Minería de flujos de datos para mantenimiento predictivo en entornos industriales

Abstract

RESUMEN: En los últimos años, la cuarta revolución industrial, también conocida como Industria 4.0, ha tomado una gran relevancia en el ámbito de la investigación. Esta nueva industria tiene como objetivo revolucionar la fabricación y producción gracias al uso de las nuevas tecnologías como la computación en la nube, la inteligencia artificial y los avances tecnológicos en la maquinaria de producción, que cada día está equipada con más sensores y con un hardware más potente. En el grupo de investigación ISTR se está desarrollando RAI4.0, una arquitectura de referencia apoyada en tecnologías Big Data para dar soporte a sistemas industriales de cuarta generación. Dentro de este proyecto se han implementado casos de uso relacionados con el procesado y almacenamiento de flujos de datos, sin embargo, no se han aplicado técnicas de análisis de datos ni inteligencia artificial, que son habilitadores clave de la I4.0. Por ello el objeto de este trabajo ha sido el desarrollo de un proceso de minería de datos sobre un flujo continuo de datos de carácter industrial. Para demostrar su aplicabilidad en la I4.0 se ha implementado un sistema de mantenimiento predictivo, para la supervisión de una bomba de agua que da suministro a un pueblo y se ha desplegado la solución en la nube de Amazon Web Services. De la experiencia extraída durante el desarrollo del proyecto se han identificado algunas dificultades que presenta el análisis de flujos de datos en entornos big data, así como señalado algunos retos pendientes dentro de este ámbito.

ABSTRACT: In recent years, the fourth industrial revolution, also known as Industry 4.0, has taken on great relevance in the field of research. This new industry aims to revolutionise manufacturing and production thanks to the use of new technologies such as cloud computing, artificial intelligence and technological advances in production machinery, which is in creasingly equipped with more sensors and more powerful hardware. The ISTR research group is developing RAI4.0, a reference architecture based on Big Data technologies to support fourth-generation industrial digital platforms. Different use cases related to the processing and storage of data streams have already been implemented in this project; however, none has been carried out using data analysis and artificial intelligence techniques, which are key enablers of I4.0. Therefore, the aim of this work has been the development of a data mining process on an industrial data stream. To demonstrate its applicability to I4.0, a predictive maintenance system has been implemented in order to monitor the behavior of a water pump. The solution has been deployed in the Amazon Web Services cloud. From the experience gained during the development of the project, some issues in analyzing data streams in big data environments have been identified, as well as some research challenges still opened in this field.