Como a Siemens Power usa AWS para sua plataforma IIoT e fabricação inteligente

Introdução

Siemens Energia é uma das maiores empresas de tecnologia energética do mundo com instalações de fabricação de classe mundial em todo o mundo. A Siemens Power aproveita os recursos da Amazon Net Companies (AWS) para aumentar a eficiência e a sustentabilidade das operações de chão de fábrica. A empresa está na vanguarda da condução da transição energética international, fornecendo tecnologias inovadoras e serviços e aplicações orientados a dados que otimizam o projeto e a produção de equipamentos para geração, armazenamento, transmissão e utilização de energia. A Siemens Power está capacitando suas fábricas para alcançar maior eficiência e sustentabilidade por meio de uma abordagem padronizada de integração de dados da Web das Coisas (IoT) de ativos físicos, ao mesmo tempo em que consolida e estrutura os dados usando serviços nativos da AWS. Isso permite que desenvolvedores cidadãos ou pessoal de tecnologia operacional (TO) aproveitem os dados para criar casos de uso de fábrica individuais e personalizados.

Neste weblog, exploramos como a Siemens Power aproveita a AWS para sua IoT Related Manufacturing facility Platform, que coleta, estrutura e analisa dados de diferentes ativos de fabricação. Essa integração fornece uma interface abrangente para que os operadores de fábrica monitorem seu processo de produção, monitorem o uso de energia e prevejam as necessidades de manutenção de maneira inteligente, eficiente e proativa.

Desafios

Para a Siemens Power, cada fábrica e linha de produção operava com procedimentos, métodos e máquinas diferentes. Isso apresentou uma série de desafios únicos:

• Não havia uma solução IoT padrão em todos os locais, apenas provas de conceitos isoladas em alguns. A complexidade é amplificada pela presença de conectividade de múltiplas máquinas e aplicações de agregação de dados que acabam sendo silos de dados isolados.
• Vários websites são grandes ambientes brownfield com ativos que possuem mais de dez protocolos de dados de máquina diferentes. A integração de dados desse ambiente complica ainda mais os esforços para criar um sistema coeso e eficiente.
• Garantir que a segurança seja integrada desde o início acrescenta outra camada de dificuldade, pois requer soluções robustas para proteger uma gama diversificada de dispositivos e protocolos contra potenciais ameaças cibernéticas.
• A Siemens Power precisava que a gestão de uma plataforma fosse orquestrada de forma centralizada. Eles queriam usar práticas DevSecOps para implantação e escalonamento mais rápidos com menos sobrecarga operacional por meio da automação.

A superação destes desafios exigiu uma abordagem estratégica à padronização, uma integração perfeita e medidas de segurança abrangentes. O principal objetivo é alcançar um ambiente operacional seguro, interconectado, eficiente e resiliente usando serviços gerenciados da AWS, especificamente uma pilha de IoT e ferramentas de gerenciamento nativas para borda.

Visão geral da solução

A solução é implantada e atualizada a partir de uma conta central de serviços compartilhados da AWS em várias contas individuais de fábrica da AWS. Esta abordagem permite atualizações sistemáticas e implementação controlada de novos recursos, garantindo ao mesmo tempo que a faturação é alocada com precisão aos centros de custos apropriados.

Figura 1 – Fluxo de trabalho de provisionamento de contas de fábrica da Siemens Power

