Achtergrond
Toast opent ogen voor remote services in mechatronica
2 maart 2007
Monitoring op afstand kan van grote waarde zijn voor machinebouwers. In het Toast-project bundelden de TU Eindhoven, Océ, Assembléon, Sioux en Tass hun krachten om inzicht te krijgen in de belangrijke aspecten van een remote-serviceoplossing voor mechatronische systemen. Gertjan Schouten van Tass presenteert de resultaten.
Het monitoren, diagnosticeren, updaten en onderhouden van apparaten op afstand speelt een steeds grotere rol in de mechatronica-industrie. De globalisering stelt machinebouwers in staat om hetzelfde product over de hele wereld te verkopen, maar betekent tegelijk ook dat ze wereldwijd service moeten leveren. Voor kleinere bedrijven is het vaak onmogelijk om per land of regio een speciaal servicecentrum in te richten. De opmars van (breedband)internet en mobiele telefonie heeft echter geleid tot een goede en betaalbare infrastructuur om producten op afstand in de gaten te houden.
Remote services zijn uiteindelijk ook kostenbesparend. In eerste instantie zullen bedrijven weliswaar dieper in de buidel moeten tasten, omdat ze extra functionaliteit moeten inbouwen. Voor de klant biedt die geen (zichtbare) toegevoegde waarde, waardoor die er niet voor zal willen betalen. Op het moment dat er echter genoeg producten in het veld staan, betaalt de investering zich terug: servicemonteurs kunnen eenvoudige problemen op afstand oplossen waardoor ze minder hoeven te reizen en als ze op pad gaan, weten ze vaak van tevoren al wat er mis is en kunnen ze direct de juiste onderdelen meenemen.
Om inzicht te krijgen in de belangrijke aspecten voor een remote-serviceoplossing hebben vijf partijen hun krachten gebundeld in het Toast E-Maintenance-pilotproject (zie kader). Als casestudy hebben we de pick-and-placemachines gebruikt van Assembléon. De informatie over de betrouwbaarheid en efficiëntie van deze producten wordt nu voor het grootste deel nog handmatig verkregen: een operator ter plekke haalt de logdata van een machine en e-mailt deze naar Assembléon of een medewerker bij Assembléon logt remote in op een apparaat bij de klant en haalt de bestanden direct op.
Uitgangspunt bij het project waren de vragen die bij Assembléon leefden over het gebruik van de logdata voor service op afstand. Bevatten de gegevens genoeg informatie om de gevraagde machinekarakteristieken boven water te krijgen? Hoe kunnen we het data-acquisitieproces zo automatisch mogelijk laten verlopen? Hoe kunnen we het gegevenstransport minimaliseren? En hoe kunnen we een generieke oplossing krijgen, waarmee al onze toekomstige vragen eenvoudig zijn te beantwoorden?
Webserver
Eerst hebben we een analyse uitgevoerd van de gebruikerseisen om te achterhalen welke informatie Assembléon uit de logdata moest halen. Voor de klantondersteuning en de serviceafdeling was de belangrijkste requirement het monitoren van key performance indicators (KPI), zoals mean time between failure (MTBF) en parts per million (PPM). De softwareontwikkelaars wilden foutoorzaken kunnen achterhalen en bijbehorende statistische analyses kunnen doen, zoals Pareto.
Uit het onderzoek kwam naar voren dat de logbestanden genoeg informatie bevatten om de MTBF en de meeste foutoorzaken te kunnen vinden. Tevens bleek het mogelijk om aan te geven welke gegevens nog ontbreken, zodat deze kunnen worden toegevoegd. De PPM-waardes zijn niet via de logdata beschikbaar; daarvoor zijn query’s nodig op de interne database van de machine.
Om de klantondersteuning en softwareontwikkelafdeling zoveel mogelijk zoek- en sorteerwerk te besparen, hebben we vervolgens een analysetool ontwikkeld. Dit gereedschap identificeert en categoriseert de fouten automatisch en geeft zo snel inzicht in de meest voorkomende (typen van) problemen. Binnen Tass hebben we het verder uitontwikkeld tot een diagnosetool, waarmee de logdata niet alleen achteraf zijn te analyseren maar ook de huidige status van de machines is op te vragen. Bovendien is het mogelijk om realtime acties op afstand te ondernemen. Uit veiligheidsoverwegingen beïnvloeden deze de werking van de machine natuurlijk niet.
De architectuur van het diagnosegereedschap hebben we opgezet rond een webserver die in verbinding staat met de machines bij de klanten en waar de apparaten realtime hun statusdata naartoe sturen. De supportafdeling kan de webserver benaderen met een standaard browser, zodat iemand met de juiste toegangsrechten vanaf elke plek de machines kan monitoren. De applicatie is eenvoudig te configureren om de data van de verschillende apparaten volledig automatisch binnen te halen.
De webserver is gebaseerd op een combinatie van Apache, MySQL en PHP (AMP). Met behulp van Dynamisch HTML (HTML + Cascading Style Sheets + Javascript) hebben we het Model–View–Controller-paradigma gerealiseerd. Daarnaast maken we gebruik van Ajax (Asynchronous Javascript and XML) om het datatransport te beperken en de applicatie in de browser vloeiender te laten lopen.
