Giải pháp Edge-to-Cloud toàn diện giúp nhà máy thép triển khai nền tảng đám mây để giám sát và chẩn đoán thiết bị
17/07/2019
Giới thiệu
Để triển khai Công nghiệp 4.0 thành công, các nhà máy thông minh cần sử dụng phân tích dữ liệu lớn, dựa trên trí thông minh biên để thu thập dữ liệu từ tất cả các thiết bị trong mạng và tổng hợp nó trong nền tảng đám mây cung cấp khả năng xử lý, lưu trữ, tính toán và hiển thị mạnh mẽ. Bằng chứng về điều này có thể được nhìn thấy trong các ứng dụng chẩn đoán lỗi thiết bị. Quản lý bảo trì thiết bị truyền thống dựa vào đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm để xác định các vấn đề tiềm ẩn và sắp xếp sửa chữa khi thiết bị không hoạt động.
Tuy nhiên, vì có rất nhiều thiết bị nằm rải rác trong một nhà máy, nên rất khó để biết chính xác và xác định các máy móc có khả năng hỏng hóc bằng phương pháp truyền thống. May mắn thay, thông qua giám sát và chẩn đoán cẩn thận bằng hệ thống dựa trên đám mây, nhà quản lý không chỉ biết về trạng thái của mọi máy và thiết bị, họ có thể thực hiện tất cả các bước cần thiết càng sớm càng tốt để loại bỏ các sự cố có thể xảy ra. Họ cũng có thể thực hiện quét thiết bị bị lỗi bằng cách phân tích dữ liệu lịch sử để cải thiện tỷ lệ phát hiện lỗi sớm, tăng tuổi thọ thiết bị và giảm thời gian dừng hoạt động của dây chuyền sản xuất do lỗi thiết bị.
So với các đám mây private do các doanh nghiệp xây dựng, đòi hỏi nhiều tiền, tài nguyên và thời gian, nền tảng đám mây WISE-PaaS của Advantech là một giải pháp giúp tiết kiệm thời gian và tài nguyên. WISE-PaaS là một giải pháp Edge-Cloud (Biên – Đám mây) với tính ổn định cao và các tính năng có thể mở rộng dễ dàng. Nó cũng đi kèm với một công cụ giúp trực quan hóa dữ liệu cho phép người dùng dễ dàng thiết kế Giao diện người-máy (HMI) và mô-đun quản lý cập nhật phần mềm từ xa giúp mọi thứ luôn được cập nhật. Advantech có nhiều năm kinh nghiệm trong việc cung cấp các giải pháp cho Công nghiệp 4.0 và các giải pháp nhà máy thông minh, cung cấp dịch vụ tư vấn chuyên nghiệp để giúp các nhà sản xuất lập kế hoạch và thiết kế hệ thống nền tảng đám mây, qua đó chẩn đoán và giám sát thiết bị của riêng họ.
Yêu cầu hệ thống
Một tập đoàn thép nổi tiếng thế giới tại Đài Loan là một công ty rất coi trọng việc đổi mới và ứng dụng CNTT để cải thiện hiệu quả sản xuất. Công ty này sản xuất nhiều loại sản phẩm thép (bao gồm thép tấm, thép thanh, sản phẩm cán nóng, sản phẩm cán nguội, v.v.) và đã được khách hàng trong và ngoài nước công nhận là một doanh nghiệp hàng đầu trong lĩnh vực này. Do các sản phẩm thép này cần được xử lý qua hơn một chục quy trình như gia công nguyên liệu, luyện sắt, luyện thép và cán, nhân viên nhà máy phải bảo trì và quản lý một số lượng rất lớn các máy móc và thiết bị trong phạm vi hàng trăm ha của nhà máy. Do đó, luôn có các vấn đề do thiếu nhân viên bảo trì trên dây chuyền sản xuất. Vì vậy, công ty muốn sử dụng một hệ thống dựa trên đám mây mà sử dụng các kỹ thuật phân tích dữ liệu lớn để giúp tự động hóa mọi thứ và bù đắp cho sự thiếu hụt về nhân lực nào. Họ muốn sử dụng một hệ thống dựa trên đám mây để theo dõi và chẩn đoán thiết bị, họ quyết định lần đầu tiên triển khai hệ thống mới trong xưởng cán nguội bao gồm hàng trăm thiết bị.
