INDUSTRIA 5.0: LLM & Digital Twin 

Introduzione

ALPHA SI si occupa da diversi anni di software per l’industria manifatturiera, in particolare sistemi di supervisione e HMI per linee e macchine di produzione.

Sfruttando le nostre competenze su agenti e modelli AI “on-premise”, abbiamo cercato di ripensare i nostri sistemi in ottica Industria 5.0 sperimentando l’utilizzo di agenti AI, modelli LLM locali e modelli 3D come Digital Twin.

Software di supervisione per impianti industriali

Come base della sperimentazione abbiamo utilizzato il nostro software di supervisione per linee di produzione. I sistemi di supervisione sono applicativi che monitorano il funzionamento di un impianto industriale e consentono di configurare i suoi parametri di funzionamento. Nell’automazione industriali tali sistemi possono essere più o meno complessi ma, in generale, presentano le seguenti funzionalità comuni:

  • Gestione parametri di processo sulla base della tipologia di produzione da eseguire (ricette di produzione)
  • Tracciabilità dei dati di produzione (produzione completata o in corso, scarti di produzione e output del processo)
  • Registro ed analisi anomalie dell’impianto (allarmi, causali di scarto, etc)
  • Integrazione con le componenti dell’impianto (PLC, HMI, etc)
  • Integrazione con sistemi di terze parti (MES, ERP, etc)

Tabella dei Contenuti

Assistente AI

Il primo add-on realizzato è un assistente virtuale per la base documentale dell’impianto. Consente di caricare tutta la documentazione disponibile per la linea (manuali, immagini, schemi, etc) ed interrogarla con richieste in linguaggio naturale. L’assistente è stato poi collegato al database del sistema di supervisione per poter accedere anche a queste informazioni generando in autonomia le query SQL.

La combinazione delle due sorgenti dati ha permesso di ottenere un assistente in grado di fornire ed utilizzare anche le informazioni “fresche” presenti nel database per generare le risposte alle richieste dell’utente.

Questa funzione è risultata molto potente perché quello che normalmente richiedeva all’utente di navigare tra pagine e form dell’applicativo di supervisione può ora essere ottenuto in modo molto più semplice con una richiesta diretta in linguaggio naturare.

Dal nostro punto di vista questa rappresenta un nuovo modo di interagire con i sistemi che sicuramente nei prossimi anni potrà diventare un nuovo modo di approcciare l’interfaccia uomo-macchina.

Agenti AI

Sfruttando le funzioni dell’assistente AI abbiamo successivamente realizzato un’interfaccia per creare agenti AI autonomi che svolgono i compiti descritti dall’utente in linguaggio naturale (per il momento solo azioni di interrogazione che non possono avere effetti sul sistema).

In pratica gli agenti AI sono elementi configurabili che consentono di automatizzare verifiche sul funzionamento dell’impianto. È possibile creare agenti che periodicamente analizzano dei dati e generano report o segnalazioni.

Queste funzioni sono molto utili per automatizzare compiti di monitoraggio che spesso, manualmente, non vengono regolarmente eseguiti. Tramite gli agenti è possibile eseguire queste attività regolarmente e riportare al personale solo gli esiti dell’attività (eventualmente limitandolo agli esiti che richiedono attenzione).

I casi d’uso possono essere i più svariati:

  • Monitoraggio efficienza dell’impianto (contatori di produzione, scarti, OEE, etc)
  • Analisi trend su misure/test che riportano grandezze fisiche
  • Analisi allarmi o log
  • …e molto altro

3D Digital Twin

L’ultimo “add-on” realizzato è stato pensato per migliorare l’esperienza dell’utente del sistema utilizzando una rappresentazione 3D fedele dell’impianto su cui riportare informazioni utili.

Il modulo 3D Digital Twin permette di caricare il modello 3D dell’impianto (eventualmente diviso in parti, es. singole stazioni) e configurare la localizzazione di componenti per facilitare le attività di operatori e manutentori.

La configurazione è personalizzabile e può essere utilizzata per fini diversi:

  • Localizzazione comandi manuali (utile per movimentare manualmente gli attuatori della macchina, vedendo chiaramente le parti che si vanno a comandare)
  • Localizzazione elementi coinvolti in un allarme per aiutare nell’identificazione del problema
  • Supporto per la determinazione dei pezzi di ricambio coinvolti in un guasto

 

L’interfaccia imposta automaticamente la vista ottimale per visualizzare le componenti selezionate applicando zoom, rotazione, trasparenze ed evidenziazioni cromatiche. L’utente può inoltre nascondere parti e gruppi interi selezionandoli dall’albero dei componenti (es. nascondere tutte le protezioni esterne per visualizzare meglio l’interno della macchina).

Il Viewer3D può essere attivato sul supervisore web (quindi accessibile dal browser) o direttamente sul software HMI dei pannelli operatori (per una consultazione diretta sulla macchina). Può inoltre essere integrato con l’assistente AI per aggiungere informazioni utili estratte dalla documentazione tecnica (es. per fornire informazioni testuali su un allarme).

Conclusioni

I risultati ottenuti con le nuove funzionalità sono sicuramente molto promettenti. Lavorando quotidianamente su questi impianti è evidente quanto sia importante la disponibilità di strumenti che aiutino gli utenti (operatori, manutentori, responsabili qualità, system integrator, etc) nel garantire l’ottimale funzionamento dell’impianto.

Molto spesso, ad esempio a causa di turn-over del personale o eventi straordinari che non si è “abituati” a gestire, un problema si trasforma in fermi impianto molto lunghi con gravi ripercussioni sulla produttività.

Se sei interessato a soluzioni come questa per i tuoi impianti contattaci!