При підготовці курсу "Технології Індустрії 4.0" ми вирішили ознайомитися з сервісами платформи IIoT від Шнейдер Електрик EcoStruxure Machine Advisor, як одного із рішень для віддаленого моніторингу та обслуговування машин. Перш за все це рішення призначено для розробників машин і установок, особливо коли установки тиражуються і територіально розподілені по всьому світі. Використовуючи платформу життєздатність та ефективність роботи установки можна контролювати як її розробникам так і обслуговуючому персоналу, хоча звісно цим застосування рішення не обмежується.
Ми з Володею Полупаном присвятили знайомству десь одну добу, погралися з демкою і спробували практично всі доступні можливості. По гарячим слідам я вирішив написати огляд та мої враження. Не можу гарантувати правильність інтерпретованих мною усіх функцій, так як не консультувався з спеціалістами з цього напрямку.
Перш ніж приступити до огляду, скажу своє перше враження - все дуже просто, навіть простіше ніж розробляти проект для якоїсь невеликої панелі оператора. Отже перший приємний для нас (автоматників) висновок - такі проекти розробляються саме автоматниками. Є певні компетенції, якими повинен володіти цей автоматник, але їх можна здобути, пройшовши перший модуль приведеного вище курсу. Ну а тепер трохи конкретніше.
Огляд функцій
Згідно документації, EcoStruxure Machine Advisor - це хмарна платформа, спеціально розроблена для оптимізації відстеження даних, моніторингу та усунення несправностей для промислових машин, розміщених по всьому світу.
Платформа базується на MS Azure Cloud і забезпечує наступну функціональність:
збір даних з машин, використовуючи протоколи MQTT та HTTPs, або через завантаження файлів CSV
відображення даних через приладові панелі (dashboard)
обробка даних з використанням вбудованих застосунків
оповіщення при нештатних ситуаціях (обрив зв'язку, вихід за межі, прогнозування поломки)
можливість швидкого доступу до структури машини та необхідної документації
забезпечення доступу з різними профілями користувачів за командами (адміністратори, розробники, обслуговуючий персонал)
можливість планування завдань (наприклад обслуговування та ремонт)
Вся ця функціональність зосереджується навколо машини (або установки). Кожна машина має певне географічне розміщення, яке може задаватися стаціонарно, або визначатися за координатами, які вона передає на платформу (широта, довгота). По суті своїй ця концепція тотожна "цифровому двійнику", хоч наразі і в дещо спрощеному варіанті.
З кожною машиною пов'язані два типи інформації:
статична - що стосується її конструкції
динамічна - що відноситься до її функціонування.
Доступ до необхідної машини можна зробити як вибравши її в переліку, так і через QR-код, який генерується автоматично і доступний на сайті (можна роздрукувати і повісити на машину).
Статична інформація (track) включає в себе необхідну документацію на машину та компоненти (пристрої) машини. Розробник може скомпонувати технічну структуру, в якій вказати компоненти (пристрої) та типи з'єднання (мережі). Типи пристроїв (компонентів) доступні в бібліотеці, яка до речі, розширюється за рахунок усіх користувачів. Це ще одна з переваг хмарних рішень, коли розроблені компоненти стають доступні усім. По суті, кожен пристрій має назву, виробника, зображення та опис. Сподіваюсь, що в майбутньому туди можна буде добавляти і необхідну документацію, яка автоматично буде доступна для цього пристрою.
Документацію ж для всієї машини розробник завантажує прямо на платформу. Це можуть бути файли PDF або відео формату MP4. Таким чином обслуговуючий персонал, вибравши необхідну машину матиме змогу швидко доступитися до необхідної документації.
Динамічна інформація (реального часу) доступна через вкладку Monitor. Здебільшого інформація надається через Dashboard, який налаштовується простим перетягуванням та заданням властивостей. За допомогою віджетів можна представити інформацію і у графічному і в текстовому вигляді. За необхідності можна подивитися історію у вигляді трендів та таблиць для потрібної точки вводу/виводу.
До кожної машини можна прив'язати завдання, в якому вказати дату та зміст виконання. Це може бути завдання по обслуговуванню та ремонту. Після виконання воно помічається як завершено. Усі дії фіксуються в журналі. Усі завдання відображаються на сторінці "MyPlanning".
Для зручності розробки можна розробити тип машини на базі якої створюються екземпляри.
Підключення пристроїв рівня Edge
Як і у більшості випадків до хмарної платформи можна підключати пристрої через протоколи MQTTs та HTTPs. Поверх них дані передаються у форматі JSON, який вибирається з поміж Charlie та Tango. Не питайте мене що це за формати. Ну про JSON я звісно розкажу, а щодо Charlie та Tango півгодинне гуглювання не дало адекватних результатів. Благо, що структура повідомлень розписана на сторінці налаштування підключення.
Для деяких пристроїв прямо на сторінці налаштування можна швидко отримати мануалку, яким чином їх підключати. Наприклад, до цієї платформи передбачено підключення ПЛК Machine Struxure M262, який підтримує як HTTPs та і MQTT. Ми перевірили, що бібліотеки дійсно для цього є, але поки не перевіряли як вони працюють. З середовищем Machine Expert встановлюються демо-проекти, де це все можна спробувати.
