Привет, Хабр! Мы – Factory5, российский разработчик ПО для промышленных предприятий. Создаём решения для управления производственными активами и интеллектуального анализа больших данных на базе технологий машинного обучения. Сегодня расскажем о том, как наши системы встраиваются в бизнес-процессы и помогают оптимизировать ресурсы.

Техническое обслуживание и ремонт могут занимать до 50% операционных затрат предприятия. Сегодня существует много умных решений для автоматизации, улучшения качества и снижения стоимости ТОиР. Одно из таких — системы мониторинга и прогноза, которые собирают данные об оборудовании, анализируют их и прогнозируют время до возможного отказа.

На разных предприятиях производственными активами управляют по-разному, и от этого напрямую зависит сценарий применения систем мониторинга и прогноза. По этому принципу мы условно делим предприятия на три уровня зрелости: базовый, стандартный и продвинутый.

Базовый уровень – это когда бизнес-процессы не упорядочены, а данные телеметрии разрознены, а данные об отказах не хранятся или хранятся частично. Экспертиза по оборудованию основана на регламентах производителя, цель управления активами – прозрачность и контроль.
Стандартный уровень – бизнес-процессы регламентированы, есть цели и KPI. Данные телеметрии хранятся в разрозненных системах, данные об отказах – в журналах или Excel. Экспертиза по оборудованию основана на регламентах и методиках производителя, цель управления активами – общая эффективность.
Продвинутый уровень – это когда цели клиентов, бизнеса и сервиса в бизнес-процессах согласованы. Данные телеметрии собираются и хранятся централизованно, данные об отказах хранятся в EAM-системе и собираются в статистику. Экспертиза по оборудованию основана на собственных методиках и постоянно совершенствуется, цель управления активами – финансовая оптимизация.

Классификация не является к академической, мы вывели её на основе собственного опыта, путем общения и работы с заказчиками решений F5. В статье мы расскажем про сценарии использования двух наших ключевых продуктов – F5 PMM и F5 EAM.

F5 PMM – бизнес-приложение для мониторинга и прогноза технического состояния активов. Оно позволяет выявлять аномалии в работе оборудования, прогнозировать отказы и определять их причины, а также прогнозировать остаточный ресурс или индекс здоровья оборудования.

F5 EAM – система управления производственными активами, которая автоматизирует процессы ведения базы активов, мониторинга их состояния, планирования и контроля исполнения работ ТОиР, а также процессы управления МТР.

Рассмотрим четыре сценария применения продуктов F5 для управления производственными активами.

Сценарий применения №1 (базовый): Мониторинг (данные разрознены, не хранятся)

Здесь сценарий применения решений Factory5 — это мониторинг: сбор и хранение данных, ТОиР возможен при наработке реального времени работы оборудования. Доступно отображение поведения однотипного оборудования и инцидентов на дашборды — это облегчает ручной анализ. В том числе можно осуществлять мониторинг параметров из разных систем на одной временной шкале.

В качестве базы данных используем ClickHouse, ее преимущества в скорости обработки и извлечения данных и быстрой аналитике. При необходимости наше решение можно интегрировать с 1C:ТОиР и SAP.

Сценарий применения №2 (базовый): Обслуживание по наработке

Рассмотрим еще один сценарий базового уровня. Если сбор данных настроен, то F5 PMM может передавать данные о наработке в F5 EAM, благодаря чему возможно планирование ТОиР по актуальным значениям наработки. Также есть возможность передавать показания датчиков для расчетов индекса технического состояния в EAM-системах, если используется обслуживание по состоянию.

В ЕАМ-системах часто предусмотрена возможность прямого подключения к базам данных и считывания наработки. Преимущество F5 PMM в том, что есть возможность собирать данные с нескольких разрозненных систем и подключаться не только к базам данных, но и к протоколам более низкого уровня и различным IoT-протоколам.

Сценарий применения №3 (стандартный): Назначение внеплановых работ

На стандартном уровне к регламентам добавлены методики производителя, общая эффективность выходит на первый план целей. Предприятия этого уровня обычно имеют опыт автоматизации ТОиР и внедрения EAM. С учетом перечисленных характеристик появляется возможность реализовывать диагностику оборудования с выявлением аномалий, дефектов и инцидентов.

Для назначения внеплановых работ F5 PMM собирает данные с разных источников, анализирует их в динамике с помощью экспертных правил и использования классификатора дефектов. На графике ответственный сотрудник или инженер может видеть, какие дефекты и предотказные состояния возникали. Последние в виде пула инцидентов и рекомендаций по их устранению передаются в F5 EAM или любую другую EAM-систему.

Диагностика с помощью экспертных правил реализуется на базе трех источников данных, объединенных в общий модуль экспертных правил: документация, методики и опыт специалистов. Это условия, описывающие сразу несколько показателей на протяжении определенного времени. Например, если при частоте вращения дизеля более 295 оборотов в минуту давление наддува превышает значение 0,95 атмосфер более чем в 2 раза, то это помпаж турбокомпрессора.

Сценарий применения №4 (стандартный): Обслуживание по состоянию

Система управления активами F5 EAM способна определить индекс технического состояния по агрегирующей формуле. Индекс состояния по конкретным узлам оборудования рассчитывает F5 PMM, анализируя данные от отдельных датчиков. Это актуально для сложного оборудования, состоящего из нескольких узлов. Также в крупных компаниях, особенно в отрасли электроэнергетики, существуют свои методики расчета ИТС, которые можно автоматизировать с помощью F5 EAM, например, расчет по формуле взвешенной суммы.

Согласованность целей клиентов, бизнеса и сервиса, централизованность сбора и хранение телеметрии, наличие статистики в EAM системе и экспертных правил во главе с финансовой оптимизацией создает продвинутый уровень зрелости. Это формирует почву для прогнозной аналитики, которая включает матмодели, вероятности и предсказания. Такой комплекс обеспечивает обслуживание по состоянию.

F5 PMM обеспечивает гибкость выбора решений для прогнозной аналитики на любом уровне зрелости. Детектор аномалий, основанный на типовых алгоритмах, способен без привлечения Data scientist`а сделать модель в пару кликов на основе исторических данных. Важно понимать, что эта модель подсвечивает слабые места в виде дефектов или аномалий, выдает уведомления о них и составляет отчеты. Для поиска аномалий мы используем метод isolation forest, линейную регрессию, автоэнкодер и другие.

Создание полноценной прогнозной модели требует больше времени и ресурсов. В Factory5 есть библиотека шаблонов MX-моделей и опция подключения ранее созданных моделей. В разработке участвуют как наши специалисты по data science, так и партнеры и заказчики. В арсенале решений имеются и гибридные MX-модели, которые учитывают физику процессов.

Интеграция предиктивной аналитики в систему управления активами

Как мы видим, возможны различные сценарии совместного использования системы предиктивной аналитики F5 PMM и системы управления активами F5 EAM. Эти сценарии зависят от уровня зрелости предприятия в управлении своими производственными активами, и этот уровень зрелости необходимо учитывать. Однако у использования как комплексного решения, так и продуктов по отдельности есть преимущество – вы можете начать с простых сценариев и плавно переходить к сложным, совершенствуя процессы управления активами и накапливая экспертизу. При использовании комплексного решения экономится время создания каталога активов, происходит обогащение ЕАМ-системы данными о состоянии оборудования, сокращается время на диагностику и регистрацию инцидентов.

Как системы мониторинга и прогноза встраиваются в бизнес-процессы ТОиР: сценарии на примере F5 PMM и F5 EAM