Predictive Maintenance per le aziende del nord-est con Azure e IoT

CLOUD
CONFERENCE
ITALIA
2016
PREDICTIVE MAINTENANCE PER
L'AZIENDA DEL NORD EST CON AZURE E IOT
Marco Parenzan

e
#cloudconferenceitalia
SPONSOR

e
CHI SONO
Marco Parenzan – Cloud Academy/1nn0va
marco.parenzan@1nn0va.it
Twitter: @marco_parenzan
Azure MVP 2016

e
DI COSAPARLIAMO?
+
=

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DI COSAPARLIAMO?

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CONTESTO E SCENARIO

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Contesto
 Azienda di Produzione Industriale
 10-50M EURO
 Presenza world-wide
 Mercato Pro
 Più sensibili al servizi
 E poi discutiamo del privato
 Su commessa
 Assorbe I costi iniziali
 E poi discutiamo della serie
10M€

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Industial Stainless Steel Kitchen Applications

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Scenario: resistor performance loss
 Reference temperature is no more reachable
 Example
 fry-top: 400°C 300°C
 human cannot verify the temperature
 Mechanical thermostat shows only reference temperature, not current temperature
 Effects
 Longer cooking
 “Bad” cooking
 Customer impact
 Prelude to break

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Scenario: resistor break
 Typically after a loose of performances, resistor elements break (days/weeks)
 Effects
 Appliance break
 Kitchen mainly slow down (few cooking appliances)
 Kitched typically don’t stop | Many elements in cooking blocks can supply loss of other
elements
 Long time in assistance (no SLA discussed)
 Stop can vary from hours to days
 Final customer impact/reputation

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Required solution
 Telemetry in industrial cooking plants
 Intelligent appliances that sends status/operational data
 Collect data world wide
 Group by
 Appliances
 Temperature range
 Daily/Seasonal data
 Kitchen/Plant
 Apply data analysis algorithms
 Final analysis (analyze costs)
 Forecast analysis (prevent uncontrolled failures, manage “planned” failures)

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Proposizione
 Assolvere ad una esigenza «immediata»
 Manutenzione predittiva
 Manutenzione preventiva
 Abbattere i costi della manutenzione
 Assolvere ad una esigenza «a lungo termine»
 Offrire nuovi servizi alle aziende
 Permettettere alle aziende di offrire nuovi servizi
 Nuovo modello di business (CAPEXOPEX)

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Industria 4.0
http://www.slideshare.net/alexcurti/piano-industria-40-68702177

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Benefici attesi dall’ Industria 4.0

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Tecnologie abilitanti Industria 4.0

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Embedded
 È la tecnologia che rende intelligente un elemento prodotto
 Permette di creare azione ed interazione LOCALE
 Usa microprocessori o microcontrollori
 Microcrontrollori: I/O oriented, Atmel ATmeg328, ESP8266
 I/O, realtime
 GPIO (5V, 3,3V)
 Microprocessori: ARM Cortex, Intel Quark, Intel Atom
 Gateway
 Elementi tecnologici di riferimento
 Consumo energetico
 Si parla spesso di SOC: System On Chip
 Integrazione cost effective
 Può essere realtime

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I progetti Embedded IoT sono complessi
•conoscenze
Incompatibile con
la infrastruttura
corrente
•conoscenze
Time consuming da
avviare
•Infrastruttura complessa
•Procedure
Difficile da
mantenere
•Costi
•Infrastruttura complessa
Difficile da scalare

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Makers
 Board con microcontrolloreArduino
 Board con microprocessoreRaspberry
 Prototipazione
 Verifichiamo che l’idea funzioni
 Focus on:
 Programming, Connecting
 …non sull’elettronica…
 Non industrial-grade
 Hanno cambiato il modo di interagire con il mondo embedded
 Queste schede sono «naturalmente» connesse a Internet
 Implementano sempre uno stack TCP/IP o almeno una connessione esterna evoluta (USB)

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Boards for makers
Arduino
Raspberry

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Industrial-grade Makers
Arduino
Raspberry
Olimex
Toradex

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Windows 10 IoT Core
 Microsoft ha una storia nel mondo embedded
 Windows CE
 È una versione/subset di Windows 10
 Condivide la stessa base di codice
 Portabile su Intel x86/x64 e ARM (gira sulla
Raspberry PI 2/3)
 Pro
 Condivide l’application model (Universal Windows
Platform)
 .NET Core per ARM in arrivo
 Cons
 Non è ancora chiara la strategia di supporto
(equivalente a Windows CE)
 «Lento» lo startup
 No realtime
Comunque anche Windows 10 può avere delle cose da dire...

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Linguaggi e ambienti
 Linguaggi
 C e Processing per Arduino
 Linux
 E un po’ Windows
 C, JavaScript/Node.js, Python, C#
 .NET Core
 Ambienti
 Visual Studio
 On line prototyping

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Internet of Things
 Embedded genera dati
 Dati vengono inviati attraverso Internet
 I dati solo archiviati non sono Internet of Things
 Se non ci facciamo niente, non servono a niente
 Questo per evitare che oramai qualsiasi cosa sia IoT
 I dati vengono Archivati, Elaborati, Presentati, Generano feedback

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Non solo Raspberry…Hololens
http://arstechnica.com/gadgets/2015/01/hands-on-with-hololens-making-the-virtual-real/

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Non solo Raspberry…Industruino

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Energy Management��Vertical Cloud
MA DI CHI SONO I DATI?