Công ty dự định xây dựng một hệ thống dựa trên nền tảng đám mây để chẩn đoán và giám sát thiết bị và có thể theo dõi từ xa trạng thái thiết bị của họ và gửi dữ liệu trở lại ứng dụng học máy (Machine Learning) trên đám mây để phân tích dữ liệu lớn. Điều này sau đó sẽ tạo ra một mô hình bảo trì dự đoán để phát hiện các khiếm khuyết và chẩn đoán phòng ngừa. Theo đó, việc chọn giải pháp đám mây private từ dưới lên trên bao gồm triển khai phần mềm/phần cứng và dịch vụ đám mây là cách tiết kiệm nhất để hoàn thành dự án trong thời gian ngắn nhất. Giải pháp mới cũng cần có khả năng mở rộng, cho phép áp dụng cho nhiều thiết bị hơn trong tương lai và phải cung cấp các chức năng để hợp nhất dữ liệu, đào tạo máy riêng lẻ, xử lý ngoại lệ ở biên, trực quan hóa dữ liệu, giám sát thu thập dữ liệu / giám sát thiết bị, v.v.
Mô tả hệ thống
Hệ thống nền tảng đám mây private của Advantech là một giải pháp tổng thể Edge-to-Cloud. Nó tích hợp cả phần mềm và sản phẩm phần cứng, bao gồm thiết bị biên – box PC thông minh, phần mềm quản lý và giám sát thiết bị từ xa WISE-PaaS/RMM, nền tảng WISE-PaaS/EnSaaS cho các dịch vụ đám mây IoT, công cụ trực quan hóa dữ liệu WISE-PaaS/Dashboard và WISE-PaaS/OTA để quản lý cập nhật phần mềm từ xa.
Trên mặt đất, máy tính Box PC thông minh kết nối với các cảm biến rung để thu thập dữ liệu thiết bị trong xưởng cán nguội, sau đó tải nó lên cơ sở dữ liệu trên đám mây. Trong đám mây, nền tảng được tạo bởi WISE-PaaS/EnSaaS tích hợp với hàng trăm Box PC thông minh và cung cấp thông tin cho ứng dụng được thiết kế cho người dùng. WebAccess/SCADA và WISE-PaaS/RMM chịu trách nhiệm giám sát và quản lý tất cả các thiết bị và thiết bị trong đám mây private này, WISE-PaaS/Dashboard và WISE-PaaS/OTA hỗ trợ quản lý và bảo trì hệ thống.
Hệ thống nền tảng đám mây để giám sát và chẩn đoán thiết bị mới có khả năng mở rộng cao và ổn định vì được xây dựng trên nền tảng WISE-PaaS của Advamtech. WISE-PaaS không chỉ cung cấp nhiều chức năng và dịch vụ cho phép người dùng có thể linh hoạt để phát triển chức năng trong tương lai, mà còn cung cấp nhiều tùy chọn gói cho phép người dùng chọn máy chủ, bộ nhớ và cơ sở dữ liệu phù hợp theo yêu cầu ứng dụng thực tế. Người dùng có thể mua các mặt hàng bổ sung sau đó, khi nhu cầu của họ thay đổi. WISE-PaaS cung cấp cấu hình sao lưu và cơ chế lỗi, ví dụ: cơ sở dữ liệu chính và cơ sở dữ liệu thứ cấp được cấu hình bởi hệ thống sẽ đồng bộ hóa bất cứ lúc nào. Nếu một nút bị hỏng, hệ thống sẽ khởi động một nút mới và đồng bộ hóa lại cơ sở dữ liệu để đảm bảo tính nhất quán dữ liệu cho hoạt động ổn định của hệ thống.
WISE-PaaS/EnSaaS là một nền tảng để cung cấp dịch vụ đám mây IoT. Nó hỗ trợ các cơ sở dữ liệu khác nhau như InfluxDB, MongoDB và PostgreSQL và machine learning analysis tools R, Python, TensorFlow và Caffe, cộng với API RESTful và Node-RED. Các tính năng như vậy cho phép các kỹ sư tại công ty thép dễ dàng thiết kế các ứng dụng giám sát và quản lý và thiết lập các mô hình dự đoán để phân tích dữ liệu lớn nhằm thực hiện giám sát theo thời gian thực và chẩn đoán phòng ngừa thiết bị.
