Brno - Fórum automatizace 2019 Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby Michal Blaho

Prepis

1 Brno - Fórum automatizace 2019 Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby Michal Blaho blaho@humusoft.sk info@humusoft.cz

2 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 Strojové učenie, štatistika a optimalizácia Deep learning, neuronové siete, fuzzy Spracovanie obrazu a počítačové videnie Spracovanie signálov a komunikácie Finančná analýza a dátová analytika Výpočtová biologia Modelovanie fyzikálnych sústav Návrh riadiacich systémov a robotika Systémy diskrétnych udalostí Meranie a testovanie Tvorba samostatných aplikácií Generovanie kódu (RT a embedded)

3 Prediktívna údržba 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: Tensor Systems 3

4 Prečo je prediktívna údržba dôležitá Zlepšuje efektívnosť Nové možnosti pre zisk Konkurenčná výhoda Source: GE Oil & Gas Source: Oliver Wyman 2015 MRO Survey

5 Čo by mal algoritmus prediktívnej údržby robiť? Transformovať veľké množstvá dát na rozhodnutia Aký je stav môjho zariadenia? Data Kedy nastane na zariadení porucha? Rozhodnutie Ako môžem predísť poruche? Práca s celou sadou vašich dát 1 Experti môžu robiť dátovú analytiku 2 Algoritmy môžu bežať všade 3

6 Pracovný postup prediktívnej údržby Predictive Maintanance Toolbox Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát Vývoj prediktívnych modelov Integrácia analytiky do systému Podnikové dáta Redukcia a transformácia dát Vytvorenie modelu Podnikové systémy Dáta zo snímačov Výber indikátorov Validácia modelu Embedded zariadenia

7 Prístup k dátam a predspracovanie Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát Vývoj prediktívnych modelov Integrácia analytiky do systému Podnikové dáta Redukcia a transformácia dát Vytvorenie modelu Podnikové systémy 1 Dáta zo snímačov Výber indikátorov Validácia modelu Embedded zariadenia

8 Prístup k dátam a predspracovanie Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát Podnikové dáta Dáta zo snímačov Výzvy Mám priveľa dát na ľahké spracovanie Nemám dostatok dát Nemám žiadne dáta Mám priveľa dátových typov a zdrojov dát Dáta sú zašumené Redukcia a transformácia dát Výber indikátorov

9 Prístup k dátam a predspracovanie Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát Podnikové dáta Redukcia a transformácia dát Dáta zo snímačov Výber indikátorov

10 Prístup k dátam a predspracovanie Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát Podnikové dáta Redukcia a transformácia dát Dáta zo snímačov Výber indikátorov

11 Prístup k dátam a predspracovanie Prístup k dátam a ich preskúmanie Databázy Obrázky HDFS Predspracovanie dát Redukcia a transformácia dát Podnikové dáta Súbory Signály Videá Dáta zo snímačov Výber indikátorov Nástroje na prístup ku zdrojom dát Podpora práca pre rozsiahle dáta (big data) Vstavané algoritmy na predspracovanie dát

12 Prístup k dátam a predspracovanie Práca s celou sadou vašich dát Prístup k dátam a ich preskúmanie Databázy 1 Obrázky HDFS Redukcia a transformácia dát Podnikové dáta Súbory Dáta zo snímačov Predspracovanie dát Signály 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 Videá Výber indikátorov

13 Tvorba prediktívnych modelov Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát Vývoj prediktívnych modelov Integrácia analytiky do systému Podnikové dáta Redukcia a transformácia dát Vytvorenie modelu Podnikové systémy 1 2 Dáta zo snímačov Výber indikátorov Validácia modelu Embedded zariadenia

14 Tvorba prediktívnych modelov Predspracovanie dát Vývoj prediktívnych modelov Redukcia a transformácia dát Výber indikátorov Výzvy Potrebujem zahrnúť moje znalosti z odboru Potrebujem vybrať a overiť indikátory stavu Nepoznám dobre strojové učenie Nemám až toľko času Vytvorenie modelu Validácia modelu