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AZURE E IL CLOUD

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Azure
 Infrastruttura pubblica
 Global presence (36 datacenter)
 Multitenant
 Self Service
 Pay as you Use
 CAPEX  OPEX
 Certificazioni
 Trust

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Adopting Azure – alcuni fatti
 1 su 3 macchine in Azure sono Linux
 Linux devs sono più affini dei Windows devs
 Internet Company vs. Enterprise
 60%+ soluzioni Cloud sono IaaS
 Cloud != Hosting Tradizionale
 Hosting TradizionaleVM
 CloudVM, Virtual Network, Storage
 PaaS where possible, IaaS if needed

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Via da On Premise
 Mi basta un server
 Quanto mi costa…
 Senza pensare a
 Disponibilità
 Certificazioni

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Via da IaaSPaaS
 Paragone con IaaS
 Focus su cosa si consuma del servizio
 Entità misurabili del NOSTRO servizio

e
Azure IoT
 È la strategia Microsoft con Azure per la realizzazione e la gestione dei progetti
IoT
 È un insieme di
 Patterns
 Servizi
 Best practices
 https://catalog.azureiotsuite.com/

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Azure IoT
 È la strategia Microsoft con Azure per la realizzazione e la gestione dei progetti
IoT
 È un insieme di
 Patterns
 Servizi
 Best practices

e
Azure IoT Suite for Remote Monitoring

e
Azure IoT Suite for Predictive Maintenance

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Azure IoT Hub
 È un servizio di Gestione e comunicazione dei device
 Qualunque device, non solo Windows 10 IoT Core
 Lavorare con piattaforme note e protocolli standard
 HTTPS, MQTT, AMQP
 Stabilire una comunicazione bi-direzionale con i dispositivi IoT
 Eventi (DeviceHub)
 Comandi (HubDevice)
 Gestisce l’autenticazione per device

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Funzionalità di Azure IoT Hub

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Function Apps (a.k.a. Azure Functions)
 Serverless proposition
 Dynamic AppServicePlan
 Supporta .NET Core e Node.js
 script based (.csx)
 Stesso «modello» di ASP.NET Core: scripting+ core in package NuGet
 Basato sui WebJobs (task runner)
 Trigger based
 Http Trigger (request, response)
 Http Trigger (webhook)
 Db Trigger
 Storage Trigger
 Queue Trigger
 Supporto per la command line
 Backend generico per funzioni accessibili da server e da client

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Azure DocumentDb
 HyperscaleHighly ingestionScale on write
 SSD based
 Geo replica readonly nativa, automatica, configurabile
 Database documentale basato su Json
 No-validazione dello schema (genericamente detto non strutturato)
 Embedding di relazioni one-to-some
 Developer-oriented
 No impedance mismatch (ORM)
 Container
 Elemento di partizionamento
 Elemento di scalabilità
 Elemento di throttling
 Elemento di costo
 RURequest Unit («moneta» che media il costo di CPU, Memoria e IOPS)
 https://www.documentdb.com/capacityplanner
 Si interroga in un linguaggio simil-SQL
 Supporta Stored Procedures/Triggers/User Functions in JavaScript
 Per chi ha esperienza di Mongo, ha una API nativa per migrare progetti Mongo
 Si usa per tutto lo storage generico che non sia strettamente relazionale (one-to-many o many-to-
many) e non sia meno conveniente di altri storage

e
CONCLUSIONI

e
Conclusioni
 Nuovi Servizi
 Scuola
 Simulatori di hardware
 Mercato di Serie
 Tendenze Hardware
 Mercato Privato

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Nuovi servizi
 SLA
 99.99%
 Planned maintenance
 Migliore gestione della forza lavoro distribuita
 Pay per use
 50K CAPEX1K/month OPEX

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Scuola
 Competenze informatiche
 Scuole post-diplomaLaurea Professionalizzante
 Pro
 Addictive (stesso effetto del Mobile Development)
 Cons
 Manca il contatto ScuolaAzienda

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Sperimentazione Hardware
 Microsoft starter kits
 https://azure.microsoft.com/en-us/develop/iot/starter-kits/
 Simulatori
 Raspberry Pi web emulator
 https://www.raspberrypi.org/blog/sense-hat-emulator/
 Raspberry Pi emulator on the desktop (using QEMU)
 https://blogs.msdn.microsoft.com/iliast/2016/11/10/how-to-emulate-raspberry-pi/
 Arduino web emulator
 www.circuits.io
 Catalogs
 https://catalog.azureiotsuite.com/

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Mercato di Serie
 Ingegnerizzazione hardware
 Siti on line per
 progettazione
 Prototipazione/campionatura
 Serie

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GRAZIE!
Marco Parenzan – Cloud Academy/1nn0va
marco.parenzan@1nn0va.it
Twitter: @marco_parenzan
Azure MVP 2016

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