לִגנוֹחַ
GEM Complex Processing Events עבור יישומי Industry 4.0
פלטפורמת GEM PRECARE מאפשרת ליצרנים לבצע בצורה חלקה את המעבר ל-Industry 4.0, תוך שמירה על השקעותיהם במכונות מדור קודם; לפיכך, היכולת לנצל את הפוטנציאל של גישה בזמן אמת לנתוני חיישנים על מנת לשפר את היעילות, הפרודוקטיביות והאיכות. גישה בזמן אמת לנתוני תהליך מתאפשרת באמצעות פריסת חיישנים והיא חיונית בבקרת תהליכים ובניטור. עיבוד אירועים מורכב, או בקיצור CEP, בקצה הענן או במכונה עצמה דורש פלטפורמות חומרה בעלות כוח עיבוד נאות. GEM Precare תומך בעיבוד קצה של נתוני חיישנים באמצעות שימוש בסוכני GEM רבי עוצמה. סוכנים אלה תומכים במגוון רחב של פלטפורמות חומרה משובצות המבוססות על מעבדי ARM, MIPS ו-x86 משובצים, כמו גם מערכת הפעלה משובצת, כגון טעמי לינוקס שונים ומערכות הפעלה בזמן אמת. יתר על כן, סוכני GEM יכולים גם לנצל חומרה ניתנת לתכנות, כגון FPGAs, ומאיצים, כגון DSPs. יתרון חשוב נוסף הנגזר מגישה בזמן אמת לנתוני ביצועי מכונה הוא היכולת לבצע ניתוח נתונים וליישם טכניקות למידת מכונה לזהות מגמות שיכולות לחזות מתי לתזמן תחזוקה. היתרון של תחזוקה חזויה על פני תחזוקה מתוכננת הוא שהראשון מפחית את זמן ההשבתה של המכונה, מכיוון שהיא לא מטופלת עוד במרווחי זמן קבועים ללא קשר לביצועים או מצב המכונה בפועל, אלא רק במקרה של הגעה ל- רמת סובלנות מקסימלית מוגדרת מראש, שאת התזמון שלה ניתן לחזות ממגמות לאורך זמן בדפוסי הנתונים של המכונה. לפיכך, תחזוקה חזויה מגדילה את יעילות הציוד הכוללת, או בקיצור OEE. מנועים המשמשים במכונות ובתהליכי ייצור נפוצים מאוד ליכולת לנטר אותם בזמן אמת יש חשיבות מכרעת. GEM פיתחה פתרון שליטה וניטור מנועים מקצה לקצה בשיתוף אינטל ו-B&R Automation, המנצל את סוכני GEM המגוונים והחזקים עבור CEP בקצה ואת פלטפורמת הענן GEM Precare לניטור ותחזוקה חזויה. תרשים התהליך המוצג להלן מתאר דוגמה ליישום בקרת זרימה. בקרת משאבה שולטת בקצב הזרימה בצינור, ושסתום בטיחות מונע לחץ יתר בתוך הצינור
הפרמטרים הקריטיים שנשלטים בהגדרה זו עבור הצינור הם לחץ, קצב זרימה ונתיב זרימה. האחרון נשלט על ידי שסתום בטיחות. עבור המשאבה פרמטרים קריטיים אלו הם טמפרטורת המנוע של המשאבה, סל"ד, צריכת זרם, רטט ורעש אקוסטי. לחץ הצינור וקצב הזרימה מושפעים ישירות מהסל"ד של מנוע המשאבה. תרשים המערכת לניטור של פרמטרים אלה ולבקרת המנוע ושסתום הבטיחות מוצג להלן.