15 Tvorba prediktívnych modelov Predspracovanie dát Vývoj prediktívnych modelov Redukcia a transformácia dát Vytvorenie modelu Výber indikátorov Validácia modelu

16 Tvorba prediktívnych modelov metódy RUL

17 Tvorba prediktívnych modelov metódy RUL

18 Tvorba prediktívnych modelov metódy RUL

19 Tvorba prediktívnych modelov metódy RUL

20 Tvorba prediktívnych modelov metódy RUL

21 Tvorba prediktívnych modelov metódy RUL

22 Tvorba prediktívnych modelov Aplikácie MATLAB Predspracovanie dát Vývoj prediktívnych modelov Redukcia a transformácia dát Vytvorenie modelu Výber indikátorov Simulink Prehľadné aplikácie z viacerých domén Dokumentácia, príklady, videá pre ľahší začiatok Automatické generovanie kódu z MATLABu Validácia modelu

23 Tvorba prediktívnych modelov Experti môžu robiť dátovú analytiku 2 Predspracovanie dát Vývoj prediktívnych modelov Redukcia a transformácia dát Výber indikátorov 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 Vytvorenie modelu Validácia modelu

24 Nasadenie a integrácia Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát Vývoj prediktívnych modelov Integrácia analytiky do systému Podnikové dáta Redukcia a transformácia dát Vytvorenie modelu Podnikové systémy Dáta zo snímačov Výber indikátorov Validácia modelu Embedded zariadenia

25 Nasadenie a integrácia Vývoj prediktívnych modelov Vytvorenie modelu Validácia modelu 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 Integrácia analytiky do systému Podnikové systémy Embedded zariadenia

26 Nasadenie a integrácia Vývoj prediktívnych modelov Integrácia analytiky do systému Vytvorenie modelu Podnikové systémy Validácia modelu Embedded zariadenia

27 Nasadenie a integrácia Vývoj prediktívnych modelov Integrácia analytiky do systému Vytvorenie modelu Podnikové systémy Validácia modelu Nasadenie bez poplatkov Webové služby, aplikácie, cloud Výpočty aj na koncovom zariadení Automatické generovanie kódu C/C++ Embedded zariadenia

28 Nasadenie a integrácia Algoritmy môžu bežať všade 3 Vývoj prediktívnych modelov Integrácia analytiky do systému Vytvorenie modelu Validácia modelu The protection algorithms for our conventional HVDC system took about six months to develop and test in C. I reimplemented the same algorithms in Simulink and Stateflow and had them working in a single week. Anthony Totterdell, Alstom Grid 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 Podnikové systémy Embedded zariadenia

29 Pracovný postup prediktívnej údržby Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát Vývoj prediktívnych modelov Integrácia analytiky do systému Podnikové dáta Redukcia a transformácia dát Vytvorenie modelu Podnikové systémy Dáta zo snímačov Výber indikátorov Validácia modelu Embedded zariadenia

30 Zhrnutie Práca s celou sadou vašich dát 1 Experti môžu robiť dátovú analytiku 2 Algoritmy môžu bežať všade 3

31 Zhrnutie dostupných nástrojov Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát Vývoj prediktívnych modelov Integrácia analytiky do systému Simulink Simscape MATLAB Production Server MATLAB Coder OPC Wavelet Signal processing System identification MATLAB Compiler Simulink Coder Database T&M Text Analytics Statistic and Machine Learning Deep Learning MATLAB Compiler SDK Embedded Coder MATLAB

32 Zhrnutie dostupných nástrojov Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát Vývoj prediktívnych modelov Integrácia analytiky do systému Simulink Simscape Predictive maintanance MATLAB Production Server MATLAB Coder OPC Wavelet Signal processing System identification MATLAB Compiler Simulink Coder Database T&M Text Analytics Statistic and Machine Learning Deep Learning MATLAB Compiler SDK Embedded Coder MATLAB

33 Seminár s expertom z MathWorks Predictive Maintenance with MATLAB and Simulink Prednášajúci: Antti Löytynoja (MathWorks) Dátum, čas a miesto: (utorok), od 16:00 Masarykova kolej, Praha, Česká repulika (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

34 Ďakujem za pozornosť