Internet of Things a Big Data spájajú svoje sily (3)

Vizualizácia a analýza

Vedecký pracovník pre oblasť údajov Nate Silver v rozhovore  s Jonom Gartnerom pre Fast Company povedal, že „záplava údajov prináša aj viac šumu (t. j. nepoužiteľných informácií), ale nie nevyhnutne aj viac signálu (t. j. pravdy).“ A pokračoval: „Ľudia obviňujú údaje namiesto toho, aby kládli lepšie otázky.“ [4] Nástroje vhodné na vizualizáciu údajov môžu používateľom pomôcť nielen pochopiť údaje a správne sa pýtať, ale aj rýchlejšie interpretovať a konať na základe získaných odpovedí.

Našťastie, v súčasnosti existuje taký veľký počet možností na zobrazovanie množstva informácií, ktoré pomáhajú používateľom pochopiť ich význam, ako nikdy predtým (tab. 4). Množstvo analýzatorov a zberačov údajov umiestnených priamo v prevádzke je vybavených lokálnym displejom alebo sa dodávajú s príslušným operátorským rozhraním. Tieto zariadenia často umožňujú používateľom prezerať priebehy údajov, alarmy a udalosti.

Tab. 4 Typy nástrojov na vizualizáciu a analýzu

Veľmi dobrou voľbou na zobrazovanie údajov a alarmov súvisiacich s konkrétnym zariadením alebo istou časťou prevádzky a prichádzajúcich zo zabudovaných regulátorov alebo PLC je terminál operátorského rozhrania (Operator Interface Terminal – OIT), čo je na rozdiel od klasického PC jednoúčelové zariadenie (obr. 4).

Ak regulátor/OIT dodáva výrobca zariadenia alebo systémový integrátor, je šanca, že tam už budú zabudované veľmi užitočné miestne údaje, možnosť zberu a zobrazenie priebehu údajov či možnosti alarmovania, čo umožňuje okamžité nasadenie takéhoto zariadenia bez vynakladania ďalšieho úsilia zo strany koncového používateľa. Pre mnohé aplikácie platí, že vizualizácia a analytická výkonnosť naberá na sile tam, kde má softvér bežiaci na platforme PC dosah na historické údaje.

Historizačné softvérové aplikácie, o ktorých bola reč v predchádzajúcej časti, ponúkajú svoje vlastné vizualizačné a reportovacie nástroje. Väčšina riešení rozhrania človek – stroj postavených na báze PC tieto a iné funkcie na analýzu údajov už obsahuje. Operátori si dokážu zobraziť priebehy rôznych veličín vo zvolenom časovom rozsahu a efektívne vykonať svoje vlastné „vyšetrenie“ dostupných údajov (obr. 5).

Tieto produkty možno nakonfigurovať tak, aby poskytovali požadované reporty a výstupy, alebo ich používateľ môže dynamicky nastavovať počas prevádzky. Niektoré moduly umožňujú používateľom vyvíjať pokročilé matematické vzťahy pre údaje získané z prevádzky, čo umožní riešiť problémy alebo optimalizovať prevádzku. Výskumníci, vedci aj pracovníci prevádzok tak majú možnosť optimalizovať svoju činnosť.

Analýza údajov, ktorá je z hľadiska výrobných aplikácií definovaná ako využívanie štatistických metód na monitorovanie priemyselných procesov, má niekoľko aspektov. V článku pre ControlGlobal.com Greg McMillan a Stan Weiner opísali len niektoré účinné metódy na analýzu údajov, napr. PCA (principle component analysys) alebo metódu najmenších štvorcov (PLS). „PCA sa používa na skoré odhalenie poruchy a využíva dve štatistiky na zistenie, či je proces v medziach riaditeľnosti.“ Podobne „PLS sa využíva na odhad kvality poslednej dávky.“ [5]

Ďalším stupienkom vo vývoji v tejto oblasti je nástup zariadení využívajúcich vizualizáciu na báze internetu. Vďaka tomu môže rozsiahle údaje využívať akýkoľvek používateľ, ktorý má k dispozícii webový prehliadač a príslušné poverenie. Produkty, ako je napr. WebAccess od spoločnosti Advantech, ponúkajú bohatú grafiku a animácie, množinu objektov s možnosťou ich prepojenia na rôzne zdroje údajov, ako aj rôzne reportovacie funkcie (obr. 6). Prístup  k týmto typom webových serverov cez prehliadač zaručuje jednoduché využívanie v rámci celej firmy alebo podniku.

Niektoré spoločnosti, napr. Tableau Software, posunuli tento trend ešte o krok ďalej prostredníctvom softvéru pre PC dostupného cez web, pričom vďaka filozofii „potiahni-a-pusť“ možno veľmi jednoducho vykonávať analýzu údajov. Vďaka tomu sa oblasť analýzy údajov sprístupňuje naozaj všetkým používateľom, ktorí teraz majú možnosť vytvoriť vďaka údajom „príbeh“. Tieto inovácie umožnia širšiemu okruhu využiť internet vecí (IoT) a rozsiahle údaje (big data) podstatne produktívnejšie.

