Az ipari IoT prediktív karbantartása

Databricks
IoT Edge
IoT Hub
Kubernetes Service
Machine Learning

Megoldási ötletek

Ez a cikk egy megoldási ötlet. Ha azt szeretné, hogy további információkkal bővítsük a tartalmat, például a lehetséges használati eseteket, alternatív szolgáltatásokat, megvalósítási szempontokat vagy díjszabási útmutatást, a GitHub visszajelzésével tudassa velünk.

Ez a cikk bemutatja, hogyan csatlakoztathatják a végfelhasználók az eszközöket a felhőhöz az OPC UA (open platform communication unified architecture) és az ipari összetevők használatával. Miközben csökkenti a költségeket az éles környezet optimalizálásával, ez lehetővé teszi a prediktív karbantartás használatát a gépek hatékonyságának növelése érdekében. Az üzemkimaradások elkerülése érdekében speciális elemzéseket és gépi tanulást alkalmaz az éles környezetben. A gyártási adatok által aktivált részletes elemzésekkel és automatikus riasztásokkal biztosíthatja az éles üzemidőt.

Az OPC UA egy platformfüggetlen és szolgáltatásorientált együttműködési szabvány a biztonságos és megbízható adatcsere érdekében. Az OPC UA-t különböző ipari rendszerek és eszközök, például ipari számítógépek, PLC-k és érzékelők használják. Ez egy olyan szabvány, amelyet az OPC Foundation irányít.

Lehetséges használati esetek

Ez a megoldás ideális a gyártóipar számára.

Architektúra

Architektúradiagram

Adatfolyam

Az adatok a következőképpen haladnak át a megoldáson:

  1. Az OPC UA natív kommunikációra képes ipari eszközök közvetlenül csatlakozhatnak IoT Edge. IoT Edge a helyszíni hálózaton található számítási teljesítmény. Ez az ipari modulok (OPC Publisher, OPC Twin és Discovery Module) futtatókörnyezete. A modulok Olyan tárolók, amelyek Azure-szolgáltatásokat, külső szolgáltatásokat vagy saját kódot futtatnak. Az OPC Publisher modul csatlakozik az OPC UA-kiszolgálókhoz, és közzéteszi az OPC UA telemetriai adatait Azure IoT Hub. Az OPC Twin létrehoz egy digitális ikerpéldányt egy OPC UA-kiszolgálóról a felhőben, és opc UA tallózási/olvasási/írási/metódushívási képességeket biztosít egy felhőalapú REST (Representational State Transfer) felületen keresztül. A Felderítési modul felderítési szolgáltatásokat nyújt a peremhálózaton, amelyek magukban foglalják az OPC UA-kiszolgálófelderítést is.
  2. Az OPC UA-ból nem kommunikáló ipari eszközöknek külső PLC-adapterre van szükségük a IoT Edge való csatlakozáshoz. Az adapterek modulként érhetők el a Azure Marketplace.
  3. A külső PLC-adapterek lehetővé teszik az eszközök és a IoT Edge közötti kapcsolatot.
  4. Az adatok származási helyéhez közelebbi elemzési képességekhez olyan modulok tartoznak, mint a Machine Learning on Edge vagy a Functions, amelyek a Azure Marketplace érhetők el, így alacsony késést és működést tesz lehetővé leválasztott állapotban.
  5. Azure IoT Hub virtuálisan csatlakoztatja az eszközöket a felhőhöz további adatfeldolgozás céljából. Biztonságos, kétirányú kommunikációt tesz lehetővé az IoT-alkalmazások és az eszközök között.
  6. Az Industrial Services több, REST API-t kifejlesztő mikroszolgáltatásból áll. Minden ipari szolgáltatás üzembe van helyezve egy Azure Kubernetes Service-fürtön. Üzleti logikát és funkciókat implementálnak az ipari eszközök felderítési, regisztrációs, távvezérlési és utófeldolgozási telemetriai adataihoz. A REST API-k bármely olyan programozási nyelven és keretrendszerben használhatók, amely meghívhat EGY HTTP-végpontot. Az ipari szolgáltatások által szolgáltatott adatok felhasználása három fő felhasználási esetben fordul elő.
  7. Azure Event Hubs átalakítja és tárolja az adatokat. Elosztott streamfeldolgozási platformot biztosít alacsony késéssel és zökkenőmentes integrációval.
  8. Miután az Event Hubs feldolgozta az adatokat, az Azure Data Lake tovább tárolja és elemzi az adatokat. Az Azure Data Lake egy nagyvállalati szintű biztonsági és naplózási szintű, nagymértékben méretezhető data lake, amely lehetővé teszi kötegelt, streamelési és interaktív elemzési programok egyszerű futtatását. Az Azure Data Lake számos olyan hatékonysági és méretezhetőségi problémát old meg, amely megakadályozza az adategységek értékének maximalizálását.
  9. Az Azure Databricks azure-szolgáltatásként kínálja az Apache Spark legújabb verzióit, és lehetővé teszi nyílt forráskód kódtárakkal való zökkenőmentes integrálást. Egykattintásos beállítást, egyszerűsített munkafolyamatokat és interaktív munkaterületet biztosít, amely lehetővé teszi az együttműködést.
  10. Vizualizációs jelentésekkel feltárhatja adatait, együttműködhet, közzéteheti és megoszthatja ezeket a jelentéseket másokkal. A Power BI integrálható más eszközökkel, például a Microsoft Excellel, így gyorsan és zökkenőmentesen dolgozhat a meglévő megoldásaival.

