Digitalizace v TIA Portalu

Transkript

1 Mindsphere

2 Digitalizace v TIA Portalu 1 Automatické provedení inženýrských úloh 2 PLM integrace do automatizace inženýrských úloh 3 Efektivní inženýring založený na cloudu. 4 Virtuální zprovoznění (digitální dvojče) 5 Integrovaná správa energií (Energy Management) 6 Bezpečnost Integrated Engineering Mechanic Electric Automation Datová síť Digital Workflow Dlouhodobá archivace dat Data musí být i vzdálení přístupná Zabezpečení dat 7 Sběr dat a jejich analýza Nástroje pro analýzu dat 8 Řízení robotů pomocí SIMATIC 9 Komunikační sítě (IIoT data) Simulace a uvedení do provozu 4 SCADA Transparent Operation 5 Výroba Cloud 7 Maintenance and Údržba a optimalizace optimization Strana 3

3 MindSphere Cloudový operační systém s funkcemi pro analýzu velkého objemu dat, vývoj aplikací a služeb Všude dostupný pomocí webového rozhranní Open IoT (Internet of things) sběr dat z mnoha zařízení Vizualizace, simulace a predikce dat Bezpečný přenos a úložiště dat Prediktivní údržba Zvýšení bezpečnosti Neustálý dozor nad produkcí Optimalizace spotřeby energií Maximalizace dostupnosti zařízení Možnost využití plného potenciálu zařízení Strana 4

4 MindSphere základní pojmy Koupím si licenci pro MindSphere a získám Tenant. Chci mít uložená data ze všech linek v cloudu. Po celém světě mám nasazeno velké množství výrobních linek. Výrobce výrobní linky Tenant Výrobce výrobních linek si objedná vlastní virtuální prostor (část cloudu), ve kterém budou data uložena a poběží zde aplikace, s kterými jednotlivý uživatelé tenantu pracují. Strana 5

5 MindSphere základní pojmy Koncový zákazník vidí jen na svá data! Koncový zákazník vidí jen na svá data! Koncový zákazník vidí jen na svá data! Část Tenantu pro koncového zákazníka v Bratislavě. Koupím si licenci pro MindSphere a získám Tenant. Chci mít uložená data ze všech linek v cloudu. Výrobce linek vidí na všechna data! Po celém světě mám nasazeno velké množství výrobních linek. Koncový zákazník vidí jen na svá data! Výrobce výrobní linky Tenant Výrobce výrobních linek si objedná vlastní virtuální prostor (část cloudu), ve kterém budou data uložena a poběží zde aplikace, s kterými jednotlivý uživatelé tenantu pracují. Strana 6

6 MindSphere příklad nasazení SCADA system Motivace pro koncového zákazníka a pro výrobce strojů Nemám zde specialisty, kteří jsou schopni vyhodnotit uložená výrobní data! Koncový zákazník Jak mohu minimalizovat dobu neplánované odstávky? Výrobce výrobní linky Mám specialisty, ale nemám výrobní data! Strana 9

7 MindSphere příklad nasazení Řešení: Cloud MindSphere V době záruky mohu predikovat problémy a tím snížit své náklady a podpořit dobré jméno své firmy. Motivace pro koncového zákazníka Získá data o chodu linky Redukce doby neplánované odstávky Zvýšení efektivity Redukce nákladů a zvýšení efektivity Strana 11 Koncový zákazník Výrobce linky mi poskytne informaci o době, kdy je potřeba udělat servisní zásah. Aplikace od výrobce linky Aplikace od Siemens Výrobce linky mi poskytne informaci o přenastavení linky pro zvýšení efektivity. Což vede k snížení nákladů. Výrobce výrobní linky Motivace pro výrobce linky Data pro optimalizaci nových výrobních linek Data pro rychlý servisní zásah Realizace nového modelu servisních služeb založených na datech v cloudu Zvýšení efektivity servisu Minimalizace nákladů na servis v době záruky Po záruce Obhajitelné náklady na servis pro koncového zákazníka dle dat z MindSphere Aplikace pro prediktivní údržbu mi přinese další pravidelný zisk, který koncový zákazník rád zaplatí.

