Otimizando a eficiência operacional para a fabricação de satélites do Projeto Kuiper com o AWS IoT SiteWise

Introdução

Projeto Kuiper é a rede de banda larga by way of satélite de órbita terrestre baixa (LEO) da Amazon. Ela tem como objetivo fornecer conectividade rápida e acessível para comunidades ao redor do mundo que não são atendidas ou são mal atendidas por opções tradicionais de web e comunicação. A rede também terá o desempenho, a capacidade e a flexibilidade para atender a uma ampla gama de clientes empresariais, de telecomunicações e governamentais. Para atingir esse objetivo, a Amazon está implantando milhares de satélites em órbita terrestre baixa (LEO) conectados a uma rede world de antenas, fibra e pontos de conexão de web no solo.

A fabricação de alta tecnologia, incluindo usinagem avançada CNC (Controle Numérico Computadorizado), produz componentes de alta precisão para os satélites de banda larga do Projeto Kuiper. A equipe do Projeto Kuiper então monta e integra esses componentes em milhares de satélites, contando com tecnologia de ponta em todo o processo de produção. Otimizar essas operações de fabricação complexas exigiu uma solução para ingerir, organizar, computar, analisar e monitorar medições críticas para monitoramento em tempo quase actual (NRT) e análise de equipamentos.

A equipe decidiu construir uma solução usando SiteWise da AWS IoTum serviço gerenciado para coletar, armazenar, organizar e monitorar dados de equipamentos industriais em escala. Ao aproveitar os recursos de modelagem e processamento de dados industriais do AWS IoT SiteWise, o Mission Kuiper conseguiu criar insights baseados em dados que melhoram a eficiência operacional e de desempenho, bem como a qualidade da fabricação. Neste weblog, você aprenderá sobre os desafios que o Mission Kuiper enfrentou em suas operações, a arquitetura de solução que eles implantaram e o impacto comercial que eles alcançaram.

Oportunidade | Usando AWS IoT SiteWise para eficiência operacional

O processo de fabricação de alta tecnologia do Projeto Kuiper utiliza máquinas CNC para converter matérias-primas, como alumínio e compostos, em peças e componentes complexos para seus satélites de banda larga. Esses componentes incluem refletores de antena, suportes de montagem e invólucros mecânicos, todos os quais exigem geometrias complexas e tolerâncias rígidas. As operações automatizadas de fresamento, torneamento e retificação habilitadas pelas máquinas CNC garantem qualidade consistente em toda a fabricação de alto quantity. Isso ajuda a equipe a manter a precisão e a confiabilidade necessárias para a tecnologia de satélite de ponta do Projeto Kuiper.

Period essencial para a equipe coletar e analisar dados de fabricação no NRT porque as peças eram altamente personalizadas e havia mudanças frequentes no design. Essa análise do AWS IoT SiteWise permitiu que eles fizessem ajustes rápidos no processo de fabricação. Esses ajustes minimizaram o tempo de inatividade da máquina, defeitos e desperdício, ao mesmo tempo em que maximizavam a qualidade e a eficiência. No entanto, foi um desafio coletar os dados para a visibilidade do NRT dos Indicadores-chave de desempenho (KPIs) de fabricação e desempenho do equipamento. Para fazer isso, a equipe rastreou métricas como a eficácia geral do equipamento (OEE), que é uma medida padrão da indústria de quão bem o tempo de fabricação é utilizado para produzir boas peças. Como a equipe monitorou o OEE, eles obtiveram insights profundos sobre categorias de perdas e identificaram gargalos de operação e oportunidades de melhoria.

Solução | Habilitando a entrega de dados NRT para identificação proativa antecipada de problemas

Para lidar com esses desafios, a equipe do Projeto Kuiper implementou uma solução que alavancou vários serviços da AWS. Essa solução os ajudou a coletar dados operacionais de fabricação, calcular KPIs, monitorar painéis NRT e executar análises de tendências de longo prazo.

O AWS IoT SiteWise Edge o software program coletou com segurança dados de fabricação da máquina CNC. Ele encaminhou seletivamente esses dados do equipamento, ou dados do processo, para o AWS IoT SiteWise na nuvem. O AWS IoT SiteWise fornece dois mecanismos de ingestão – uma API de ingestão de streaming para ingerir dados de telemetria em milissegundos e uma API de ingestão em buffer para processar fluxos de dados analíticos em lote. Ao aproveitar ambos os métodos de ingestão, o Mission Kuiper conseguiu configurar pipelines de dados escaláveis ​​e econômicos que suportavam suas necessidades de monitoramento e análise de dados NRT. Essa abordagem os ajudou a otimizar os custos enviando apenas os dados necessários para o monitoramento NRT pelo caminho de streaming, enquanto usava a ingestão em buffer mais econômica para aplicativos analíticos.

O AWS IoT SiteWise criou uma representação digital dos ativos físicos, como as máquinas CNC, e os organizou em uma estrutura hierárquica para ajudar a contextualizar os dados de fabricação. Essa contextualização ajudou a equipe do Projeto Kuiper a associar fluxos de dados (incluindo leituras de sensores, standing da máquina e métricas de desempenho) a ativos específicos. Dados contextualizados são mais acessíveis e fáceis de interpretar para muitas partes interessadas (como engenheiros, operadores e gerentes) para que possam pesquisar, localizar e analisar rapidamente informações relevantes.

