SCHRITTE EINER DIGITALEN (R)EVOLUTION @ CLAAS - DR. CARSTEN HOFF, DR. ANDREAS WÜBBEKE CLAAS E-SYSTEMS KGAA MBH UND & CO KG - QUCOSA
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Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS Dr. Carsten Hoff, Dr. Andreas Wübbeke CLAAS E-Systems KGaA mbH und & Co KG
Agenda • Kommunikation • Präsentation • Interpretation 2 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS
Agenda • Kommunikation • Präsentation • Interpretation 3 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS
Kommunikations-Blueprint (1)
Backends
M2B
M2B
M2B
4 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS
Kommunikations-Blueprint (1)
Backends
Use Cases:
• Sammeln von Telemetrie-Daten,
B2M um die Maschinennutzung und Konfiguration zu
optimieren
• Big Data Analyse, um Maschinennutzung zu verstehen
(Art der Nutzung, Haltbarkeit,…)
M2B
• Austausch der Maschinenposition und Status, um den Ernteprozess zu optimieren
M2B
• …
5 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS
Kommunikations-Blueprint (2)
Backends
B2M
B2M
B2M
6 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS
Kommunikations-Blueprint (2)
Backends
Use Cases:
• Remote Flash für Maschinen-Updates (Fehlerkorrekturen, neue Features)
• Remote Diagnose,
B2M
um den Service zu beschleunigen
• Übertragen von Felddaten (z. B. Spurdaten), um den Ernteprozess zu verbessern
B2M
• …
B2M
7 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS
Abdeckung Mobilfunknetz weltweit (Stand 2011) 8 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS http://www.kammerath.net/img/GSM-Netzabdeckung-Weltweit.jpg
Kommunikations-Blueprint – Future Option
M2M
Technologien:
• WLAN (Mesh Netzwerk)
• Feldfunk
9 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS
Kommunikations-Blueprint – Future Option
Use Cases
• Austausch der Maschinenpositionen und Status,
um den Ernteprozess zu optimieren
• Geschwindigkeitsabgleich von Traktor und Erntemaschine
M2M
• Verteilen der Master-Maschinenkonfiguration
• …
Technologien:
• WLAN (Mesh Netzwerk)
• Feldfunk
10 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAASAgenda • Kommunikation • Präsentation • Interpretation 11 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS
Präsentation
Mobiles Endgerät Telematics Webseite
FMIS-Portal
Maschine
12 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAASPräsentation
Telematics Webseite
Mobiles Endgerät
Herausforderungen
• Komplett unterschiedliche Technologien für unterschiedliche Kanäle
• SW Stacks sind nicht immer unter voller Kontrolle (z. B. Mobile Betriebssysteme)
• Unterschiedlichste Nutzergruppen
• Hofmanager
• Maschinenführer FMIS-Portal
• Maschinen OEMs
Maschine
• …
13 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAASAgenda • Kommunikation • Präsentation • Interpretation 14 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS
Analysemethoden – Beispiele aus dem Forschungsprojekt AGATA
Beispielverfahren in Analyse bei CLAAS:
• Ereignisorientierte Visualisierung
• Bayes‘sche Netze
Projekt AGATA : Analyse großer Datenmengen in Verarbeitungsprozessen
• Entwicklung von intelligente Assistenzsysteme für industrielle und landwirtschaftliche Verarbeitungsprozesse
• Zunehmende Komplexität von Verarbeitungsprozessen und ständig wachsendes Datenaufkommens führt zu einer
Überlastung des Anwenders bei der Überwachung, Analyse und Diagnose solcher Prozesse.
• Generierung einer abstrakten Sicht auf den aktuellen Systemzustand und mögliche Anomalien präsentiert werden für den
Anwender
(…)
Das Projekt AGATA wird gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem
Förderkennzeichen 01IS14008F.
15 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAASAnalysemethoden - Ereignisorientierte Visualisierung 16 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS
Analysemethoden - Ereignisorientierte Visualisierung Beispiel aus dem Mähdrescherbetrieb: • Ereignis -> Alarm 121 (Motordrehzahlabfall) • Filter -> Fahren & Arbeitsposition • Zeitraum -> z.B. 60 Sekunden • 351 Vorkommnisse in 4 Lexion 780 • Signale -> hier: Umgebungstemperatur 17 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS
Analysemethoden - Ereignisorientierte Visualisierung 18 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS
Analysemethoden - Ereignisorientierte Visualisierung – Nächste Schritte
• Anwendung auf verschiedene Ereignisse (Alarme/selbst definierte Ereignisse)
• Verknüpfung mit anderen Daten, die von der Maschine zur Verfügung stehen
• Visualisierung
• Fachliche Interpretation
• Feststellung der Korrelation von Alarmen und Daten, um
• Voraussagen
• Reaktionen oder Korrekturen der Maschinen
zu erstellen (Entscheidungsunterstützung für den Ernteprozess)
19 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAASAnalysemethoden – Bayes‘sche Netze
• Bedingte Wahrscheinlichkeit
Schlechtes
Berufsverkehr Verkehrsunfall
• Gerichteter, azyklischer Graph Wetter
• Mathematische abfragbar
Stau Sirenen
• Beispielhafte Anfragen:
• P(Unfall | Stau) -> Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für einen Unfall, wenn Stau ist
• P(Unfall | Stau ∩ Schlechtes Wetter) -> Wenn Stau und schlechtes Wetter gelten, wie groß ist dann die
Wahrscheinlichkeit eines Unfalls
20 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAASAnalysemethoden – Bayes‘sche Netze
• Anwendung auf Alarmmeldungen
• Automatische Assoziation der Ereignisse
einschließlich intuitiver Visualisierung
• Bedingte Wahrscheinlichkeiten abfragbar
21 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAASAnalysemethoden – Bayes‘sche Netze
• Anwendung auf CLAAS DTC
• P(Schlupf Gebläse | Schlupf Dreschtrommel) Schlupf
= 0,121*0,4 4,8% Dreschtrommel
• Was ist sonst relevant? 12,1%
• Zustandsinformationen?
