nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral...

Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby

Michal Blaho [email protected] www.humusoft.cz [email protected] www.mathworks.com

19.3.2019 Brno - Fórum automatizace 2019

2

Čo je MATLAB a Simulink

•  MATLAB –  Inžiniersky nástroj a interaktívne prostredie

pre vedecké a technické výpočty – Grafické a výpočtové nástroje – Grafické aplikácie (GUI, APPS) – Otvorený systém

•  Simulink – Nadstavba MATLABu – Modelovanie, simulácia a analýza

dynamických systémov –  Prostredie blokových schém –  Platforma pre Model Based Design

•  Aplikačné knižnice

Návrh riadiacich systémov a robotika

Deep learning, neuronové siete, fuzzy

Spracovanie obrazu a počítačové videnie

Strojové učenie, štatistika a optimalizácia

Meranie a testovanie

Spracovanie signálov a komunikácie

Výpočtová biologia

Finančná analýza a dátová analytika

Tvorba samostatných aplikácií

Modelovanie fyzikálnych sústav

Systémy diskrétnych udalostí

Generovanie kódu (RT a embedded)

Prediktívna údržba

3

Čo je prediktívna údržba? – Metóda údržby, ktorá redukuje

nepotrebnú údržbu a odstraňuje neplánované odstávky

Ako funguje metóda prediktívnej údržby?

–  Využíva historické dáta a dáta zo snímačov na predikciu zvyšného času do poruchy (Time-to-Failure) alebo zvyšného času životnosti (Remaining Useful Life – RUL)

–  Poskytuje tieto informácie inžinierom, operátorom, manažerom, …

• Source:TensorSystems

Prečo je prediktívna údržba dôležitá

•  Zlepšuje efektívnosť •  Nové možnosti pre zisk •  Konkurenčná výhoda

• Source:GEOil&Gas

• Source:OliverWyman2015MROSurvey

Čo by mal algoritmus prediktívnej údržby robiť? Transformovať veľké množstvá dát na rozhodnutia

Data Rozhodnutie

Aký je stav môjho zariadenia?

Kedy nastane na zariadení porucha?

Ako môžem predísť poruche?

Práca s celou sadou vašich dát

1 Experti môžu robiť dátovú analytiku

2 Algoritmy môžu bežať všade

3

Pracovný postup prediktívnej údržby

Podnikové dáta

Dáta zo snímačov

Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát

Redukcia a transformácia dát

Výber indikátorov

Vývoj prediktívnych modelov

Vytvorenie modelu

Validácia modelu

Integrácia analytiky do systému

Podnikové systémy

Embedded zariadenia

Predictive Maintanance Toolbox

Prístup k dátam a predspracovanie

Podnikové dáta

Dáta zo snímačov



Výber indikátorov


Vytvorenie modelu

Validácia modelu


Podnikové systémy

Embedded zariadenia

1


§  Mám priveľa dát na ľahké spracovanie

§  Nemám dostatok dát

§  Nemám žiadne dáta §  Mám priveľa dátových typov a

zdrojov dát

§  Dáta sú zašumené

Výzvy Podnikové dáta

Dáta zo snímačov



Výber indikátorov


Podnikové dáta

Dáta zo snímačov



Výber indikátorov


Podnikové dáta

Dáta zo snímačov



Výber indikátorov

HDFS

Súbory Signály

Databázy Obrázky

Videá

§  Nástroje na prístup ku zdrojom dát

§  Podpora práca pre rozsiahle dáta (big data)