Bez debaty možno povedať, že problematika vizualizácie by nebola úplná bez toho, aby sme sa dotkli stále rastúcej úlohy inteligentných telefónov a tabletov v spojení s automatizačným, historizačným a databázovým softvérom. Ako rýchlo ovplyvňujú mobilné zariadenia svet? Webová stránka ControlDesign.com uverejnila názor Joea Feeleyho, podľa ktorého „počet mobilne pripojených zariadení prekročí tento rok počet obyvateľov Zeme. [6]“

Väčšina softvérových aplikácií na vizualizáciu ponúka moduly, ktoré umožňujú prenosným zariadeniam pripojiť sa na nadradený systém prostredníctvom internetu alebo intranetu. Mobilné aplikácie ponúkajú väčšinu tej istej funkcionality, ako ich väčšia sestra – aplikácia na báze PC, avšak vo formáte vhodnom pre danú veľkosť mobilných zariadení. V niektorých prípadoch používatelia zistia, že môžu využívať nimi preferované operátorské rozhranie na svojom prenosnom zariadení namiesto toho, aby museli zapínať notebook alebo hľadať verejne prístupné PC.

Obľúbenou metódou na sumarizáciu výsledkov zberu, koncentrácie a ďalšieho spracovania údajov je vytvorenie zjednodušeného vizuálneho „prístrojového panela“. Podobne ako to vidno v aute, rôzne palubné prístroje zobrazujú aktuálne parametre prevádzky systému a upozorňujú na kritické problémy. Pod povrchom celého systému sa nachádza množstvo informácií, avšak prístrojový panel filtruje rozhodujúce informácie a ukazuje len najdôležitejšie fakty o tom, čo sa deje. Používateľ dokáže veľmi rýchlo interpretovať stav a vykonať tie správne rozhodnutia.

Záver

Internet vecí a rozsiahle údaje sú zdrojom veľkých zmien vo svete priemyselných výrobných podnikov a automatizácie. Bill Lydon pre Automation.com napísal, že v Európe sa táto etapa začína označovať ako industry 4.0, čo znamená, že „priemysel vstupuje do svojej štvrtej priemyselnej revolúcie“ charakterizovanej rozsiahlejším prepojením technológií. „Internet vecí vytvára premostenie medzi virtuálnym a skutočným svetom.“ [7]

Doterajšia architektúra automatizačných systémov využívala prístup zhora nadol s relatívne obmedzenými možnosťami riadenia špecifických prevádzkových premenných. Nakoľko internet vecí a rozsiahle údaje umožňujú, aby boli snímané informácie podstatne bohatšie a okamžite dostupné a navyše stále narastá schopnosť zberu a analýzy týchto informácií aj schopnosť riadenia procesov, začína byť riadenie procesov podstatne výkonnejšie.

Bežný synchrónny výrobný proces napr. pozostáva z položiek pohybujúcich sa na výrobnej linke, pričom so všetkými sa manipuluje rovnakým spôsobom. Avšak predstavme si alternatívny scenár, keď má vyrábaná položka pripevnenú IoT inteligentnú značku s pamäťou, na ktorej sú uložené všetky požiadavky týkajúce sa tejto položky. Vďaka tomu bude možné vyrábať asynchrónne, pričom časť/podmontáž/dávka nesie svoju vlastnú informáciu a riadi proces výroby.

Vládne inštitúcie v Nemecku už pracujú na formalizácii štruktúry objektu s cieľom presne opísať tento typ „inteligentnej“ výroby, pričom internet vecí a rozsiahle údaje sú dva z najdôležitejších nástrojov, ktoré majú tento hore nohami otočený interaktívny výrobný prístup priviesť do reálneho života.

Internet vecí a rozsiahle údaje menia vzťah stroj – stroj aj vzťah človek – stroj. Na prenos informácií zo snímačov nachádzajúcich sa na najnižšej úrovni v prevádzke bolo vyvinutých množstvo nových hardvérových a softvérových technológií. Boli určené na ich zber distribuovaným alebo centralizovaným spôsobom a ich administráciu v databázach a historizačných softvérových aplikáciách. Všetky tieto úlohy spojené so zberom údajov sú čoraz viac automatizované, vďaka čomu sa odstraňujú tradičné slabé stránky ručného získavania a zadávania údajov, ako je oneskorenie či chybovosť.

Vďaka zlepšeniu a zautomatizovanie zberu, koncentrácii a ďalšiemu spracovaniu údajov môžu používatelia vyťažiť maximum zo softvérových aplikácií na vizualizáciu a analýzu údajov a ešte viac zefektívniť svoje prevádzky. Internet vecí a rozsiahle údaje ako kľúčové prvky tohto trendu sú hybnými silami pripravenými na využitie už v súčasnosti dostupnými produktmi a systémami na zlepšenie účinnosti, bezpečnosti a ziskovosti výrobných podnikov na celom svete.

Literatúra

[4] Silver, N.: 100 Most Creative People In Business 2013. Fast Company. 
[5] McMillan, G. – Weiner, S.: Drowning in Data, Starving for Information. 
[6] Feeley, J.: 'Internet of Things' Becomes Internet of Everything. 
[7] Lydon, B.: Industry 4.0 Gaining Momentum. 

Záver seriálu.

Zdroj: IoT and Big Data Combine Forces. Technical White Paper. Advantech 2013.

Seriál je publikovaný so súhlasom spoločnosti Advantech Europe BV.

www.advantech.eu