Internetul de mâine va integra tehnologii care imită capacitățile cognitive umane, cum sunt aptitudinile de a planifica, de a învăța și de a percepe mediul nostru înconjurător. Cluster-ul Fraunhofer de tehnologii cognitive de excelență utilizând Internet-ul (CCIT) lucrează la realizarea unei viziuni a Internet-ului Lucrurilor (IoT) Cognitiv.
Digitalizarea confirmă un potenţial enorm pentru industrie, permiţând companiilor să automatizeze procesele de fabricaţie, să le facă mai eficiente, să adopte noi modele de activitate și să ofere produse personalizate. „Această cerere de procese de fabricaţie de înaltă productivitate, eficiente privind costurile, flexibile se bazează pe tehnologii sigure privind IoT, infrastructuri de date de încredere și metode de învăţare automată fiabile. Avem întreaga experienţă necesară pentru a face acest lucru la Fraunhofer CCIT și cercetăm scenarii de aplicaţii specifice," declară prof. Claudia Eckert, purtătoare de cuvânt a Consiliului de Administraţie.
Maşini-unelte inteligente, interactive
Fraunhofer CCIT dezvoltă o componentă pentru o mașină-unealtă, care îmbunătăţește calitatea și productivitatea proceselor de așchiere. Prin integrarea unor componente care funcţionează fără fir (wireless) și tehnologia de comunicare cu bandă largă pentru a măsura frecvenţele de rezonanţă ale sculelor, analizarea lor în timp real și detectarea anomaliilor, devine posibilă achiziţionarea datelor procesului în punctul de acţiune. „Acest fapt ne indică imediat dacă există vreo problemă privitoare la procesul de prelucrare – de exemplu o sculă deteriorată," declară Hendrik Rentzsch de la Institutul Fraunhofer pentru Mașini Unelte și Tehnologii de Formare – IWU.
Protocoalele de securitate asigură integritatea, confidenţialitatea, disponibilitatea și autencititatea originii datelor achiziţionate. Componenta IoT funcţionează atât ca un senzor, cât și ca un actuator. Eliminând oscilaţiile ultrasonice, aceasta produce rezonanţa sculei. Semnalele de rezonanţă sunt amplificate și pot fi utilizate pentru a comanda scula. Rentzsch declară: „Astfel este posibil să se menţină un nivel continuu al calităţii și productivităţii, chiar atunci când procesul de prelucrare funcţionează la volumul maxim. Soluţia dezvoltată de către Fraunhofer CCIT poate fi integrată la un cost mic în orice sculă, de exemplu la scule de găurit în metal."
Date securizate schimbate în interiorul unui grup de utilizatori controlat
Pentru a ilustra conceptul comun de replică digitală (digital twin), Fraunhofer CCIT își va prezenta soluţia pentru un panou de operare conectat, care permite companiilor să împărtășească date sensibile provenite din procesele de fabricaţie cu - și doar cu – parteneri și beneficiari autorizaţi. Aceste soluţii IT constau din trei componente: arhitectura IoT, replica digitală și International Data Spaces IDS (câmpuri de date internaţionale).
Arhitectura RIOTAN® (Real-time IoT Analitics, analiza în timp real a Internetului Lucrurilor) accesează datele brute din procesele în desfășurare, cum sunt vibraţiile, temperatura sau frecarea, și le utilizează pentru a genera indicatori semnificativi în timp real. Aceste informaţii sunt stocate, apoi, într-o replică digitală din serverele companiei. Aici, compania poate defini pe care date dorește să le schimbe, cu ce utilizatori și în ce condiţii. Conectorii IDS oferă o transmitere securizată a datelor și controlul asupra prelucrării ulterioare a acestora de către un recipient (primitor/destinatar). De notat că acest schimb de date este bidirecţional. Primitorii pot adăuga informaţii replicii digitale.
„Tehnologia noastră creează o punte între arhitectura IoT și soluțiile existente pentru un schimb securizat de date de proces, așa cum sunt cele privind administrarea descrierii electronice a bunurilor patrimoniale (Asset Administration Shell AAS - concept în cadrul Industry 4.0), sau arhitectura IDS. Poate adapta orice tip de bază de date sau aplicație. De exemplu, permite producătorului și utilizatorului mașinii-unelte să facă schimb de date privind procesul de fabricație, pentru a îmbunătăți monitorizarea stării sculei.” Hendrik HAßE, Institutul Fraunhofer pentru Software și Tehnologia Sistemelor (Systems Engineering) ISST
Rezultate mai rapide datorate AI (inteligenţă artificială)
Însă valoarea adăugată a unei astfel de tehnologii pentru industrie se extinde mai presus de abilitatea de a schimba date cu parteneri externi. Tehnologii de tipul învăţarea automată și inteligenţa artificială pot fi aplicate datelor obţinute din procesele de fabricaţie în desfășurare.
Pentru a fi sigur că mașinile-unelte produc rezultate sigure, reproductibile, trebuie detectate semne ale uzurii la momentul oportun. Până acum, acest fapt depindea de experienţa și de cunoștinţele operatorilor mașinilor – și s-a bazat, în principal, pe capacitatea de observaţie a acestora. Astfel, existau puţine disponibilităţi în sprijinul tehnicii. Cercetătorii de la Institutul Fraunhofer pentru Tehnologia de Fabricaţie – IPT și pentru Algoritmi și Calcule Stiinţifice – SCAI au dezvoltat un algoritm în acest sens, cu care au exersat folosind metode special adaptate de învăţare automată.
AI este capabilă să determine starea unei scule prin analizarea spectrului sonor, care, în schimb, permite identificarea chiar a celor mai slabe semnale de uzură. „Și oamenii pot face acest lucru," declară Sebastian Mayer, un cercetător la Fraunhofer SCAI, „dar AI o poate face mai rapid și poate analiza mai multe spectre sonore simultan, și să înveţe modul în care să facă distincţie între semnalele de uzură la o scară mai fină. Algoritmul ajută operatorul uman să decidă, de exemplu, dacă o sculă trebuie să fie schimbată sau nu. AI este acordată la frecvenţe diferite faţă de urechea umană și poate sfătui operatorul cărei frecvenţe trebuie acordată o atenţie specială," declară omul de știinţă Arno Schmetz de la Fraunhofer IPT. (www.iwu.fraunhofer.de)