§  Vstavané algoritmy na predspracovanie dát


Podnikové dáta

Dáta zo snímačov



Výber indikátorov

HDFS

Súbory Signály

Databázy Obrázky

Videá

“MATLAB gave us the ability to convert previously unreadable data into a usable

format; automate filtering, spectral

analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply

machine learning techniques in real time

to predict the ideal time to perform

maintenance.” – Gulshan Singh, Baker Hughes


1

Tvorba prediktívnych modelov

Podnikové dáta

Dáta zo snímačov



Výber indikátorov


Vytvorenie modelu

Validácia modelu


Podnikové systémy

Embedded zariadenia

1 2


§  Potrebujem zahrnúť moje znalosti z odboru

§  Potrebujem vybrať a overiť indikátory stavu

§  Nepoznám dobre strojové učenie

§  Nemám až toľko času

Výzvy

Predspracovanie dát


Výber indikátorov


Vytvorenie modelu

Validácia modelu




Výber indikátorov


Vytvorenie modelu

Validácia modelu

Tvorba prediktívnych modelov – metódy RUL




Výber indikátorov


Vytvorenie modelu

Validácia modelu

§  Prehľadné aplikácie z viacerých domén

§  Dokumentácia, príklady, videá pre ľahší začiatok

§  Automatické generovanie kódu z MATLABu

Aplikácie MATLAB

Simulink




Výber indikátorov


Vytvorenie modelu

Validácia modelu

Experti môžu robiť dátovú analytiku

2

“We had the first tests within two months and a working prototype in six. The

MATLAB code is easy to understand, so

we can make changes rapidly when needed.”

– Dr. Michael Kohlert, MONDI

“…[We] enable engineers to quickly and easily layout algorithms without special

knowledge in computer science…[Our

platform] makes available statistical and mathematical tools and methods for

engineers needs and use.”

– Jérôme Lacaille, Safran

Nasadenie a integrácia

Podnikové dáta

Dáta zo snímačov



Výber indikátorov


Vytvorenie modelu

Validácia modelu


Podnikové systémy

Embedded zariadenia

3 1 2


Výzvy §  Mám viacerých koncových

užívateľov – manažér, operátor, údržba, ...

§  Prístup musí byť z viacerých platforiem

§  Riešenie musí byť škálovateľné vzhľadom na produkciu

§  Potrebujem znížiť tok dát


Vytvorenie modelu

Validácia modelu


Podnikové systémy

Embedded zariadenia



Vytvorenie modelu

Validácia modelu


Podnikové systémy

Embedded zariadenia



Vytvorenie modelu

Validácia modelu


Podnikové systémy

Embedded zariadenia §  Nasadenie bez poplatkov

§  Webové služby, aplikácie, cloud

§  Výpočty aj na koncovom zariadení

§  Automatické generovanie kódu C/C++



Vytvorenie modelu

Validácia modelu


Podnikové systémy

Embedded zariadenia

Algoritmy môžu bežať všade

3

“Using MATLAB and MATLAB Compiler, I can develop an application at least 100

times faster than I could with Visual Basic

or C. The time we saved on the very first application that we wrote in MATLAB more

than paid for the software.”

– Roger Schultz, Halliburton Energy

Services

“The protection algorithms for our conventional HVDC system took about six

months to develop and test in C. I re-

implemented the same algorithms in Simulink and Stateflow and had them

working in a single week.”

– Anthony Totterdell, Alstom Grid

Pracovný postup prediktívnej údržby

Podnikové dáta

Dáta zo snímačov



Výber indikátorov


Vytvorenie modelu

Validácia modelu


Podnikové systémy

Embedded zariadenia

3 1 2

Zhrnutie


1 Experti môžu robiť dátovú analytiku

2 Algoritmy môžu bežať všade

3

Zhrnutie dostupných nástrojov

Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát Vývoj prediktívnych

modelov Integrácia analytiky do

systému

Simulink Simscape

OPC

Database

MATLAB

T&M

Wavelet

Text Analytics

Signal processing

Statistic and Machine Learning

System identification

Deep Learning

MATLAB Production

Server

MATLAB Compiler

MATLAB Compiler

SDK

MATLAB Coder

Simulink Coder

Embedded Coder

Zhrnutie dostupných nástrojov

Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát Vývoj prediktívnych

modelov Integrácia analytiky do

systému

Simulink Simscape

OPC

Database

MATLAB

T&M

Wavelet

Text Analytics

Signal processing

Statistic and Machine Learning

System identification

Deep Learning

Predictive maintanance MATLAB

Production Server

MATLAB Compiler

MATLAB Compiler

SDK

MATLAB Coder

Simulink Coder

Embedded Coder

Seminár s expertom z MathWorks

•  Predictive Maintenance with MATLAB and Simulink •  Prednášajúci: Antti Löytynoja (MathWorks) •  Dátum, čas a miesto:

–  9.4.2019 (utorok), od 16:00 – Masarykova kolej, Praha, Česká repulika –  10.4.2019 (streda), od 16:00 – Bistro ANDINI, Brno, Česká republika

•  Vstupné: Zdarma •  Obsah:

–  Importing, exploring and visualizing data – Developing predictive maintenance and condition monitoring algorithms using

machine learning – Deploying MATLAB algorithms to embedded and enterprise systems without manual

recoding

Ďakujem za pozornosť

nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral...

Documents