8 MindSphere Tři základní komponenty v MindSphere: MindConnect připojení zařízení k MindSphere MindAccess přístup uživatele do MindSphere MindApps aplikace pro zpracování dat MindApps MindAccess MindConnect Strana 12

9 MindSphere MindConnect MindConnect prvky zajišťují připojení zařízení do MindSphere Existují SW i HW řešení připojení HW řešení pomocí MindConnect IPC podporují protokol S7 a OPC SW řešení zahrnuje knihovnu pro S PLC, knihovnu pro připojení pomocí C skriptu, CMS X-Tools atd. MindApps MindAccess MindConnect HW SW Strana 13

10 MindSphere MindApps Aplikace pro analýzu dat grafy, tabulky, upozornění na události, , PDF reporty, atd. Podpora aplikací Siemens, aplikací třetích stran i vlastních aplikací Pro vývoj vlastních aplikací jsou dostupná API Portfolio aplikací i API neustále roste MindApps MindAccess MindConnect HW SW Strana 14

11 MindSphere MindAccess MindAccess poskytuje uživateli přístup do MindSphere Jedná se o účet uživatelský (MindAccess User) nebo developerský (MindAccess Developer) User může dle pravomocí (admin, user) využívat MindApps a spravovat MS Developer může dle typu účtu (S/M/L) využívat funkce pro vývojáře MindApps MindAccess User Developer MindConnect HW SW Strana 15

12 Data significance MindSphere MindConnect MindSphere SCADA MindConnect Open gateway MindConnect S7 Protokol OPC UA S Field device Field device Field device Field device Field device Field device Integrovaná konektivita Například funkční bloky pro S S7-300/400 Zařízení pro připojení MindConnect (Nano, IOT ) IPC/IOT a SW pro připojení SCALANCE a SW pro připojení WinCC (připravuje se) SCADA connectivity Strana 16 1) Outlook Company IT-expertise and infrastructure

13 MindConnect Nano MindConnect IoT2040 Průmyslová PC kompaktních rozměrů Linux upravený pro konektivitu s MindSphere Podpora protokolů S7 a OPC Zajišťuje bezpečný přenos dat (dle norem ISO 27001/IEC 62333) Umožňují pouze jednosměrnou komunikaci 500 MB buffer pro případ výpadku spojení Idesílají data do MindSphere každých 10 sekund MindConnect Nano Sběr dat: až 250 proměnných za sekundu Cena: 990 MindConnect IoT2040 Sběr dat: až 30 proměnných za sekundu Cena: 249 WEB Strana 17

14 MindConnect FB-1500 Knihovna TIA Portálu obsahující funkční bloky pro Simatic S PLC Podporuje i fail-safe PLC Programování ve STEP7 Professional V14 Sběr až 110 proměnných za sekundu MCFB-1500 je zdarma dostupná knihovna Obsahuje datový buffer Není potřeba žádný další hardware než PLC Zajišťuje jednosměrnou bezpečnou komunikaci Ukázkový projekt a dokumentace: WEB Strana 18

15 MindConnect LIB Knihovna napsaná v jazyce C (software development kit) Připojení mnoha zařízení Custom Agent (Windows, Linux, Android, ARM/MIPS,...) Umožňuje oboustrannou komunikaci Podporuje výměnu souborů Pro stažení a užívání je potřeba MindAccess Developer (S jen pro testování) Sběr dat: až 250 proměnných za sekundu Odesílání dat každých 10 sekund TLS 1.2 komunikace ( b klíč) Strana 19

16 MindConnect API Applicatoin programming interface Umožňuje vývoj vlastních cest ( custom agent ) pro odesílání dat do MindSphere Přenos dat probíhá pomocí HTTP přes port 443 Zařízení musí podporovat HTTP, TLS, JSON parsing, JWT a HMAC Funkce: Onboarding Autentizace Upload dat Upload souborů Vytváření, příjem a kvitování alarmů Stažení souborů z MindSphere (firmware apod.)... Strana 20

17 MindSphere API API Application Programming Interface Skupina protokolů, nástrojů a postupů pro definici aplikací Usnadňují programování jedná se o bloky kódů, které stačí upravit a poskládat dohromady Množství API neustále roste dle požadavků uživatelů Pro jejich užívání je nutné vlastnit MindSphere DevOps Plan API Agent Management Popis Tvorba, editace, smazání MindConnect zařízení, on/off-boarding zařízení Asset Management Tvorba, čtení, aktualizace, mazání assetů. Identity and Access Management Správa uživatelů a jejich přístupových práv. Strana 21

18 MindSphere API API Time Series Service Popis Sběr dat ze zařízení (časová značka + hodnota). Time Series Aggeragate Service Čtení agregovaných dat ve 3 intervalech (2 minuty, 1 hodina, 1 den). Model Management Definice datových modelů a jejich popis pro přehled a porozumění. MindConnect API Vývoj custom agentů, připojování zařízení a aplikací do MS. Analytics KPI calculation Analytics Anomaly Detection Výpočet KPI (Key Performance Indicator) pro asset. Využívá zdrojů dat jako senzory, alarmy aplikací nebo kalendář. Získání informaci o dostupnosti, poruchovosti, diagnostice apod. Detekce anomálií v datasetu. Algoritmus lze natrénovat na množině normálních dat a identifikovat tak nepravidelnosti a zajisit včasné například uporoznění na špatný stav zařízení. Strana 22