WebAccess/SCADA và WISE-PaaS/RMM cung cấp khả năng quản lý tập trung các thiết bị và thiết bị ở mặt đất và biên. Mặc dù trạng thái rung của thiết bị trong xưởng cán nguội và trạng thái của thiết bị thu dữ liệu/thiết bị biên có thể được hiển thị một cách trung thực trên màn hình giám sát. WebAccess/SCADA và WISE-PaaS/RMM cũng sẽ chủ động phát thông báo cảnh báo khi có sự cố bất thường xảy ra và thông báo cho nhân viên bảo trì thiết bị qua email và SMS.
Về mặt trực quan hóa dữ liệu, người dùng có thể tạo bảng điều khiển của riêng mình bằng cách sử dụng công cụ WISE-PaaS/Dashboard để trình bày dữ liệu một cách trực quan từ cơ sở dữ liệu nền tảng WISE-PaaS. Thông qua các biểu đồ trực quan khác nhau, nhân viên quản lý tại công ty thép có thể nắm bắt rõ ràng tình trạng hoạt động của bất kỳ thiết bị cạnh nào, báo động bất thường, mô hình dự đoán, v.v. Dịch vụ cập nhật từ xa WISE-PaaS/OTA cho phép công ty dễ dàng triển khai các mô hình dự đoán đến biên được chỉ định để quản trị viên có thể dễ dàng hoàn thành các tác vụ cập nhật mà không cần trực tiếp đến tận từng thiết bị.
Box PC thông minh là thiết bị biên thông minh tích hợp thẻ thu thập dữ liệu PCIE-1802 vào máy tính công nghiệp MIC-7500 để thu thập dữ liệu ở biên và xử lý hoạt động trên mặt đất. Ngoài việc lấy dữ liệu về độ rung của thiết bị thông qua thẻ thu thập dữ liệu PCI Express, hệ thống cũng sử dụng hiệu suất tính toán cao của máy tính công nghiệp MIC-7500 để thực hiện bảo trì dự đoán. Chẳng hạn, việc cài đặt sẵn các hộp thông minh để chạy ứng dụng suy luận biên có thể đẩy nhanh khả năng phản ứng với các sự kiện bất thường của hệ thống. Ngoài ra, họ còn có thể sử dụng các Box PC này cho các thiết bị riêng lẻ giúp tìm ra những cải tiến cần được thực hiện.
Triển khai dự án
- WISE-PaaS/EnSaaS：Platform for IoT Cloud Services / Industrial PaaS Solution for the Edge to Cloud Service
- WebAccess/SCADA：Remote Device and Environmental Monitoring Management Software
- WISE-PaaS/RMM：Remote Device Monitoring and Management Platform
- WISE-PaaS/Dashboard：Open Platform for Data Analytics and Visualization
- WISE-PaaS/OTA：Over-the-Air Software Upgrade Management Services
- Smart Box：Integrate Intel® 6th Generation Core™ i Processor Compact Fanless System MIC-7500 with 8-Ch high-accuracy data acquisition PCI Express Card PCIE-1802
Kết luận
Điện toán đám mây là một yếu tố quan trọng để thực hiện phân tích dữ liệu lớn thành công và hiệu quả, nhưng điều kiện tiên quyết là phải có một hệ thống nền tảng đám mây hoàn chỉnh với khả năng triển khai dễ dàng và nhanh chóng. Advantech có một loạt các dòng sản phẩm để cung cấp tất cả các loại giải pháp từ biên-đám mây để đáp ứng mọi yêu cầu của khách hàng (bao gồm các sản phẩm phần mềm khác nhau trong nền tảng WISE-PaaS, cũng như các thiết bị IoT, máy tính công nghiệp, thiết bị biên, v.v..). Đội ngũ tư vấn giàu kinh nghiệm của chúng tôi có thể cung cấp các dịch vụ tư vấn chuyên nghiệp để giúp các doanh nghiệp thiết lập hệ thống nền tảng đám mây riêng và phù hợp nhất cho họ bao gồm tất cả các bước như kết nối mạng thiết bị, phân tích dữ liệu, học máy và các ứng dụng thông minh khác.
/WebAccess.b20180426164007.jpg)