Generiek
Het oversturen van de webpagina’s vormt een relatief kleine belasting van de verbinding tussen machines en clients. Het leeuwendeel van het verkeer komt voor rekening van de logdata. Als het aantal verbonden apparaten toeneemt, kan de benodigde bandbreedte om alle gegevens bij Assembléon te krijgen een knelpunt worden. In de huidige pilotopzet van Toast is dat nog geen probleem, maar voor een commerciële roll-out is dit een aandachtspunt.
Een efficiënte manier om het transport te verminderen, is de logdata filteren op de machine voordat ze naar de server gaan. Het apparaat stuurt dan alleen de gegevens die nodig zijn voor de analyse. Een stap verder zouden we zelfs die analyse op de machines kunnen doen en alleen de resultaten overzenden. Deze oplossing vergt echter veel kennis van het gebruik van de data en extra resources op de systemen zelf. Meestal moeten de ‘ruwe’ gegevens ook nog beschikbaar blijven ter verificatie van de analyse of als nader onderzoek nodig is dat niet op de machine wordt uitgevoerd. Bij Assembléon hebben we voor een middenweg gekozen: alle (log)data die nodig zijn voor het berekenen van de MTBF slaan we op in een geoptimaliseerd datatype op de machine en alleen deze gegevens sturen we over voor analyse bij Assembléon.
Binnen Toast was het niet mogelijk om een ‘generieke oplossing’ te ontwikkelen. Door de te korte projectduur konden we onvoldoende praktijkervaring opdoen met specifieke scenario’s om genoeg inzicht te krijgen in de aspecten die ‘generiek’ zijn voor het probleemdomein. Het iteratieve proces waarmee Assembléon iedere paar maanden een nieuwe softwareversie vrijgeeft, werkt prima om enkele nieuwe features en bugfixes in te voeren. Een compleet herontwerp van het logmechanisme doorvoeren, is echter een ingewikkelde klus.
Aangezien het meten van de klantperceptie een belangrijk onderdeel is van de pilot, willen we ook niet te lang wachten met het uitrollen van een remote-serviceoplossing. Daarom hebben we ervoor gekozen om in de eerstvolgende release alleen de MTBF-functionaliteit te integreren en daar ervaring mee op te doen. Wel hebben we al deels rekening gehouden met een generieke datastructuur voor de logdata in XML.
Serviceparadox
De invoering van remote services staat of valt bij het vermogen van een organisatie om zich aan te passen aan de nieuwe vorm van dienstverlening. Het werk van de serviceafdeling verandert zo ingrijpend dat er een ander type (en vaak minder) personeel nodig is: problemen bij de klant zijn nu vaak al op afstand op te lossen zonder dat er een servicemonteur aan te pas komt. En doordat de supportengineer kan ‘meekijken’ met de klant, kan die zelf aan de slag met aanwijzingen via de telefoon of het computerscherm. De grote winst voor de OEM zit in de lagere reis- en arbeidsuitgaven.
De kostenbesparing volgt echter pas na een grote investering die de serviceafdeling meestal niet zelf kan doen; de hele organisatie is erbij betrokken. Om iedereen mee te krijgen, zijn succesverhalen geboden die de managers ervan overtuigen dat de investeringen nodig en rendabel zijn en die hen stimuleren om meer servicegericht te denken.
Ten slotte moet de ‘serviceparadox’ nog uit de wereld: ‘Kostenreducties door de introductie van remote services zijn wel aangetoond, maar de extra ICT-investeringen moet de OEM betalen uit minder serviceopbrengsten.’ De crux is dat de servicekosten ook aanzienlijk dalen, waardoor de winst uit de diensten zelf kan toenemen. Klanten zijn best bereid om evenveel (of zelfs meer) te betalen voor de remote-serviceoplossing als deze (door de snellere respons) hun downtime verlaagt en/of hun productiviteit verhoogt.
Overstag
Het Toast-project heeft ons inzicht gegeven in technische aspecten als betrouwbaarheid, beschikbaarheid en veiligheid van de internetverbinding. Daarbij hebben we geleerd dat over het algemeen niet de technologie maar de acceptatie van de organisatie het grootste probleem is bij de implementatie van remote services. Een geleidelijke invoering blijkt daarom de meeste voordelen te bieden.
Ook heeft Toast het draagvlak voor monitoring op afstand verbreed, zowel bij OEM’s als bij hun klanten. Voor machinebouwers blijkt het invoeren van remote services, inclusief infrastructuur en hulpmiddelen, een aantoonbare bijdrage te leveren aan de kwaliteit en snelheid van de dienstverlening. Uiteindelijk zal het leiden tot een verlaging van de servicekosten en daarmee tot betere businessresultaten. Enkele grote ondernemingen zijn reeds overstag.
Voor klanten levert remote machinemonitoring een betrouwbaarheidswinst op. Daarnaast kunnen ze met de verzamelde data geheel nieuwe services aanbieden. Zo is het mogelijk om adviezen te geven over een betere of efficiëntere inzet van apparaten door de analyseresultaten te vergelijken met die van andere gebruikers. De eerste reacties van de klanten zijn dan ook positief.
Gertjan Schouten (gertjan.schouten@philips.com) is senior softwarearchitect bij Tass Software Professionals (www.tass.philips.com). Hij heeft ruim tien jaar werkervaring met services in embedded software op het gebied van digitale tv, persoonlijke verzorging en verlichting. De afgelopen jaren focuste hij vooral op requirementsengineering en op de koppeling van embedded systemen met webservices.
Redactie Nieke Roos