Анализ промышленных данных

Аннотация
Создание алгоритмов и программных средств с целью обнаружения поломок и определения их типа и локализации.

Задача
Разработка программного комплекса для систематического сбора, хранения и анализа данных технологических процессов в режиме реального времени.

Решение
Программный комплекс, включающий в себя функционал по сбору оперативных и исторических промышленных данных, их хранение, платформа для подбора и настройки алгоритмов под каждую единицу оборудования и последующий анализ с целью выявления аномалий.

Результаты
Развёрнутое решение позволило оперативно и централизованно выявлять возникающие аномалии, связанные с поломками, нарушениями правил эксплуатации и сменой режимов работы, а также быстро анализировать и определять причины их возникновения. В результате возросло время доступности оборудования.
Клиент:
Нефтехимическое предприятие 

Сфера деятельности:
Мониторинг технологических процессов в производстве 

Технологии:
Python, TensorFlow, InfluxDB, PyQt

Кейс 1: Система сбора и хранения промышленных данных

Цель проекта
Программный комплекс для непрерывного сбора и хранения промышленных данных.
Описание проекта
Back-end часть для сбора данных с узлов оборудования, сохранения в базу данных с целью дальнейшего доступа и анализа, а также desktop-приложение для взаимодействия с операторами.

Исходные данные
Сигналы, непрерывно генерируемые различными узлами оборудования в ходе выполнения технологических процессов

Результат работ
Средства для подключения и сбора промышленных данных, представляющих собой значения параметров технологических процессов
Проектирование базы данных, хранение и доступ
Выдача текущих и исторических значений операторам

Конечный результат
Приложение для операторов с графическим представлением технологических параметров

Данные

Примеры используемых данных временных рядов: 
  • температура подшипников
  • температура масла
  • температура воды
  • температура обмоток статора
  • давление масла
  • вибрация подшипников
  • виброскорость
  • ток двигателя
Использование протокола OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture)
  • получение списка доступных узлов для настройки маршрутизации данных к моделям
  • получение исторических данных для обучения моделей
  • подписка на постоянные изменения данных для оперативного анализа уже обученных моделей


Кейс 2: Система выявления аномалий

Цель проекта
Создание модуля по анализу и выявлению аномалий, их типов и локализации. 

Описание проекта
Создание платформы по подбору, обучению и дальнейшему использованию моделей для выявления аномалий во временных рядах.

Исходные данные
Исторические данные технологических процессов в виде временных рядов

Результат работы
  • Компонент настройки и визуализации: выбор, обучение моделей, привязка
  • Сервис обработки данных с привязкой к отдельным единицам и категориям оборудования
Конечный результат
Решение позволило оперативно выявлять не только поломки, но и нарушения правил эксплуатации, а также скрытые и незначительные неисправности. Как следствие, своевременное реагирование позволило повысить время доступности оборудования


 
Аналитическая
  • Точная и подробная модель процесса
  • Системы небольшого масштаба
  • Собирается достаточно информации о системе

Основанная на данных
  • Модель процесса строится на основе наблюдений
  • Системы большого масштаба
  • Собирается достаточно информации о системе

Основанная на знаниях
  • Модель процесса ограничена или отсутствует
  • Собирается мало информации о системе

Метод на основе машинного обучения и статистических параметров временного ряда:

  • Подбор обучающей выборки на основе наборов исторических данных

  • Сбор статистики по множеству наборов из ряда (выделение признаков)

  • Сопоставление наблюдаемых значений с предсказанием модели