Se puede transformar el mantenimiento de los equipos con análisis impulsados por IA que permiten predecir fallos, generar planes de reparación y reducir el tiempo de inactividad.
caso de uso: Análisis impulsado por aplicaciones, Gen IA, IoT, Vista única
Industrias: Manufactura y Movilidad, Aeroespacial y Defensa, Energia y Medio Ambiente
Productos: MongoDB Atlas, MongoDB Atlas Charts, MongoDB Atlas Stream Processing, MongoDB Atlas búsqueda vectorial
Descripción general de la solución
Las soluciones de mantenimiento predictivo pueden permitir a las organizaciones lograr logros operativos significativos, como reducir el tiempo de inactividad en un 15-20%, aumentar la productividad laboral en un 5-20% y reducir los costos de mantenimiento en un 30-60% según Deloitte.
Esta solución utiliza MongoDB Atlas para compilar un sistema de mantenimiento predictivo de extremo a extremo que ayuda a los fabricantes a prevenir fallos en los equipos y optimizar las operaciones de mantenimiento. La solución tiene cuatro etapas:
Priorización de máquinas y análisis de criticidad: Usos aprendizaje automático y RAGbasado análisis para determinar los equipos a priorizar para mantenimiento predictivo.
Predicción de fallos: Emplea Atlas Stream Processing para procesar datos de sensores en tiempo real y detectar potenciales fallos antes de que ocurran.
Generación de planes de mantenimiento: Utiliza LLMs entrenados con manuales de mantenimiento, datos de inventario e información de recursos para generar automáticamente órdenes de trabajo detalladas ante situaciones de falla.
Generación de orientación para el mantenimiento: Genera una orientación mejorada para el mantenimiento y utiliza Change Streams para entregar instrucciones directamente a los dispositivos móviles de los técnicos.
Figura 1. Cuatro etapas del flujo de trabajo de mantenimiento predictivo
Arquitecturas de Referencia
Esta sección lo guía a través de la arquitectura de cada etapa de esta solución.
Priorización y Análisis de criticidad de maquinaria
Figura 2. Diagrama de sistema de IA para recomendaciones de priorización de máquinas
Esta etapa utiliza RAG para determinar qué máquinas requieren mantenimiento predictivo. El sistema procesa dos tipos de datos de entrada:
Datos estructurados, como los parámetros de producción y la frecuencia de fallas de las máquinas.
Datos no estructurados, como el conocimiento institucional almacenado en documentos PDF.
El flujo de trabajo agrega y operacionaliza ambos tipos de datos como incrustaciones vectoriales en MongoDB Atlas, y luego utiliza la búsqueda vectorial para buscar semánticamente en la base de datos. Los resultados de la búsqueda proporcionan contexto relevante a un LLM, a través de Amazon Bedrock o Cohere, que genera respuestas a consultas de priorización. Esto ayuda a los equipos de mantenimiento a tomar decisiones basadas en datos sobre qué máquinas necesitan atención primero.
Predicción de fallas
Figura 3. Supervisión de sensores en tiempo real con MongoDB Atlas
Esta etapa procesa los datos de sensores en tiempo real de las máquinas para la predicción de fallas a través de seis etapas clave:
Recopilación de datos: Una máquina priorizada captura métricas como el tipo de producto, la temperatura, la velocidad y el desgaste de la herramienta.
Stream Processing: El sistema transforma los datos brutos del sensor.
Almacenamiento de datos: Los datos se almacenan en MongoDB Atlas.
Detección de cambios: los flujos de cambios supervisan los datos en busca de variaciones significativas.
Inferencia de aprendizaje automático: Un modelo entrenado predice posibles fallas.
Salida doble: Atlas Charts visualiza los datos y Change Streams habilita las notificaciones móviles.
