В этой архитектуре описывается, как разрабатывать, развертывать и эксплуатировать модели искусственного интеллекта в заводских условиях с помощью Siemens Industrial Edge. AI Suite предоставляет инфраструктуру для подключения оборудования, сбора производственных данных, выполнения логических выводов ИИ на периферийных устройствах и управления решениями искусственного интеллекта на нескольких объектах.
Необходимым условием является наличие модели искусственного интеллекта, готовой к использованию Siemens Industrial AI Suite. Это позволит пользователям свободно выбирать рабочий процесс MLOps по своему усмотрению или расширять его, внедряя модели искусственного интеллекта в цех.
Siemens AI SDK позволяет упаковывать существующие модели искусственного интеллекта в артефакт времени выполнения, который можно запускать в автономном режиме на производственных устройствах, а также определять интерфейсы обмена данными с другими системами из облачных или локальных сред. AI Asset Manager выступает в качестве операционного центра для распространения, развертывания и мониторинга моделей. Сервер AI Inference Server выполняет модели локально на периферийном устройстве рядом с машиной.
Подключайте производственное оборудование, не зависящее от производителя, к Industrial Edge с помощью предварительно сконфигурированных разъемов.
Запускайте искусственный интеллект и промышленные приложения на Industrial Edge, независимо от сценария использования — машинного зрения, временных рядов или пакетного анализа данных.
AI Asset Manager, работающий на виртуальном устройстве Industrial Edge и выполняющий функции единого окна для всех мероприятий, связанных с искусственным интеллектом. Управление, распространение и эксплуатация решений искусственного интеллекта.
Разрабатывайте, проверяйте и упаковывайте модели искусственного интеллекта с помощью Siemens AI SDK в облачных или локальных средах.
Для большинства производителей препятствием на пути масштабирования ИИ является не качество моделей, а инфраструктура, необходимая для запуска этих моделей на производственном оборудовании и обеспечения их надежной работы на многих объектах. Каждая машина, линия или предприятие создают новые проблемы интеграции, а разрыв между средами обработки данных и системами автоматизации в большинстве организаций не является естественным мостом.
AI Suite устраняет этот барьер, предоставляя полную многоуровневую инфраструктуру, специально созданную для промышленных операций искусственного интеллекта. Устройства Industrial Edge подключаются к оборудованию любого поставщика и используют искусственный интеллект локально, не требуя подключения к облаку для принятия решений в реальном времени. AI Asset Manager предоставляет единую точку управления развертыванием моделей, управлением версиями и мониторингом на любом количестве устройств. Siemens AI SDK позволяет специалистам по обработке данных упаковывать и проверять модели в выбранной ими среде — AWS, Azure или локальной среде — и упаковывать их в артефакты, которые AI Asset Manager может распространять среди автопарка.
В результате получился воспроизводимый и масштабируемый путь от необработанных производственных данных до внедренного искусственного интеллекта, построенный на основе открытых стандартов и управляемый инженерами по автоматизации, не обладающими глубокими знаниями в области MLOPS.
Устройства Industrial Edge расположены прямо в цехе и подключаются к ПЛК, приводам, роботам, камерам и любому другому оборудованию автоматизации с помощью предварительно сконфигурированных разъемов для PROFINET, S7, OPC UA, Ethernet/IP, Modbus TCP и других. Поскольку библиотека коннекторов охватывает оборудование любого поставщика, эта архитектура также подходит для устаревших сред без необходимости замены оборудования.
Набор локальных приложений работает на периферийном устройстве вместе с разъемами:
случаях
Databus, основанный на MQTT, соединяет эти приложения друг с другом на устройстве и обеспечивает основу для публикации и подписки для передачи результатов логических выводов, показаний датчиков и событий до заводского уровня. Данные машинного зрения между разъемом машинного зрения и сервером логических выводов передаются с помощью ZMQ для обработки больших высокочастотных полезных нагрузок.
AI Asset Manager работает на виртуальном устройстве Industrial Edge на заводском уровне и выступает в качестве единого центра для всех мероприятий, связанных с искусственным интеллектом, в цехе. Она находится между вышеуказанной средой разработки и периферийными устройствами, расположенными ниже, и координирует полный жизненный цикл решений искусственного интеллекта.
Задача AI Asset Manager заключается в получении упакованных моделей искусственного интеллекта из среды разработки, их развертывании на нужных экземплярах сервера AI Inference Server во всем парке и сборе метрик производительности моделей и активности логических выводов. Оно управляет версиями решений искусственного интеллекта, отслеживает состояние развертывания на уровне устройств и предоставляет операционный интерфейс, с помощью которого команды автоматизации управляют искусственным интеллектом без необходимости взаимодействия с наборами инструментов разработки.