19 MindSphere API API Analytics Event Analytics Analytics Signal Validation Analytics Signal Calculation Analytics Trend Prediction Context Delivery Service Popis Statistická analýza a vizualizace chybových hlášení assetů. Systém lze natrénovat pro hledání vzorů v chybových hlášeních. API umožňuje i vyhledávání alarmů pro usnadnění práce. Detekce běžných anomálií a chyb v posloupnosti dat pro zlepšení postprocesingu. API obsahuje kontrolu rozsahu hodnot, detekce špiček a skokových změn, analýzu šumu, změn frekvence apod. Výpočet (interpolace) chybějících hodnot signálu či zpracování uložených dat. -Matematické funkce (+, -, /, *, abs, sin, cos, tan, negace atd.) -Interpolace dat -Statistické operátory (min, max, avg, median, suma atd.) -Vyhlazení signálů (klouzavý průměr, mediánový filtr) -Transformace signálů (Fourierova, sinová, cosinová transformace) Lineární a polynomiální regrese dat za účelem odhadu budoucích hodnot. Poskytuje souborový systém pro ukládání dokumentů (PDF, JSON, Word...). Strana 23

20 MindSphere API API Popis File Service Data Flow Engine Event Management Service Notification Service Čtení, zápis a mazání BLOB souborů (binary large object). -Nahrání, aktualizace a mazání souborů souvisejících s assety Organizace akcí prováděných v závislosti na příchozích datech. Definice pravidel pro spouštění jednotlivých akcí. Monitorovat lze posloupnosti dat, stav assetů nebo nahrané sobory. Správa standardních a vlastních událostí a upozornění. Alarmy, události a varování lze získat z produkčního systému a následně pomocí API Notification Service informovat uživatele. Odesílání upozornění uživatelům pomocí u, SMS či push notifikací. Strana 24

21 MindApps Fleet Manager Přehled assetů tabulka, mapa (pokud zadám souřadnice) Zobrazení aspectů trend Requesty oznámení událostí Export dat CSV, JSON Rules pravidla pro requesty překročení hodnoty apod. Info Visual Analyzer odkaz na aplikaci Visual Analyzer MMM Dashboard (Manage My Machines) Informační panel pro Sinumerik * - některé funkce dostupné pouze v variantě plus (rules+requests) Strana 27

22 MindApps Fleet Manager Ascpects 1) Změna časového měřítka 2) Volba aspectu 3) Informace o událostech 4) Osa (dle zobrazovaných jednotek) 5) Časová osa 6) Volba proměnných 7) Volba jednotek, komentáře, visual analyser Strana 28

23 MindApps Fleet Manager Requests (Events) Upozornění na události Dle závažnosti ( ) Rules Pravidla pro spuštění requestů Dle podmínky: Možnost hystereze Zaslání u Strana 29

24 MindApps Fleet Manager Export dat Hodnoty proměnné za časový interval CSV a JSON formát Info Strana 30

25 MindApps MindSphere AppStore Veškeré dostupné aplikace jsou k dostání v MindSphere AppStoru Vlastní aplikace sem mohou být nahrány a nabízeny Strana 32

26 Cenový model MindSphere V3.0 MindAccess Iot Value Plan MindAccess DevOps Plan Sběr a ukládání dat Produktivní tenant Správa assetů Správa uživatelů Fleet Manager MindConnect Iot Extension Přístup do App Storu MindAccess Developer Developer Cloud Foundry Developer tenant Základní API Testovací správa assetů uživatelů Ukládání dat pro potřeby testování Developer cockpit MindAccess Operator Produktivní Cloud Foundry Produktivní tenant Základní API Operator cockpit Přístup do App Storu S M L S M L S M L MindAccess IoT Value Plan Používání MindSphere v produktivním prostředí bez vývoje aplikací MindAccess Developer pouze vývoj aplikací mimo produktivní prostředí MindAccess Operator uvolnění vlastních aplikací do produktivního prostředí a jejich distribuce (App Store) Strana 34

27 Cenový model MindSphere V3.0 IoT Value Pack S M L Počet uživatelů / subtenantů 50/10 150/40 500/80 Počet agentů (MindConnect) Počet assetů Upload dat (timeseries) 2kB/s 10kB/s 100kB/s Úložiště dat (timeseries) 60GB 300GB 3TB Měsíční upload dat (Iot extensions) 5GB 5GB 5GB Úložiště souborů 50GB 100GB 500GB Správa uživatelů Správa assetů Produktivní tenant Přístup do App Storu Fleet Manager Basic + rules/events Strana 35

28 Děkuji za pozornost! Ing. Ladislav Plachý Produktový manager HMI Siemens s.r.o. Siemensova 1, Praha Strana 37