• Selbst definierte Ereignisse?
Z. B. Motorlast > 80% Schlupf
Kornelevator
15% 40%
Schlupf
Schlupf
Strohhäcksler
Gebläse
(Riemen)
22 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAASHandlungsempfehlungen – SOFiA - Anwendungsfall Maisernte
Beispielverfahren in Handlungsempfehlungen bei CLAAS:
• Dezentrale Steuerung von Flotten in der Maisernte
Projekt Sofia: Planung und Steuerung von Wertschöpfungsnetzwerken durch die Integration von „Smart Objects und
Smart Finance Ansätzen“
• Innerhalb eines Wertschöpfungsnetzwerks (hier am Beispiel Maisernte) kommt es immer wieder zu Verzögerungen im
Planungsablauf
• Es muss kurzfristig neu geplant, umgebucht und ggf. anders abgerechnet werden
• Mit Hilfe innovativer Smart Objects und Smart Finance Technologien werden die an der Maisernte beteiligten Objekte selbst
zum Disponenten.
• Das Fahrzeug erkennt die Verzögerungen, analysiert vollständig autonome und dezentral Handlungsalternativen und wählt
die beste Transportroute.
(…)
Das Projekt SOFIA wird gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem
Förderkennzeichen 01FJ15028.
23 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAASResearch Project – SOFiA - Anwendungsfall Maisernte
Smart Logistics
Optimierung der Transportlogistik im Hinblick auf Zeit, Kosten, Ressourcenbindung,
Qualität des Produkts (QKT).
Robustere Prozesse durch dezentrale Steuerung der Fahrzeugflotte.
Smart Finance & Payment
Digitalisierung der Auftragslegung und Abrechnung, sowie Dokumentation
Beschleunigung der betriebswirtschaftlichen Vorgänge
24 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAASParadigmenwechsel
zentral dezentral
Zentraler Ansatz Dezentraler Ansatz
• zentrale Datenhaltung, Planung & Steuerung • dezentrale Datenhaltung, Planung & Steuerung
• globale Optimierung, volle & statische • lokale Optimierung, partielle & dynamische
Informationen Informationen
• Sternförmiges Netz, volle Vernetzung nötig • Vermaschtes Netz, End-zu-End Verbindungen
• Single Point of Failure, in der Praxis zu fragil • verteiltes Fehlerpotential, robustere Prozesse
25 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAASSmart Objects als Agenten
• Maschinen und User Interfaces als (Software-)Agenten
• Modellierung und Inferenz durch semantische Technologien
• Logistisches Netzwerk als Multi-Agenten-System
[abgeändert von: Wooldridge, M.; 2001]
26 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAASDezentrale Steuereinheit SOFiA Pi • Raspberry Pi 3 • 3,2 Zoll Touch Display • Real Time Clock Modul • 32GB microSD • StromPi 2 zur unterbrechungsfreien Stromversorgung • GPS Empfänger • Huawei E3533 Surfstick (2G, 3G, 3G+) 11 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS
Dezentrale M2X Kommunikation • Hybride Netzwerkverbindungen • Opportunistisches Routing, Delay-Tolerant Networks • Semantische Agentenkommunikation 28 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAAS
Zusammenfassung
USP:
• Anforderungen in der Landtechnik verändern sich von einem reinen Datensammeln und Darstellen über detaillierte
Datenauswertung hin zu konkreten Handlungsempfehlungen.
ToDo:
• Implementierung von Maschine zu Maschine Direktkommunikation
• Detaillierte Auswertung von Maschinen- und Prozessdaten z.B. für Anwendungen wie prädiktive Wartung
• Ableitung von konkreten Handlungsempfehlungen für Fahrer/Unternehmer
• Implementierung von dezentralen Steuerungen für Flotteneinsätze
Kontext:
• Veränderung von Kommunikation und Datenmanagement in landtechnischen Anwendungen
29 10/7/2016 Schritte einer digitalen (R)Evolution @ CLAASDanke für Ihre Aufmerksamkeit! carsten.hoff@claas.com
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