כרטיס תוסף PCIe עם Intel Cyclone V SoC FPGA מבצע את בקרת המנוע והחישה בפועל של צריכת זרם המנוע, סל"ד וטמפרטורה. PLC X20CP מבית B&R Automation מנטר רטט ורעש אקוסטי. מחשב מבוסס Intel Skylake x86 מריץ את ה-GEM Agent ומספק את קישור התקשורת דרך Ethernet עם פלטפורמת GEM PRECARE הפועלת בענן. מחשב זה מתפקד בו-זמנית כשער ומתקשר דרך אתרנט עם B&R Automation X20CP PLC. סוכן GEM פועל על מעבד ה-ARM המוטבע ב-Cyclone V FPGA, ואוסף את פרמטרי המנוע. סוכן GEM אחר פועל במצב לקוח OPC-UA במחשב המבוסס על מעבד Intel Skylake. סוכן זה אוסף את נתוני החיישנים המגיעים מסוכן GEM ב-FPGA ומ-B&R Automation X20CP PLC. PLC זה פועל במצב שרת OPC-UA. מודל לקוח/שרת OPC-UA מוסיף את היתרון שכל התקשורת בין הישויות השונות ברשת תואמת לתקנים פתוחים בתעשייה. לוח המחוונים של GEM PRECARE מוצג להלן. לוח המחוונים משתמש בווידג'טים של מד כדי להציג את הלחץ והזרימה בצינור, כמו גם את טמפרטורת המנוע של המשאבה בזמן אמת. סל"ד מנוע המשאבה וצריכת זרם, כמו גם רטט מנוע המשאבה ורעש אקוסטי מוצגים בזמן אמת בווידג'טים גרפים. מצב שסתום הבטיחות מוצג על ידי יישומון "רמזור", אשר מדליק את האור המתאים כאשר השסתום פתוח או סגור.
כללי עיבוד האירועים המורכבים (CEP) המיושמים עבור בקרה של המנוע הם כדלקמן: אם טמפרטורת המנוע עולה על סף הטמפרטורה 1 והסל"ד של המנוע עולה על סף הסל"ד, אזי ה-GEM Agent יתחיל להפחית את הסל"ד; פלטפורמת GEM PRECARE תציג אזעקת טמפרטורה גבוהה ואת הפעולה שבוצעה על ידי סוכן GEM כדי למנוע כשל קטסטרופלי, עד שהטמפרטורה ירדה שוב מתחת לסף טמפרטורה 1. אם טמפרטורת המנוע עולה על סף טמפרטורה 2 והסל"ד של המנוע עולה על סף הסל"ד. , אז סוכן GEM יפחית מיד את סל"ד המנוע לאפס ובו זמנית יפתח את שסתום הבטיחות כדי להוריד את הלחץ בצינור; פלטפורמת GEM PRECARE תציג אזעקת טמפרטורה גבוהה קטסטרופלית ואת הפעולה שבוצעה על ידי סוכן GEM, עד שהטמפרטורה ירדה שוב מתחת לרמת סף טמפרטורה 1. אם סל"ד המנוע חורג מסף סל"ד ולחץ הצינור עולה על סף לחץ 1, אזי סוכן GEM יתחיל להפחית את הסל"ד; פלטפורמת GEM PRECARE תציג אזעקת לחץ גבוה ואת הפעולה שבוצעה על ידי סוכן GEM כדי למנוע כשל קטסטרופלי, עד שהלחץ ירד שוב מתחת לסף הלחץ 1. אם סל"ד המנוע חורג מסף סל"ד ולחץ הצינור עולה על סף לחץ 2, אז סוכן GEM יפחית מיד את סל"ד המנוע לאפס; פלטפורמת GEM PRECARE תציג אזעקת לחץ גבוה קטסטרופלית ואת הפעולה שבוצעה על ידי סוכן GEM, עד שהלחץ ירד שוב מתחת לסף לחץ 1. האמור לעיל ממחיש את הכוח והיתרון של סוכן GEM על מנת לבצע קצה CEP עבור ניטור ובקרה קריטיים לזמן. זה מאפשר לסוכן GEM לנקוט פעולה מיידית ולעשות זאת באופן אוטונומי ולא בשליטה של GEM PRECARE. ניתן לחזור על אותו מופע בקרת מנוע פעמים רבות במפעל גדול עם מספר מנועים ושסתומי בטיחות, כמו למשל במזקקה. כל מופע מחובר דרך סוכני GEM לפלטפורמת GEM PRECARE. בעוד שסוכני GEM מבצעים בקרה ו-CEP בקצה, פלטפורמת GEM PRECARE מוזנת נתונים מכל מופעי בקרת המנוע במפעל, מה שמאפשר לה להציג לוח מחוונים לכל מופע, לחשב OEE, MTBF ו-MTBA עבור כל מופע וכן עבור המפעל כולו, ולנתח את האותות המנוטרים כדי ליצור מודלים תחזוקה חזויים. צור קשר