Ao receber o {hardware} e garantir que esteja pronto para configuração, o usuário de fábrica solicitará uma imagem customizada para o PC Industrial (IPC). A imagem será instalada no PC Industrial com a ajuda de um pendrive inicializável que requer interação mínima do usuário. Um conjunto de credenciais temporárias é usado para registrar a conta AWS de fábrica correspondente. O processo de autoinstalação garante que o sistema seja protegido de forma segura e configurado corretamente antes de ficar on-line, para evitar comprometer qualquer sistema ou dados de TO. Quando o IPC se registra no serviço, uma automação é acionada para instalar o necessário AWS IoT em termos de web site componentes, transformando o dispositivo em um dispositivo totalmente funcional SiteWise Edge Gatewaypronto para ingerir dados com segurança da Arquitetura Unificada OPC (OPC UA) fontes de dados em menos de 30 minutos. O AWS IoT SiteWise está no centro da solução. Ele permite que a Siemens Power implemente casos de uso de monitoramento de condicionamento, monitoramento de consumo de energia e manutenção preditiva usando dados industriais de múltiplas fontes em escala, com blocos de construção de {hardware} comuns. Também ajuda a organizar os dados de diferentes tipos de fábricas com o mesmo conjunto de ferramentas e uma interface única para análise e monitoramento.

Para conectar os diversos ativos de TO ao AWS IoT SiteWise Edge Gateway, Integração do Domatica EasyEdge com AWS IoT Sitewise foi aproveitado. Graças à sua interface de usuário intuitiva e fácil de usar, as fábricas são capazes de coletar dados de protocolos PLC legados, como Siemens S7, Modbuse muito mais com configuração mínima. A integração nativa entre o AWS IoT SiteWise e o EasyEdge ajuda a padronizar a implantação de borda nas fábricas, eliminando a necessidade de conversores de protocolo de terceiros. Isto reduz significativamente a complexidade e o tempo de integração dos ativos da fábrica.

A plataforma Related Manufacturing facility também gerencia o ciclo de vida dos gateways industriais, incluindo sistema operacional (SO) e atualizações de componentes, usando Gerente de sistemas AWS. O módulo de ciclo de vida pode fazer verificações periódicas para reportar anomalias operacionais e falhas de conformidade que possam comprometer a segurança do sistema. Este módulo é executado no nível da conta de fábrica, mas reporta os resultados à conta central, para garantir visibilidade clara e escalonamentos rápidos quando necessário.

Figura 2 – Arquitetura da Plataforma Siemens Power Related Manufacturing facility

Resultados

Após apenas seis meses de projeto, a Siemens Power começou a implementar a solução nas primeiras fábricas. Hoje, a Siemens Power conecta e monitora uma variedade de ativos, como grandes veículos autônomos, robôs e máquinas de controle numérico computadorizado (CNC) em diversas fábricas (por exemplo, fábricas de comutadores e turbinas a gás). Graças a esta solução AWS Industrial IoT, as equipes locais da fábrica podem identificar anomalias em ativos e processos, reduzir não conformidades em peças e equipamentos e acelerar a implementação de projetos, o que resulta em aumento de produtividade.

Outro caso de uso importante da Siemens Power é o monitoramento do consumo de energia, e é relevante para todos os locais e ativos. Além do consumo de energia, a Siemens Power mede ar pressurizado, calor, fluxo de água e muito mais. Espera-se que este caso de uso contribua não apenas para economias significativas de custos, mas também para a meta da Siemens Power de se tornar neutra em carbono até 2030 nas operações internas.

No geral, os casos de uso da IIoT levaram aos seguintes resultados de negócios até agora:

1. Reduziu o tempo de coleta handbook de dados em até 50%.
2. Reduziu os esforços e custos de manutenção de ativos de TO em até 25%.
3. Aumento da disponibilidade de ativos em até 15%, impactando os resultados financeiros.

Perspectivas e Conclusão

Olhando para o futuro, a Siemens Power pretende integrar ainda mais a inteligência synthetic (IA) e a IA generativa (GenAI) na sua plataforma IIoT para melhorar as capacidades e a eficiência dos seus processos de produção inteligentes. Ao aproveitar os serviços da AWS, a Siemens Power pode implementar algoritmos avançados de manutenção preditiva, que podem antecipar falhas de equipamentos antes que elas ocorram, minimizando o tempo de inatividade e reduzindo os custos de manutenção. A integração e evolução contínua de IA e GenAI na plataforma IIoT da Siemens Power será o próximo passo significativo para a criação de um ambiente de produção mais inteligente e eficiente.

Sobre os autores