Como a IoT está melhorando a fabricação de baterias de veículos elétricos em fábricas inteligentes

Em artigo recentemente publicado no Revista de Sistemas de ManufaturaOs pesquisadores discutiram o estudo de caso de um sistema de montagem de módulo de bateria de veículo elétrico usando uma plataforma de análise de big data de ponta a ponta para fábricas inteligentes habilitadas para Internet das Coisas (IoT).

Estude: Uma plataforma de análise de big data de ponta a ponta para fábricas inteligentes habilitadas para IoT: um estudo de caso do sistema de montagem de módulos de bateria de veículos elétricos. Crédito da imagem: metamorworks/Shutterstock.com

Fundo

A necessidade de converter os sistemas de produção existentes em sistemas de autoaprendizagem e autoconsciência para adicionar controle e capacidade de antecipar falhas, planejar a manutenção e modificar sistemas para mudanças imprevistas e novos requisitos deu origem à noção de Indústria 4.0.

A evolução das fábricas inteligentes segue vários conceitos-chave de design como parte do paradigma da Indústria 4.0. A análise de big data é fundamental em fábricas inteligentes porque melhora a produtividade, a segurança do processo e a qualidade do produto, bem como a resiliência econômica e ambiental dos sistemas de fabricação.

A IoT permite a implementação de sensores inteligentes que capturam dados de produção em tempo real, a computação em nuvem permite a coleta de dados em rede, análise externa e gerenciamento de dados e inteligência artificial (AI)/machine learning (ML) permite flexibilidade e suporte para a tomada de decisões. decisões autônomas em sistemas de análise de big data. Apesar de sua importância, a pesquisa deu pouca atenção às aplicações práticas dos sistemas de análise de big data industrial habilitados para IoT.

Arquitetura de alto nível da plataforma de análise de big data de ponta a ponta baseada em IoT proposta. Crédito da imagem: Kahveci, S et al., Shutterstock.com

Sobre o estudo

Neste estudo, os autores descreveram uma plataforma de análise de big data baseada em IoT de ponta a ponta, incluindo cinco camadas interconectadas e vários componentes para coleta, armazenamento, análise, integração e visualização de dados. A arquitetura da plataforma aproveitou tecnologias de ponta e as integrou de forma compatível e lógica com fluxos de dados claros.

A equipe usou a plataforma criada em um sistema de automação de montagem de módulo de bateria de carro elétrico desenvolvido pelo Grupo de Sistemas de Automação da Universidade de Warwick. A solução de prova de conceito construída demonstrou como uma ampla gama de ferramentas e metodologias pode ser coordenada para trabalhar em conjunto em ambientes de fabricação inteligentes para melhorar a tomada de decisões e melhorar a qualidade do processo e do produto.

Os pesquisadores propuseram e demonstraram uma plataforma de análise de big data habilitada para IoT de cinco camadas e vários componentes. A solução proposta permitiu um sistema integrado que facilitou a tomada de decisão em vários níveis do processo de gestão.

Uma forte ênfase foi colocada no uso de padrões industriais amplamente acessíveis para tecnologias de código aberto e interoperabilidade para projetar e construir sistemas empresariais econômicos para aplicações industriais. Ele cobriu estratégias para analisar dados de máquina de streaming e processamento em vários níveis para fornecer insights acionáveis ​​em tempo real. As opções atuais para análise de big data em ambientes industriais inteligentes foram revisadas. A arquitetura de uma plataforma de análise de big data habilitada para IoT de ponta a ponta foi apresentada.

Os autores também mostraram como o projeto de referência proposto foi implementado em um sistema de automação de montagem para módulos movidos a bateria de veículos elétricos. As dificuldades encontradas ao longo do desenvolvimento e implantação da plataforma foram examinadas e possíveis alternativas foram discutidas.

Representação da transformação de dados na camada de integração de dados.

Representação da transformação de dados na camada de integração de dados. Crédito da imagem: Kahveci, S et al., Shutterstock.com

Observações

O uso de tecnologias de visualização de dados baseadas na Web de código aberto para criar a camada de apresentação reduz o tempo de desenvolvimento pela metade. A solução forneceu experiências criativas de usuário multiplataforma para diferentes trabalhos com diferentes níveis de informação por meio do uso completo de interfaces de usuário da web interativas e responsivas.

Demonstrou um design de referência para uma plataforma de análise de big data que era interoperável, resiliente, segura de ponta a ponta e escalável. O uso de uma plataforma multicamada bem definida contribuiu para a adoção econômica de conceitos de design de fábrica inteligente para a Indústria 4.0. A solução proposta resultou em um sistema integrado e pronto para a indústria que permitiu a tomada de decisões em vários níveis para melhorar o desempenho da linha de produção, identificar gargalos, melhorar a qualidade do produto e reduzir os custos de produção.

Exemplo de um bloco de função personalizado para uma rotina de coleta de dados.

Exemplo de um bloco de função personalizado para uma rotina de coleta de dados. Crédito da imagem: Kahveci, S et al., Shutterstock.com

Conclusões

Em conclusão, este estudo permitiu elucidar a implementação da solução proposta implementada em um sistema de montagem de módulos de baterias de veículos elétricos. As camadas específicas da plataforma proposta, incluindo seus componentes individuais, bem como os modelos de dados e fluxos de informações da coleta de dados por meio de análise e visualização de dados em lote e em tempo real, foram definidos nesta implementação. como um excelente exemplo de sistemas de fabricação inteligentes para fornecer insights acionáveis.

Os autores acreditam que, em vários aspectos, este trabalho agrega à literatura acadêmica e à prática da indústria. Eles enfatizaram que ele fornece uma arquitetura de referência para plataformas de análise de big data de ponta a ponta baseadas em IoT em sistemas de produção cibernética que são seguras, escaláveis, interoperáveis ​​e resilientes.

Eles também mencionaram que o trabalho futuro envolverá a adição de mais pontos de dados para incorporar sistemas de suporte à decisão e melhorar os principais indicadores de desempenho (KPIs), investigar implementações baseadas em nuvem ou híbridas e implementar políticas de retenção de dados e métodos de redução de dados. .

Fonte

Kahveci, S., Alkan, B., Ahmad, MK, et ai. Uma plataforma de análise de big data de ponta a ponta para fábricas inteligentes habilitadas para IoT: um estudo de caso do sistema de montagem de módulos de bateria de veículos elétricos. Diário de Sistemas de Fabricação 63 214-223 (2022). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0278612522000450​​​​​​

Isenção de responsabilidade: As opiniões expressas aqui são as do autor expressas em sua capacidade privada e não representam necessariamente as opiniões da AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, proprietária e operadora deste site. Este aviso faz parte dos Termos e Condições de Uso deste site.

Leave a Comment