Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral...
Transcript of Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral...
![Page 1: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/1.jpg)
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
![Page 2: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/2.jpg)
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)
![Page 3: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/3.jpg)
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
![Page 4: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/4.jpg)
Prečo je prediktívna údržba dôležitá
• Zlepšuje efektívnosť • Nové možnosti pre zisk • Konkurenčná výhoda
• Source:GEOil&Gas
• Source:OliverWyman2015MROSurvey
![Page 5: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/5.jpg)
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
![Page 6: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/6.jpg)
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
![Page 7: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/7.jpg)
Prístup k dátam a predspracovanie
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
1
![Page 8: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/8.jpg)
Prístup k dátam a predspracovanie
§ 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
Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát
Redukcia a transformácia dát
Výber indikátorov
![Page 9: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/9.jpg)
Prístup k dátam a predspracovanie
Podnikové dáta
Dáta zo snímačov
Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát
Redukcia a transformácia dát
Výber indikátorov
![Page 10: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/10.jpg)
Prístup k dátam a predspracovanie
Podnikové dáta
Dáta zo snímačov
Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát
Redukcia a transformácia dát
Výber indikátorov
![Page 11: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/11.jpg)
Prístup k dátam a predspracovanie
Podnikové dáta
Dáta zo snímačov
Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát
Redukcia a transformácia dát
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
![Page 12: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/12.jpg)
Prístup k dátam a predspracovanie
Podnikové dáta
Dáta zo snímačov
Prístup k dátam a ich preskúmanie Predspracovanie dát
Redukcia a transformácia dát
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
Práca s celou sadou vašich dát
1
![Page 13: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/13.jpg)
Tvorba prediktívnych modelov
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
1 2
![Page 14: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/14.jpg)
Tvorba prediktívnych modelov
§ Potrebujem zahrnúť moje znalosti z odboru
§ Potrebujem vybrať a overiť indikátory stavu
§ Nepoznám dobre strojové učenie
§ Nemám až toľko času
Výzvy
Predspracovanie dát
Redukcia a transformácia dát
Výber indikátorov
Vývoj prediktívnych modelov
Vytvorenie modelu
Validácia modelu
![Page 15: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/15.jpg)
Tvorba prediktívnych modelov
Predspracovanie dát
Redukcia a transformácia dát
Výber indikátorov
Vývoj prediktívnych modelov
Vytvorenie modelu
Validácia modelu
![Page 16: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/16.jpg)
Tvorba prediktívnych modelov – metódy RUL
![Page 17: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/17.jpg)
Tvorba prediktívnych modelov – metódy RUL
![Page 18: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/18.jpg)
Tvorba prediktívnych modelov – metódy RUL
![Page 19: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/19.jpg)
Tvorba prediktívnych modelov – metódy RUL
![Page 20: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/20.jpg)
Tvorba prediktívnych modelov – metódy RUL
![Page 21: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/21.jpg)
Tvorba prediktívnych modelov – metódy RUL
![Page 22: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/22.jpg)
Tvorba prediktívnych modelov
Predspracovanie dát
Redukcia a transformácia dát
Výber indikátorov
Vývoj prediktívnych modelov
Vytvorenie modelu
Validácia modelu
§ Prehľadné aplikácie z viacerých domén
§ Dokumentácia, príklady, videá pre ľahší začiatok
§ Automatické generovanie kódu z MATLABu
Aplikácie MATLAB
Simulink
![Page 23: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/23.jpg)
Tvorba prediktívnych modelov
Predspracovanie dát
Redukcia a transformácia dát
Výber indikátorov
Vývoj prediktívnych modelov
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
![Page 24: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/24.jpg)
Nasadenie a integrácia
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
3 1 2
![Page 25: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/25.jpg)
Nasadenie a integrácia
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
Vývoj prediktívnych modelov
Vytvorenie modelu
Validácia modelu
Integrácia analytiky do systému
Podnikové systémy
Embedded zariadenia
![Page 26: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/26.jpg)
Nasadenie a integrácia
Vývoj prediktívnych modelov
Vytvorenie modelu
Validácia modelu
Integrácia analytiky do systému
Podnikové systémy
Embedded zariadenia
![Page 27: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/27.jpg)
Nasadenie a integrácia
Vývoj prediktívnych modelov
Vytvorenie modelu
Validácia modelu
Integrácia analytiky do systému
Podnikové systémy
Embedded zariadenia § Nasadenie bez poplatkov
§ Webové služby, aplikácie, cloud
§ Výpočty aj na koncovom zariadení
§ Automatické generovanie kódu C/C++
![Page 28: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/28.jpg)
Nasadenie a integrácia
Vývoj prediktívnych modelov
Vytvorenie modelu
Validácia modelu
Integrácia analytiky do systému
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
![Page 29: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/29.jpg)
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
3 1 2
![Page 30: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/30.jpg)
Zhrnutie
Práca s celou sadou vašich dát
1 Experti môžu robiť dátovú analytiku
2 Algoritmy môžu bežať všade
3
![Page 31: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/31.jpg)
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
![Page 32: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/32.jpg)
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
![Page 33: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/33.jpg)
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
![Page 34: Nástroje pre vývoj systémov prediktivnej údržby · format; automate filtering, spectral analysis, and transform steps for multiple trucks and regions; and ultimately, apply machine](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022070923/5fbb666cc7659f1d783fd3b2/html5/thumbnails/34.jpg)
Ďakujem za pozornosť