Цікавим власне для мене стали шлюзи TITAN, які конфігуруються, і можуть витягувати дані по Modbus і відправляти їх по MQTT та HTTPs. Звертаю вашу увагу на слово "конфігуруються". Не знаю, чи є фірма TITAN парнтером ШЕ, але думаю, що подібні рішення мали б потихеньку заходити і на український ринок (якщо вони ще не тут).
Ми звісно пішли шляхом підключення Node-RED. До речі, це типовий шлях підключення Mageils IPC від ШЕ. Для цього в FAQ є посилання на потік Node-RED. Ми його благополучно встановили собі в Node-RED на ПК і він ... не запрацював. Ну що ж, саме для цього і потрібне розуміння основ функціонування Node-RED та MQTT, HTTP, які даються в першому модулі курсу "Технології Індустрії 4.0" . Поверхнево проаналізувавши код, я вияснив що він написаний для Linux, так як використовує командний виклик з curl. Після чого потік був перенесений і запущений на Raspberry PI, і ... він там також не запрацював! Тоді було вирішено писати програму самому, ось як вона виглядає.
Оригінал був трохи більше, десь разів в 5. Звісно ми не включали сюди діагностичні функції і т.п, нам важливо було, щоб дані почали передаватися з пристрою по Modbus і в хмару по HTTPs.
Застосунки
Окрім відображення даних на приладових панелях, платформа надає використовувати застосунки. Серед застосунків, описаних в документації (вірніше в FAQ) мене зацікавив "Health Application". Але, як виявилося, він не доступний у FREE підписці. Згідно доки, цей застосунок збирає дані для навчання, після чого аналізує дані реального часу, виявляє аномалії і повідомляє про це через пошту або СМС. Після чого користувач може зробити аналіз трендів і написати свій відгук про аномалію. Для процесу навчання застосунку потрібно мінімум два тижні. Сподіваємося, що Шнейдер Електрик Україна допоможе в отриманні навчальної ліцензії і ми нарешті спробуємо, як це працює.
Інші доступні застосунки здалися нам не такими цікавими. Серед них калькуляційні, які виконують арифметичні та статистичні перетворення, а також функції оповіщення через електронну пошту та SMS. Зрештою, при наявності Edge-шлюзу з функціями перетворення, наприклад на базі Node-RED, це простіше і ефективніше зробити там. Тим не менше, варто зауважити, що є багато шлюзів та/або датчиків, які не вміють робити такі перетворення, тому для цих випадків це може стати в нагоді.
Дані як послуга (Machine Advisor Service API)
При необхідності додаткової обробки отриманих та налаштованих даних, платформа надає сервісний API. Сервісний API - це доступ до сервісів платформи з інших застосунків. Недавно я робив майстер-клас, де показав на прикладі як можна доступитися до Google Sheet з Node-RED. Для цього спочатку генерується маркер, який потім використовується іншим застосунком. У підписці FREE такої можливості немає, тому ми це також не спробували. У документації показано приклад, як можна доступитися до даних платформи з PoweBI для формування звітів.
Висновки
Як я вже казав, платформа дуже проста і інтуїтивно зрозуміла. Якщо не враховувати необхідність налаштування комунікації з рівнем Edge, все інше може зробити навіть людина без компетенцій автоматника. Як на мене, це дуже важливий показник для його використання вже сьогодні.
Це дуже зручна платформа для диспетчеризації стану машин. Приладові панелі створюються і конфігуруються за кілька секунд, а кількість таких панелей не лімітується.
Ну і звісно, трохи дьогтю. Відверто, я був дещо розчарований після перегляду всіх доступних функцій. Очевидно це пов'язано з моїми попередніми очікуваннями. Зокрема я очікував побачити якісь вбудовані аналітичні сервіси, хоча б звіти за шаблонами. Пізніше, ознайомившись з документацією я зрозумів, що ці сервіси не входять в функціонал, так як передбачається використання сторонніх сервісів через Machine Advisor Service API, наприклад Power BI. Крім того, я сподівався на більше функцій для цифрових двійників, зокрема прив'язка документів до компонентів машини, наявні гіперлінки, можливість написання скриптів. Але знову ж таки, це можливо через підключення зовнішнього API. Деякі речі мені не зрозумілі:
навіщо потрібна архітектура з наявними конфігурованими комунікаціями, коли вони ніде не з'являються
де налаштовується глибина запису даних (в FAQ сказано, що вони ніколи не видаляються)
деякі аспекти з налаштуваннями трендів
4. Не дивлячись на наведені вище недоліки, видно що платформа розвивається. В Ютубі є кілька відео 2018 року, і видно що зараз дещо вже змінилося. Вочевидь кількість застосунків та готових коннекторів буде збільшуватися.
Як загальний висновок - є платформа, яку можна юзати OEM-щикам і не тільки вже навіть зараз в безкоштовній ліцензії. Поріг входження - нижче не придумаєш! Коли буде видно явні переваги для однієї машини можна робити платну підписку. Я не знаю скільки це вартує, але думаю що достатньо адекватно отриманій користі.
Що далі?
Ви можете спробувати використати Machine Advisor самостійно за безкоштовною ліцензією https://machine-advisor.schneider-electric.com. Якщо Ви маєте певні труднощі з підключенням сервісу до ваших машин або до інших застосунків, пропонуємо Вам пройти курс "Технології Індустрії 4.0" який доступний як в онлайн так і в офлайн форматі. EcoStruxure Machine Advisor розглядається у цьому курсі як окрема тема модуля 2.