possam se comunicar entre si, e desenvolver melhores modelos virtuais de equipamentos.

O resultado final será um SMIP que padroniza implantações de manufatura inteligente e substitui trabalhos personalizados com plataformas repetíveis, agnósticas a fabricantes, fáceis de usar, que permitirão plantas de manufatura de qualquer tamanho aproveitar todos os seus dados.

A CESMII (Instituto de Inovação em Manufatura Inteligente de Energia Limpa) pretende ter uma versão 1.0 forte do SMIP até o final deste ano, disse Jonathan Wise, VP de tecnologia na CESMII.

Para chegar à análise preditiva na planta da NC State – considerada um ambiente semelhante à manufatura – parceiros do projeto ThinkIQ, Savigent, Seeq, Syspro, Semiotic Labs e Microsoft focaram em integrar múltiplas tecnologias de silos separados e atualizar um PC que monitorava qualidade da água, disse Tim Shope, diretor de transformação digital no integrador de sistemas Avid.

Antes da atualização, tarefas básicas como puxar uma semana de dados históricos levavam muito tempo.

Em seguida, a equipe ThinkIQ e outros implantaram um motor de análise da Seeq para puxar dados em tempo real do ambiente de infraestrutura programável na OSISoft, analisar as membranas em filtros de osmose reversa, combinar todos os dados usando o SMIP da CESMII, e definir um nível de condição para quando membranas precisam ser substituídas – uma ação que automaticamente iniciaria uma ordem de trabalho através do software Savigent, disse Shope.

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

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 performando como projetada ou se está começando a experimentar problemas mecânicos ou elétricos.

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

Os parceiros também deram a cada bomba um nome separado. "Se todas as bombas são rotuladas Bomba_01, não temos contexto", disse Andersen. "É crítico dar nomes completos e ter uma ampla variedade de ferramentas para fornecer significado."

Idealmente, cada bomba seria nomeada de 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.

Em uma fase posterior do projeto CESMII, este mapeamento será automático, ele disse.

NC State primeiro centro a receber SMIP

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

Na recente reunião virtual anual da CESMII, o CEO John Dyck disse que procura mais SMICs em, por exemplo, áreas de robótica, automotivo, químico, aço e IA/aprendizado de máquina.

O objetivo dos SMICs é conectar fabricantes, fornecedores de tecnologia, integradores de sistemas e provedores de equipamentos com a academia, "demonstrando e impulsionando pesquisa e inovação que escala para toda a manufatura dos EUA", disse a organização público-privada.

SMIP será especificação aberta

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

"Vencemos se estas ideias forem adotadas em outros lugares dentro da indústria. Isso requer um nível de altruísmo que alguns fabricantes hesitam porque não têm certeza se funcionará", disse ele.

"Chegou a hora de um nível de soluções ser aberto à posteridade para que possamos focar em outros problemas", Wise adicionou.

'Espaço em branco' que é problemático

Um dos maiores desafios é que "toda instalação fez um amálgama de infraestrutura, sistemas, equipamentos e ferramentas ao longo do tempo", disse Mark Besser, VP sênior para sucesso do cliente na Savigent. "Todos aqueles investimentos foram feitos muito especificamente porque resolviam um problema ou desafio em um ponto no tempo. Muitas daquelas tecnologias foram construídas sob medida para resolver aqueles problemas. Mas quando você olha de forma mais ampla pela paisagem, começa a notar todo o espaço em branco que existe entre aquelas tecnologias."

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

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

Por exemplo, se um fabricante está rodando software da Empresa A e quer uma solução de monitoramento de energia da Empresa B, frequentemente o único recurso é remover o sistema da Empresa A e instalar o da Empresa B.

Adicionou Shope: "Não podemos arrancar todas as plataformas de fornecedores de nossas instalações hoje. Precisamos chegar a esse lugar agnóstico a fornecedores."

Objetivo é reduzir custo de configuração de infraestrutura

Cerca de 70% do custo de um projeto de fábrica digital é cabeamento da estrutura de automação, conexão de dados e criação de infraestrutura, disse Wise. Os 30% restantes são criar novo valor a partir desses dados, frequentemente desenvolvendo apps.

Mas muitas vezes, o orçamento inteiro de fábrica digital é gasto configurando infraestrutura bem antes de um projeto para desenvolver aplicações para analisar dados poder começar.

Com o SMIP, a CESMII visa reduzir aquele custo de 70% para que fabricantes possam focar orçamentos em aplicações para analisar os dados, disse Wise.

Esta transformação não acontecerá de uma vez. "Não será um interruptor de luz", disse Shope. "Temos uma grande base de manufatura nos EUA. Este sistema precisará ser migrado e adotado ao longo de um período de tempo."