Összetevők

Az adatok ezekből a különböző adatforrásokból tölthetők be több Azure-összetevő használatával:

  • IoT Edge Az Azure IoT Edge áthelyezi a felhőelemzést és az egyéni üzleti logikát az eszközökre, hogy a szervezet az adatkezelés helyett az üzleti elemzésekre összpontosíthasson. Az IoT-megoldás méretezéséhez csomagolja az üzleti logikát standard tárolókba, majd ezeket a tárolókat bármelyik eszközén üzembe helyezheti, és a felhőből figyelheti az összeset.
  • Ipari modulok – Az Azure Industrial IoT platform olyan modulokat tartalmaz, amelyek az Azure IoT Edge belül futnak az üzlet padlójának csatlakoztatásához. Az OPC Publisher modul csatlakozik az OPC UA-kiszolgálókhoz, és közzéteszi az OPC UA telemetriai adatait ezekről a kiszolgálókról a Azure IoT Hub. Az OPC Twin REST API-kon keresztül biztosítja az ipari eszközök felderítését, regisztrációját és távvezérlését. A Felderítési modul felderítési szolgáltatásokat nyújt a peremhálózaton, amelyek magukban foglalják az OPC UA-kiszolgálófelderítést is.
  • Azure IoT Hub Azure IoT Hub egy felhőben üzemeltetett felügyelt szolgáltatás, amely központi üzenetközpontként szolgál az IoT-alkalmazás és az általa kezelt eszközök közötti kétirányú kommunikációhoz. Az Azure IoT Hub segítségével megbízható és biztonságos kommunikációt használó IoT-megoldásokat készíthet több millió IoT-eszköz és egy felhőalapú háttérmegoldás között. Gyakorlatilag bármilyen eszközt csatlakoztathat az IoT Hubhoz.
  • Ipari szolgáltatások az Azure Kubernetesben A platform több felhőösszetevőből áll, amelyek olyan mikroszolgáltatásokra oszlanak, amelyek REST API- és ügynökszolgáltatásokat biztosítanak, amelyek feldolgozási és démonszerű funkciókat biztosítanak.
  • Azure Event Hubs egy big data streamelési platform és eseménybetöltési szolgáltatás. Másodpercenként több millió eseményt képes fogadni és feldolgozni. Az eseményközpontokba elküldött adatok bármilyen valós idejű elemzési szolgáltató vagy kötegelési/tárolóadapter segítségével átalakíthatók és tárolhatók.
  • Az Azure Data Lake az Azure Storage-t teszi az azure-beli nagyvállalati adattavak létrehozásának alapjaként. A kezdetektől fogva több petabájtnyi információ kiszolgálására lett tervezve, miközben több száz gigabites átviteli sebességet tart fenn, lehetővé teszi nagy mennyiségű adat egyszerű kezelését.
  • Az Azure Databricks a Microsoft Azure Cloud Services platformra optimalizált Apache Spark-alapú elemzési platform. A Databricks integrálva van az Azure-ral, így egyetlen kattintással beállítható, zökkenőmentes munkafolyamatokat tesz lehetővé, valamint olyan interaktív munkaterületet biztosít, amellyel lehetővé válik az adatszakértők, az adatmérnökök és az üzleti elemzők közötti együttműködés. A Databricks az Apache Spark alapítóival készült.
  • A Power BI egy üzleti elemzési eszközökből álló csomag, amely adatokat elemez és elemzéseket oszt meg. A Power BI lekérdezhet egy Analysis Servicesben tárolt szemantikai modellt, vagy közvetlenül lekérdezheti Azure Synapse.
  • A Data Factory koordinálja a szakaszos adatok átalakítását egy közös struktúrába Azure Synapse. Az Azure Data Factory segítségével létrehozhatók és ütemezhetők a különböző adattárolókból adatokat beolvasó adatvezérelt munkafolyamatok. Összetett ETL-folyamatokat hozhat létre, amelyek adatfolyamokkal vizuálisan átalakítják az adatokat, vagy olyan számítási szolgáltatások használatával, mint az Azure HDInsight Hadoop, az Azure Databricks és a Azure SQL Database.

Következő lépések

  • Az ipari modulok és szolgáltatások részletes megtekintéséhez tekintse meg az Azure Industrial IoT Platform architektúráját, valamint az egyes mikroszolgáltatások és ügynökfolyamatok részletes nézetét.
  • Az Ipari IoT GitHub-adattárban további információt talál az Azure Industrial IoT Platform használatának első lépéseiről.