Smart Factory in der Cloud – Cimetrix Sapience

Auch die Maschinenwelt bewegt sich immer mehr in die Cloud. Mit „Sapience“ hat Cimetrix diesen Weg adressiert und eine Plattform geschaffen, mit der sich ganze Fabriken und deren Maschinen auf einer flexiblen Webplattform abbilden lassen. Man könnte es als Streaming für Maschinen bezeichnen.

Dabei ist aber der Weg in die Cloud nicht verpflichtend. Neben einer reinen cloudbasierten Installation gibt es auch den Weg, den die IT-Abteilungen sehr schätzen, die Sapience Plattform als On-Premises zu betreiben, d.h. als Installation im eigenen Rechenzentrum.

Cimetrix Sapience_Diagram
Sapience Architektur

Sapience setzt auf eine moderne skalierbare Architektur

Dabei geht die Plattform einen architektonisch fortschrittlichen Weg und lässt aus technischer Sicht keine Wünsche offen. Sapience besteht aus 3 Schichten, die nach oben gesehen die Daten immer weiter zusammenfassen und damit auswertbar machen:

  • Factory Equipment – Tools – Sensors: auf der Schicht der Datenerzeugung und Bereitstellung setzt Sapience auf eine Reihe von sogenannten Connectoren. Für unterschiedliche Protokolle werden eine Reihe von Standard-Connectoren bereitgestellt. Wie etwa SECS/GEM, MQTT, OPC UA, EDA CFX, um nur die wichtigsten zu nennen. Von einem Connector kann eine Instanz erstellt werden. Die Instanz wird mit einer Maschine in der Factory verbunden und liefert Livedaten an die Sapience Plattform.

    Cimetrix Sapience wird mit den wichtigsten Connectoren im industriellen Umfeld ausgeliefert. Sollte für eine Maschine, z.B. eine Legacy Maschine, die über ein älteres oder ein proprietäres Herstellerprotokoll angesprochen werden muss, ein eigener Connector notwendig sein, so kann dies ganz einfach ergänzt werden. Die Programmierung solcher Connectoren kann direkt mit C# erfolgen (die X-WORKS hat dafür das entsprechende Know-how).
  • Platform Solution: die Maschinendaten werden permanent von Maschinen abgegriffen und in die nächste Schicht die „Platform Solution“ weitergereicht. Diese Schicht bereitet die Daten auf und macht sie verwertbar. Die Connectoren liefern die Rohdaten, die hier strukturiert und auswertbar gemacht werden. Aus den Maschinendaten werden hier die Informationen abgeleitet, die dann in den nächsthöheren Schicht angezeigt werden können.

    Die Platform Solution stellt ein Ökosystem von APIs bereit, Hauptbestandteil ist ein REST API inkl. Swagger Anbindung. Auf dem API bauen die Anwendungen der nächsten Schicht auf.
  • Factory Operations: Mit den APIs und Daten aus der mittleren Schicht werden hier die Anwendungen erstellt und orchestriert. Dabei liefert Sapience ein komplettes Dashboard inkl. Auswertung und Charting bereits mit. Maschinen und Fabriken können damit modelliert und ausgewertet werden. Basis für die Daten auf der Operations-Ebene sind immer noch die Livedaten von den Connectoren.

    Mit Hilfe des Dashboards können Standorte komplett überwacht werden. Fehler, Alarme und Performancedaten werden dargestellt. Eigene Auswertungen und ganze Anwendungen können auf dieser Schicht aufgesetzt werden. 3rd Party Apps greifen auf die APIs der Platform Solution zu und liefern die Daten für die Apps. Die Möglichkeiten sind vielfältig – von automatisierten Prozessauswertungen – über Machine Learning – bis hin zu Apps fürs Smartphone.
    X-WORKS hat die notwendige Erfahrung zur Umsetzung von 3rd Party Apps, kontaktieren Sie uns einfach.
Cimetrix Sapience Dashboard
Cimetrix Sapience Dashboard

Cimetrix Sapience Use Cases

Welche konkreten Use Cases für den Einsatz der Sapience Plattform gibt es. Wir wollen an dieser Stelle 2 konkrete Fälle aufgreifen:

  • Interaktive und automatisierte Auswertung von R2R Coating Daten (Roll-to-Roll Coating Technology). Die Connectoren von Sapience liefern Rohdaten über einen CSV Connector von R2R Coating Maschinen. Die erzeugten Daten werden in der Plattform über die REST APIs bereitgestellt und in der X-WORKS R2R Coating App ausgewertet.
    Die App liefert automatisiert aus Einzelprozessen die erkannten Läufe und stellt die ermittelten Parameter grafisch dar.
X-WORKS 3rd Party Sapience App - R2R Coating
X-WORKS 3rd Party Sapience App – R2R Coating Analyse
  • Zur Unterstützung einer KI/ML-gesteuerten Smart-Bot-Lösung für die Halbleiterfertigung. Die Daten werden verwendet, um Smart-Bots zu steuern, eine Produktfamilie für maschinelles Lernen (ML) und künstliche Intelligenz (KI). Bei vielen globalen Halbleiter- und Elektronikfertiger ist die Umwandlung von Fertigungsstätten in „intelligente Fabriken“ im Gange. Ein Aspekt dieser Transformation, der übersehen und oft unterschätzt wird, ist die intelligente Erfassung der Terabytes an Daten, die von der großen Anzahl von Tools generiert werden. Bei möglicherweise Dutzenden verschiedener Ausrüstungslieferanten, die jeweils ein oder mehrere Werkzeuge in den Fertigungsablauf liefern, kann die Erstellung und Wartung von Datenerfassungsschnittstellen für einzigartige Ausrüstungen eine gewaltige Aufgabe für Fabrikmanager und Betreiber sein und die Ressourcen belasten.
    Die Integration der Cimetrix Sapience-Plattform für die Erfassung von Werkswerkzeugdaten hilft, Daten von den Geräten verschiedener Lieferanten zu erfassen, sodass die Ressourcen auf das Kerngeschäft konzentriert werden können.

Fazit

Mit der cloudbasierten erweiterbaren Sapience Plattform können Smart Factory Lösungen einfacher und schneller implementiert werden. Mit der Vielzahl an bereitgestellten Connectoren und dem modularen Dashboard ist die Umsetzung straightforward durchführbar. Als Unterbau wird eine moderne robuste Architektur verwendet und stellt die Basis für eine leichte Erweiterbarkeit dar. Mit 3rd Party Apps können die Anforderungen exakt auf die Bedürfnisse des jeweiligen Kunden abgestimmt werden.