Generación de plan de mantenimiento
Figura 4. Diagrama del sistema de generación de órdenes de trabajo basada en inteligencia artificial
Esta etapa automatiza la generación de órdenes de trabajo de mantenimiento mediante la siguiente arquitectura:
Procesamiento de documentos: La solución divide los manuales de máquinas y las órdenes de trabajo antiguas en fragmentos y los convierte en vectores utilizando los modelos de incrustación de Cohere.
Almacenamiento vectorial: La solución almacena las incrustaciones en MongoDB Atlas.
Generación de órdenes de trabajo: Una aplicación especializada utiliza LLM para generar plantillas de órdenes de trabajo, extrae información de inventario y recursos a través de una pipeline de agregación y crea planes de reparación detallados.
Generación de orientación de mantenimiento
Figura 5. El flujo de trabajo RAG mejora las instrucciones de reparación para los técnicos
Esta etapa usa RAG para mejorar las instrucciones del operador con la siguiente arquitectura:
Procesamiento de notas de servicio: convierte notas de servicio de PDF multilingües en texto.
Traducción: Procesa contenidos no inglés a través de modelos de traducción.
Generación de instrucciones: utiliza LLM para combinar notas de servicio traducidas con planes originales de reparación.
Entrega: Provee a los técnicos instrucciones actualizadas de mantenimiento a través de una aplicación móvil.
Compilar la solución
Para obtener detalles completos de la implementación, incluidos ejemplos de código, archivos de configuración y videos tutoriales, visita el repositorio en GitHub de esta solución
Este repositorio proporciona una plantilla lista para producción para la implementación de mantenimiento predictivo. Sigue las instrucciones del repositorio README, que te guiará a través de los siguientes pasos.
Configura el entorno de MongoDB Atlas
Configura tu clúster, base de datos y colecciones para las etapas de la arquitectura de esta solución.
Configura los índices de búsqueda de MongoDB Atlas y los índices de búsqueda vectorial para las colecciones
repair_manualsymaintenance_history. Utiliza el siguiente documento al configurar tu índice de búsqueda.{ "fields": [ { "numDimensions": 1024, "path": "embeddings", "similarity": "euclidean", "type": "vector" } ] } Configura Atlas Stream Processing.
Cree tableros de Atlas Charts para supervisión y visualización.
Configura tu integración de servicios de IA
Selecciona uno de los siguientes servicios para la implementación de tu LLM:
Amazon Bedrock: Configura el acceso a los modelos de Cohere, como
cohere.embed-english-v3ocohere.command-r-10, para incrustaciones y finalizaciones.Acceso directo a la API: Integra el proveedor externo de tu elección para embeddings y completions.
Además, configure la API de traducción de Google Cloud para soporte multilingüe.
Configura tu aplicación
Configura tus variables de entorno, como tus cadenas de conexión de MongoDB , la configuración de la base de datos y las credenciales de API necesarias.
Implemente el script de inferencia para la supervisión continua del sistema.
Instala y configura la aplicación de alertas.
Lanza la aplicación principal de demostración.
Realiza pruebas del sistema y validación para asegurar el correcto flujo de datos y funcionalidad.
Lecciones clave
La flexibilidad de MongoDB permite el mantenimiento predictivo: MongoDB Atlas combina datos estructurados de sensores y documentos de mantenimiento no estructurados, proporcionando tanto supervisión en tiempo real como análisis impulsados por IA en una misma arquitectura.
Las funcionalidades de MongoDB potencian sistemas predictivos de extremo a extremo: La solución integra varias funcionalidades de MongoDB, como Atlas Stream Processing para datos en tiempo real, búsqueda vectorial para análisis semántico y Change Streams para alertas móviles.
La IA permite la automatización: Esta solución combina múltiples tecnologías de IA con las capacidades de la plataforma de datos para desarrolladores de MongoDB para crear un flujo de trabajo de mantenimiento automatizado, que va desde la priorización de máquinas hasta la entrega de orientación para la reparación móvil.
Autores
Dr. Humza Akhtar, MongoDB
Rami Pinto, MongoDB
Sebastian Rojas Arbulu, MongoDB