KI on the edge

Den Finger am Puls ihrer Maschine

Ganzheitliches Monitoring durch KI in Geräten der Feldebene

 

Im Zuge der Digitalisierung und Optimierung von industriellen Prozessen werden bspw. Informationen zu aktuellen Zuständen von Maschinen und Anlagen immer wichtiger. Denn zuzüglich zu Daten aus dem regulären Betrieb sind Angaben zu Wartungsbedarfen und -intervallen oder Abweichungen heute wichtig für die Planung und Durchführung solcher Produktionsprozesse. Doch wie können Maschinen- und Anlagenbetreiber situativ über Änderungen informiert werden?
 

Unser englischsprachiges Video finden Sie hier.


Die vorgestellte Lösung von SYS TEC electronic und PowerBrain.Shop zeigt mittels Körperschallanalyse für Maschinen und Anlagen, wie Daten richtig, sinnvoll und aktuell erzeugt und verarbeitet werden können. Anhand eines Praxisbeispiels im gleichnamigen Video, lassen sich durch Vibrationsmuster aufgenommener Daten während der Rotation, unter anderem Stillstände, der regulärer Betrieb sowie Abweichungen oder weitere Auffälligkeiten abbilden.

Die Umwandlung der aufgenommenen Daten vom Zeit- in den Frequenzbereich erfolgt im Analysemodul sysWORXX SSM-100 mittels Fast Fourier Transformation, kurz FFT. Das Frequenzspektrum wird zusammen mit dem kontinuierlichen Effektivwert an den Controller, das sysWORXX CTR-700, übermittelt und die Verknüpfung der Daten mit der PowerBrain.Shop KI mittels Node-RED realisiert. Auch die Daten der FFT-Analyse selbst werden via Node-RED an die AI PowerBrains gesendet, deren Integration durch sogenannte Dockercontainer erfolgt. Der Controller dient somit als Ausführungsplattform und verbindet Sensorik und Aktuatorik mit lokaler künstlicher Intelligenz. So lässt sich autarke künstliche Intelligenz unter Verwendung der AI PowerBrain-Technologie komfortabel in Feldgeräte portieren.

Über eine MQTT-Instanz werden die erfassten und gelabelten Daten an die PowerBrains kommuniziert. In der KI selbst durchlaufen die Informationen eine Überprüfung und werden im Anschluss entsprechend klassifiziert. Eine von SYS TEC electronic designte Node-RED-Oberfläche ermöglicht eine unkomplizierte Integration und Bedienung des Systems, bspw. den Trainingsstart der Powerbrains und die Überwachung des Fortschritts. Diese wird visuell im Monitorfenster dargestellt.

Fazit: FFT-Daten sind komplexe Sensordaten, die mit der SYS TEC electronic/Powerbrain.Shop KI-Lösung sinnvoll bearbeitet werden können. Dieser Weg ermöglicht eine direkte Vor-Ort-Überwachung und -steuerung bei geringer Latenz sowie eine optional verfügbare Netzwerk- und Cloudanbindung zur Fernüberwachung bzw. -steuerung. Betreiber von Maschinen und Anlagen profitieren von der KI sowie der Überwachung und Bearbeitung von Maschinendaten. Je nach Szenario lassen sich verschiedene Ableitungen hinsichtlich Wartungsbedarfen, Verschleiß oder Lockerungen mechanischer Verbindungen treffen. Damit einhergehend können Anomalien oder Schäden frühzeitig festgestellt und Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.

Die Vorteile der Edge-KI-Technologie gegenüber Cloudanwendungen sind dabei offensichtlich: Das System agiert autark und angriffssicher, lässt sich auch ohne Internetkonnektivität betreiben und bietet damit höchste Cybersicherheit. Da Datensouveränität selbstverständlich ist, verbleiben diese auf der Maschine des Betreibers/Unternehmen und dies kann zu Kosteneinsparungen, z.B. durch den Wegfall von Kosten für die Datenaggregation aus der Feldebene in die Cloud sowie Transaktionskosten innerhalb der Cloud, führen.

Unsere Lösung wird realisiert mittels unserem Analysemodul, unserem Controller und der dort implementierten Low- Code Node-RED Schnittstelle, sowie einer PowerBrainShop KI.