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Excelência em manutenção preditiva com o MongoDB Atlas

Transforme a manutenção dos equipamentos com análises feitas por AI que ajudam a prever falhas, gerar planos de reparo e reduzir o tempo de inatividade.

Casos de uso: Análise orientada por aplicativo, IA gen, IoT, Single View

Setores: Manufatura e mobilidade, Aeroespacial e defesa, Energia e meio ambiente

Produtos: MongoDB Atlas, MongoDB Atlas Charts, MongoDB Atlas Stream Processing, MongoDB Atlas Vector Search

Parceiros: Cohere, LangChain

As soluções de manutenção preditiva podem permitir que as organizações alcancem façanhas operacionais significativas, como reduzir o tempo de inatividade em 15-20%, aumentar a produtividade do trabalho em 5-20% e reduzir os custos de manutenção em 30-60%, de acordo com a Deloitte.

Essa solução usa o MongoDB Atlas para criar um sistema de manutenção preditiva de ponta a ponta que ajuda os fabricantes a evitar falhas de equipes e otimizar as operações de manutenção. A solução tem quatro etapas:

  1. Priorização de máquinas e análise de criticidade: usa aprendizado de máquina e RAG-based análise para determinar a equipe a ser priorizada para a manutenção preditiva.

  2. Predição de falhas: usa o Atlas Stream Processing para processar dados do sensor em tempo real e detectar possíveis falhas antes que elas ocorram.

  3. Geração de plano de manutenção: Utiliza LLMs formados em manuais de manutenção, dados de inventário e informações de recursos para gerar automaticamente ordens de serviço detalhadas para situações de falha.

  4. Geração de orientações de manutenção: gera orientações de manutenção aprimoradas e usa o Change Streams para fornecer instruções diretamente nos dispositivos móveis dos técnicos.

Etapas do fluxo de trabalho de manutenção preditiva

Figura 1. Quatro etapas do fluxo de trabalho de manutenção preditiva

Esta seção serve como um guia para a arquitetura de cada estágio desta solução.

Diagrama do sistema por AI para priorizar a manutenção de máquinas

Figura 2. Diagrama do sistema de AI para recomendações de priorização de máquinas

Este estágio usa o RAG para determinar quais máquinas exigem manutenção preditiva. O sistema processa dois tipos de dados de entrada:

  • Dados estruturados, como parâmetros de produção e frequência de quebra de máquinas.

  • Dados não estruturados, como conhecimento organizacional armazenado em documentos PDF.

O fluxo de trabalho agrega e operacionaliza ambos os tipos de dados como incorporações vetoriais no MongoDB Atlas e, em seguida, usa a pesquisa vetorial para pesquisar semanticamente no banco de dados. Os resultados da pesquisa fornecem contexto relevante para um LLM, por meio do Amazon Bedrock ou do Cohere, que gera respostas para queries de priorização. Isso ajuda as equipes de manutenção a tomar decisões baseadas em dados sobre quais máquinas precisam de atenção primeiro.

Diagrama de monitoramento de sensores em tempo real

Figura 3. Monitoramento de sensores em tempo real com o MongoDB Atlas

Esse estágio processa dados do sensor da máquina em tempo real para predição de falhas por meio de seis estágios principais:

  1. Coleção de dados: uma máquina priorizada captura métricas como tipo de produto, temperatura, velocidade e uso de ferramentas.

  2. Stream processing: o sistema transforma os dados brutos do sensor.

  3. Armazenamento de dados: Os dados são armazenados no MongoDB Atlas.

  4. Detecção de alterações: os fluxos de alterações monitoram os dados em busca de alterações significativas.

  5. Inferência de aprendizado de máquina: Um modelo treinado prevê possíveis falhas.

  6. Saída dupla: os Atlas Charts visualizam os dados e os Change Streams habilitam notificações móveis.

Diagrama do gerador de ordens de serviço com inteligência artificial

Figura 4. Diagrama do sistema de geração de ordens de serviço com IA

Esse estágio automatiza a criação de ordens de trabalho de manutenção por meio da seguinte arquitetura:

  1. Processamento de documentos: A solução realiza a divisão dos manuais da máquina e das ordens de trabalho antigas em partes e os converte em vetores usando modelos de incorporação Cohere.