Используйте AI Asset Manager для следующих целей:
AI Asset Manager не является инструментом разработки. Она не обучает модели, не проверяет наборы данных и не управляет инфраструктурой разработки. Эти обязанности относятся к рабочему процессу mLOPS в облачной или локальной среде разработки. AI SDK упаковывает модель искусственного интеллекта и передает готовые к развертыванию артефакты на уровне архитектуры заводского уровня, где область действия AI Asset Manager начинается [AN1] и заканчивается, когда операционные метрики возвращаются в цикл разработки.
Industrial Edge Management (Virtual, Pro или Cloud) охватывает более широкий уровень управления устройствами: развертывание приложений, обновление микропрограммного обеспечения и конфигурации, мониторинг состояния устройства и управление Industrial Edge Hub как глобальным репозиторием приложений. Он работает вместе с AI Asset Manager, а не заменяет его: Edge Management отвечает за платформу; AI Asset Manager отвечает за решения искусственного интеллекта, работающие на этой платформе.
Разработка модели происходит в облачных или локальных средах с использованием Siemens AI SDK. Конвейер на этом уровне охватывает весь жизненный цикл разработки до того, как модели поступят на завод.
AI SDK предоставляет специалистам по обработке и анализу данных инструменты для упаковки и проверки моделей искусственного интеллекта в выбранной ими среде. Это библиотека python, которая предоставляет методы для определения интерфейсов данных для моделей искусственного интеллекта с другими системами (например, автоматизация), определения требований к среде выполнения и упаковки модели искусственного интеллекта вместе с бизнес-логикой в артефакт, который можно выполнять полностью в автономном режиме в цеху.
Используйте AI SDK для:
После упаковки модели извлекаются AI Asset Manager и распределяются по автопарку. Обновленные модели, разработанные на основе новых производственных данных, следуют тому же пути, закрывая цикл разработки и развертывания.
В реалистичном развертывании используются все три уровня в сочетании, поскольку они решают разные проблемы. Рассмотрите возможность внедрения системы визуального контроля качества на сборочной линии электроники:
Подключен к системам управления качеством или панелям управления операторами
Без сервера логических выводов AI для получения логических выводов требуется подключение к облаку, а задержки, несовместимые с проверкой скорости передачи данных, не говоря уже о затратах, связанных с каждой транзакцией данных, являются несовместимыми с проверкой скорости передачи данных. Без AI Asset Manager развертывание обновленной модели на пятидесяти станциях на трех объектах потребовало бы 50 операций, выполняемых вручную. Без сборщика данных Vision и структурированного конвейера данных данные Training не отражают реальных производственных условий, а качество модели со временем ухудшается. AI SDK позволяет организовать воспроизводимую доставку, стандартизируя доставляемый артефакт независимо от используемой модели искусственного интеллекта.
Industrial Edge подключается к оборудованию любого поставщика средств автоматизации по стандартным протоколам. Работает в заброшенных средах без замены оборудования или привязки к одному поставщику.
AI SDK подходит для рабочих процессов обработки и анализа данных; AI Asset Manager отвечает за развертывание в цехах. Инженеры развертывают решения без опыта работы с MLOPS; специалисты по обработке данных разрабатывают решения без инфраструктуры автоматизации обучения.
Выполнение логических выводов локально на периферийном устройстве исключает использование облачных технологий для принятия решений, чувствительных к задержкам. Обнаружение дефектов, маркировка аномалий и мониторинг параметров происходят на станке.
Vision Data Collector и Industrial Information Hub собирают последовательно структурированные данные из реальных производственных условий. Модели основаны на реальности цеха, а не на синтетических или лабораторных данных.
Одна и та же архитектура управляет одной инспекционной станцией или сотнями объектов. Централизованное управление с помощью AI Asset Manager и Industrial Edge Management превращает масштабирование в вопрос конфигурации, а не реинжиниринга
• Сервер логических выводов AI для выполнения моделей на устройстве в различных сценариях использования машинного зрения, временных рядов и пакетного вывода
• Vision Data Collector для сбора изображений и метаданных с камер и систем машинного зрения
• AI Asset Manager: распространение моделей, координация развертывания, управление версиями, метрики логических выводов и операционный мониторинг по всему парку
• (S) FTP-сервер: промежуточное хранение изображений и метаданных между периферией и ИТ-уровнем
• Siemens AI SDK для упаковки, проверки и доставки моделей (AWS, Azure, локально)
• Зона посадки данных для структурированного приема производственных данных
• Упакованные артефакты моделей для распространения через AI Asset Manager