Werken aan iot en slimme geconnecteerde systemen, een getuigenis

Flanders Make barst bijna letterlijk uit zijn voegen. Het Vlaamse onderzoekcentrum groeit en bouwt momenteel in Kortrijk een derde cocreatiecentrum rond Industrie 4.0-productie uit. Hier gaan ingenieurs en onderzoekers aan de slag met nieuwe technologieën die bedrijven binnenloodsen in de vierde industriële revolutie. Apparaten en werkcellen laten samenwerken om betere beslissingen te nemen, dat is onze uitdaging.

Slimme geconnecteerde systemen

Een autonoom voertuig kan enkel in zijn eigen omgeving kijken, within its line of sight. Een voetganger die om de hoek oversteekt, zal hij pas zien wanneer hij in de buurt komt. Ik werk aan het connecteren van datahulpbronnen met die autonome wagen. Een ander voertuig of een statische camera kan de aankomende autonome wagen waarschuwen, maar de wagen moet de boodschappen ook begrijpen. Als iedereen gaat roepen: ‘We hebben iets gezien’, dan overladen we het netwerk. In dat geval zullen de boodschappen niet meer op tijd doorkomen. Om dit op te lossen, werk ik aan de communicatieprotocollen en bekijk ik de draadloze communicatie-infrastructuur.

Je bekijkt eerst hoe de verbindingen gaan lopen. Je test de karakteristieken van de draadloze communicatieprotocollen om zo een idee te krijgen wat en hoe je deze best gebruikt. Niet zelden krijgen we in een testset-up te maken met een aantal nieuwe aspecten waarmee we rekening moeten houden. Bijvoorbeeld welke access points moet je voorzien en wat als je geen bereik hebt? Je krijgt verschillen in netwerkconfiguraties, enzovoorts. Dat is onderzoek!

Industrieel iot

In een geconnecteerde productieomgeving kunnen de algoritmes in de cloud draaien. Het voordeel is dat we het productieproces kunnen optimaliseren. We lezen sensoren en bekijken hoe het proces loopt. Met algoritmes kunnen we fouten en obstakels in het proces onmiddellijk bijsturen. Je wilt ook voorspellingen doen. In een onderzoeksproject gebruiken we bijvoorbeeld de sterkte en de frequentie van trillingen om te voorspellen wanneer een lager gaat falen. Dezelfde principes gelden eigenlijk ook voor een autonoom voertuig. De wagen voorspelt ook wat het risiconiveau is van de omgeving op zijn rijpad. Hij kan dan zijn rijgedrag meteen aanpassen.

Technologie kan pas echt opkomen wanneer deze is gevalideerd in een industriële setting. Er wordt van alles beloofd en voorspeld over wat iiot voor de industriële wereld kan betekenen, maar bedrijven zitten met een probleem: hoe gaan we dit nu voor ons bedrijf uitvissen? Wat betekent dit voor mijn design en mijn assemblageproces?

We zijn momenteel de iiot-cloudinfrastructuur aan het uitbouwen voor Flanders Make. Mijn collega-onderzoekers focussen op intelligente algoritmes. De modellen moeten altijd worden getest. In de testfase praten de apparaten met de cloud. Daarvoor moet hun set van componenten (opslag, Matlab/Python-omgeving, ai-algoritmes, et cetera) eerst worden geconfigureerd in de cloud. Indien we niet een en dezelfde infrastructuur hebben, moet elk project een private cloud voor zichzelf opzetten, waarin elke ontwikkelaar gebruikt wat hij het best kent en goed kan. Dat verspilt veel kosten en tijd.

Ik bouw een platform waarop je die componenten steeds eenvoudig kunt activeren waar ontwikkelaars het anders zelf zouden moeten implementeren. Wij doen dit meteen in een representatieve omgeving zoals bedrijven die ook zouden gebruiken. Een eigen omgeving in de cloud opzetten is immers veel werk voor een bedrijf.

We starten dit jaar met vier interne labo’s en twee partner-labo’s bij de universiteiten die elk een project hebben aangegeven. Ik werk dus nauw samen met veel onderzoekers. Veel researchers werkten tot nog toe met lokale servers. Die staan in het lab bij wijze van spreken op vijf meter afstand van het apparaat. In een industriële setting worden de servers veelal gecentraliseerd in een datacenter. Dat bootsen we nu na waardoor je een industrieel relevant platform krijgt.

Uitdagende datastromen

De cloud heeft ‘oneindige’ rekenkracht en opslagcapaciteit. De communicatie-infrastructuur tussen de cloud en de apparaten is daarentegen niet altijd even robuust en heeft geen oneindige capaciteit. Bij geconnecteerde fabrieken met robots en werkcellen die met elkaar en de cloud praten, wil je daarom de datastromen gaan beperken. Er is immers nog steeds een niet-robuuste connectie met de cloud. Met edge computing willen we bijvoorbeeld de datastroom gaan beperken en cloudfunctionaliteiten zoals een digital twin dichter bij het lokale netwerk brengen. Met het nieuwe 5g-netwerk zien we deze communicatie hopelijk wel verbeteren. Daarover zullen ook nog wel onderzoeksprojecten volgen.

Werken in een onderzoeksomgeving geeft als voordeel dat je sneller kunt overschakelen naar het volgende onderwerp. Wij kunnen stoppen op een lager trl-niveau (technology readiness level) dan in de industrie. Als het functioneel gezien werkt, is het aan de industrie zelf om het verder tot in de puntjes uit te werken.

Herbruikbare data

Behalve naar het communicatie-aspect van data moeten we ook kijken naar de functionele eigenschappen van data. We voegen in het platform semantiek toe, zodat de data herbruikbaar kunnen zijn. Indien we niet kijken naar de betekenis van de data, zijn we gigabytes en terabytes aan het genereren die enkel bruikbaar zijn binnen één project. Wanneer we één overkoepelende structuur kunnen aanhouden, zullen deze data herbruikbaar zijn voor iedereen binnen Flanders Make en voor de industriële partners.

Voor mij is dit werk heel interessant omdat er veel nieuwe technologieën zijn waar ik nu mee in aanraking kom (artificial intelligence, robotica, digital twins, augmented reality) en zo leer ik heel veel bij. In een onderzoekscentrum zit je op de eerste rij van nieuwe ontwikkelingen. Ik kijk uit naar wat er nog komt.