A equipe do Projeto Kuiper aproveitou o armazenamento multicamadas do AWS IoT SiteWise para otimização de custos, gerenciamento do ciclo de vida de dados e desempenho do sistema conforme sua operação de fabricação foi dimensionada. A equipe definiu períodos de retenção de dados para manter os dados mais recentes e acessados ​​com frequência em armazenamento ativo para monitoramento em tempo actual. O AWS IoT SiteWise moveu automaticamente dados mais antigos e acessados ​​com menos frequência para camadas de armazenamento ativo e ativo de baixo custo. Essa estratégia de ciclo de vida de armazenamento permitiu a retenção de longo prazo de dados históricos para tendências e insights, ao mesmo tempo em que garantiu desempenho rápido de consulta para monitoramento e análise em tempo actual. A solução de armazenamento escalável acomodou os requisitos em evolução do Projeto Kuiper conforme suas operações de fabricação cresceram e os volumes de dados aumentaram, sem incorrer em custos excessivos ou problemas de desempenho.

A visualização de dados desempenha um papel essential no monitoramento da eficiência operacional dos processos de fabricação. Monitoramento do AWS IoT SiteWise é usado para painéis operacionais NRT. A equipe do Projeto Kuiper usou os gráficos de tempo de execução NRT, principalmente gráficos de linha, para identificar rapidamente condições anormais e escalar problemas para resolução rápida. A engenharia então olhou mais de perto os pontos de dados afetados para entender seu impacto em outras condições operacionais. O usuário do painel também pode pesquisar ativos e propriedades que deseja monitorar e arrastá-los para widgets de dados, incluindo gráficos XY, linhas do tempo e tabelas. O painel NRT rastreou métricas-chave como OEE, taxas de defeitos, tempos de ciclo e eficiência geral de rendimento. Para análise de longo prazo e inteligência de negócios, o Projeto Kuiper utilizou Visão rápida da Amazon. O QuickSight forneceu uma ampla gama de recursos para criar relatórios de gerenciamento e conduzir inspeções de dados detalhadas em períodos históricos estendidos.

Figura 1: Arquitetura de alto nível

Resultado | Melhoria na tomada de decisões baseada em dados para eficiência operacional, qualidade e custo otimizados

O Projeto Kuiper obteve sucesso apoiado pela implementação da arquitetura baseada no AWS IoT SiteWise para monitorar e analisar dados de máquinas CNC em NRT. Ao aproveitar o AWS IoT SiteWise, o SiteWise Monitor e outras ferramentas analíticas da AWS (como Amazonas Atena e Amazon QuickSight), eles ganharam visibilidade profunda no processo de fabricação. Os insights contextualizados os ajudaram a tomar decisões baseadas em dados que otimizaram a eficiência, a qualidade e o custo da produção.

Desde a implantação da solução, o Projeto Kuiper viu OEE melhorado, resultando em tempo de inatividade não planejado reduzido e melhor utilização de ativos. A capacidade de detectar e abordar problemas de qualidade em NRT levou a uma redução de refugo e retrabalho, o que resultou em economias de custo substanciais. Além disso, os insights obtidos com a análise de dados históricos facilitaram sua capacidade de identificar gargalos de produção e implementar melhorias de processo direcionadas, o que levou a melhorias gerais de rendimento.

“Como líder de engenharia, estou entusiasmado com o valor que nossas equipes ganharam com a implementação do AWS IoT SiteWise para análises de fabricação quase em tempo actual. Os painéis intuitivos da nuvem que avaliam a eficácia, a qualidade, a produção e as taxas de tempo de inatividade capacitaram a tomada de decisões orientada por dados em toda a nossa instalação.”

– Paul Palcisco, Diretor, Produção, Kuiper Manufacturing Operations

“Estamos realmente animados por fazer parte do Projeto Kuiper e orgulhosos dos ganhos de eficiência operacional que a equipe obteve ao adotar o AWS IoT SiteWise, especificamente para monitorar KPIs em tempo quase actual em seus ativos. Com coleta dinâmica de dados e painéis calculando a eficácia do equipamento operacional (OEE), taxas de defeitos, tempos de ciclo e eficiência geral de rendimento, o Projeto Kuiper ganhou maior visibilidade em seus gargalos e como resolvê-los.”

– Michael MacKenzie, gerente geral de IoT industrial e Edge na AWS

Conclusão

Nesta publicação, discutimos como o Mission Kuiper conseguiu coletar, armazenar, organizar e monitorar dados do processo de fabricação usando o AWS IoT SiteWise. Esta solução ajudou a equipe do Mission Kuiper a identificar inconsistências, detectar anomalias e tomar decisões proativas baseadas em dados para otimizar a eficiência e a qualidade da produção. A jornada do Mission Kuiper com o AWS IoT SiteWise demonstra o poder transformador do monitoramento NRT e da tomada de decisões baseadas em dados na fabricação de alta tecnologia.

Saber mais

Leia mais sobre a iniciativa Projeto Kuiper da Amazon aqui. Para começar a usar o AWS IoT SiteWise, visite o guia do desenvolvedor.

Sobre o autor