  2. Armazenamento de vetores: A solução armazena incorporações no MongoDB Atlas.

  3. Geração de ordem de serviço: um aplicativo especializado usa LLMs para gerar modelos de ordem de serviço, extrai informações de inventário e recursos por meio de um pipeline de agregação e cria planos de reparo detalhados.

Diagrama do fluxo de trabalho RAG

Figura 5. Fluxo de trabalho RAG melhora as instruções de reparo para os técnicos

Este estágio usa o RAG para aprimorar as instruções do operador com a seguinte arquitetura:

  1. Processamento de notas de serviço: converte notas de serviço em PDF multilíngues para texto.

  2. Tradução: processa conteúdo que não esteja em inglês por meio de modelos de tradução.

  3. Geração de instruções: usa LLMs para combinar notas de serviço convertidas com planos de reparo originais.

  4. Entrega: fornece instruções atualizadas de manutenção para técnicos por meio de um aplicativo móvel.

Para obter detalhes completos da implementação, incluindo amostras de código, arquivos de configuração e vídeos tutoriais, visite o repositório GitHubdesta solução.

Esse repositório fornece um modelo pronto para produção para implementar a manutenção preditiva. Siga o guia no README do repositório, que orienta você nas etapas a seguir.

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  1. Configure seu cluster, banco de dados e coleções para os estágios da arquitetura desta solução.

  2. Configure índices de pesquisa Atlas pesquisa e Vector pesquisa para as coleções repair_manuals e maintenance_history. Use o seguinte documento ao configurar seu índice de pesquisa.

    {
    "fields": [
    {
    "numDimensions": 1024,
    "path": "embeddings",
    "similarity": "euclidean",
    "type": "vector"
    }
    ]
    }
  3. Configurar o Atlas Stream Processing.

  4. Crie dashboards do Atlas Charts que permitem monitoramento e visualização.

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Selecione um dos seguintes serviços para sua implementação do LLM:

  • Amazon BIDB: configure o acesso aos modelos Cohere, como cohere.embed-english-v3 ou cohere.command-r-10, para incorporações e conclusões.

  • Acesso direto à API: integre um fornecedor terceirizado de sua escolha para incorporações e finalizações.

Além disso, configure a API de tradução do Google Cloud para suporte multilíngue.

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  1. Configure suas variáveis de ambiente, como cadeias de conexão do MongoDB , configurações de banco de dados e credenciais de API necessárias.

  2. Implante o script de inferência para monitoramento contínuo do sistema.

  3. Instale e configure o aplicativo de alertas.

  4. Inicie o aplicativo de demonstração principal.

  5. Realize testes e validação do sistema para assegurar o fluxo correto de dados e a funcionalidade.

  • A flexibilidade do MongoDB permite a manutenção preditiva: o MongoDB Atlas combina dados do sensor estruturados e documentos de manutenção não estruturados, fornecendo monitoramento em tempo real e análise alimentada por IA em uma arquitetura.

  • Os recursos do MongoDB alimentam os sistemas preditivos de ponta a ponta: a solução integra vários recursos do MongoDB, como Atlas Stream Processing para dados em tempo real, pesquisa vetorial para análise semântica e Change Streams para alertas móveis.

  • IA permite automação: essa solução combina várias tecnologias de IA com as funcionalidades da plataforma de dados de desenvolvedores do MongoDB para criar um fluxo de trabalho de manutenção automatizado, desde a priorização de máquinas até a entrega móvel de orientações de reparo.

  • Dr. Humza Akhtar, MongoDB

  • Rami Pinto, MongoDB

  • Sebastian Rojas Arbulu, MongoDB

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