Jak się tworzy aplikacje, które zrewolucjonizują pracę fabryk

Wspólnie z General Electric tworzymy wiele technologicznych rozwiązań, które mają maksymalnie usprawnić procesy produkcji komponentów wykorzystywanych w lotnictwie. Dzięki takim zabiegom możemy w znaczny sposób redukować koszty, a w konsekwencji również podnosić rentowność fabryk GE. Nasz zagraniczny partner tworzy obecnie pakiet Operations Advisors (OA), który ma realizować te cele. W Engineering Design Center pracujemy nad jednym z 5 modułów tego pakietu – Components Operations Advisor.

Zanim przejdziemy do szczegółów opracowywanego przez nas modułu zobaczmy, czemu ma służyć cały pakiet aplikacji.

Pakiet Operations Advisor (OA)

Pakiet OA jest strategicznym produktem GE Aviation . Ma na celu usprawnienie procesu produkcji części lotniczych – od dostarczenia materiałów do zejścia gotowego produktu z linii montażowej. Składa się na niego 5 aplikacji, które są rozwijane całkowicie niezależnie od siebie. Są to:

Fulfilment Operations Advisor
Overhaul Operation Advisor
Components Operation Advisor
Repair Operation Advisor
Assembly Operation Advisor

Ideą tego pakietu jest pokrycie swoim działaniem całego cyklu życia produktów wytwarzanych w fabrykach GE Aviation. Poczynając od zamawiania półproduktów od dostawców, kończąc na dostarczeniu złożeń gotowych do zamontowania w nowych lub remontowanych silnikach.

Aplikacje te są tworzone przez niezależne zespoły programistów, które pracują w różnych częściach świata. Każdy zespół ma całkowitą wolność wyboru technologii i zestawu narzędzi, z których będzie korzystał, a kontakt między nimi ogranicza się do ‘knowledge sharing’.

Wszystkie części pakietu OA oparte są o platformę Predix 2.0., dzięki której developerzy mogą skupić się jedynie na implementowaniu logiki biznesowej, ponieważ całe procedury Dev Ops, zarządzanie obciążeniem aplikacji, magazyny danych (Postgres) oraz bezpieczeństwo aplikacji (OAuth2) jest dostarczane przez Predixa „out of the box”.

Aplikacje korzystają z takiego samego systemu autoryzacji i autentykacji. W przyszłości umożliwi to połączenie ich w sposób, dzięki któremu użytkownik końcowy będzie mógł korzystać z całego pakietu przy pomocy jednego interfejsu użytkownika (UI), tak jakby to była jedna aplikacja.

Moduł Components Operations Advisor (COA)

W EDC pracujemy nad modułem COA. Jego zadaniem ma być dostarczanie precyzyjnej informacji operatorom i managerom w fabrykach o tym co dzieje się aktualnie na liniach produkcyjnych. Wszystko zaczyna się od zebrania danych z sensorów. Moduł analityczny aplikacji wylicza i udostępnia te informacje, a interfejs użytkownika prezentuje je w przystępnej, graficznej formie. W ten sposób użytkownicy COA otrzymują jasne informacje o postępach pracy na danej zmianie, z podziałem na poszczególne komórki produkcyjne. Dzięki temu pracownicy fabryk wiedzą, czy prace przebiegają w założonym tempie – czy liczba wytworzonych w danej chwili produktów zgadza się z założonym planem. Moduł informuje również o tym, czy obłożenie poszczególnych etapów produkcji nie jest zbyt duże lub zbyt małe oraz wskazuje, gdzie na linii produkcyjnej występują wąskie gardła spowalniające produkcję. Dzięki tym danym operatorzy mogą łatwo dostrzec pola do poprawy i skupić się na usprawnianiu procesu.

Aplikacja składa się z kilku elementów:

Interfejs użytkownika (UI) przygotowany został przy pomocy frameworka Polymer. Korzysta on częściowo z komponentów stworzonych na potrzeby platformy Predix, a częściowo z unikalnych fragmentów napisanych specjalnie dla tej aplikacji przez zespół developerski.
UI komunikuje się on przy pomocy RESTowych endpointów z modułem analitycznym – aplikacją Spring Boot, która stanowi serce całego systemu.
Magazynem danych jest baza PostgreSQL, w formie serwisu Predixowego. Jest ona zasilana przez moduł Data Loader (również Spring Boot), stanowiący interfejs (przy pomocy kontraktu RESTowego) całego COA ze światem zewnętrznym.
Dodatkowo wszystko jest zabezpieczone przy pomocy OAuth2, który również korzysta z Predixowego serwisu realizującego autoryzację i autentykację.

Taka architektura całego modułu pozwala na wdrożenie go w dowolnej fabryce. Jedynym warunkiem jest posiadanie przez nią systemu obsługi linii produkcyjnej, który dostarcza dane realizujące kontrakt Data Loadera. Cała personalizacja (m. in. nazwa fabryki, liczba komórek produkcyjnych, podział zmian pracujących w fabrykach itp.) nie wymaga ingerencji programistów i jest możliwa do wprowadzenia z poziomu administratora aplikacji.

Jedna aplikacja COA może w teorii obsługiwać nieograniczoną liczbę fabryk. Jest to możliwe dzięki elastycznemu zarządzaniu obciążeniem przy pomocy Chmury Predix 2.0. Kolejne instancje modułów aplikacji mogą być uruchamiane zgodnie z zapotrzebowaniem w ciągu dosłownie kilku minut.

Praca nad modułem COA

W EDC prace nad projektem rozpoczęły się na początku tego roku od pierwszej linijki kodu. Aktualnie trwają testy obciążeniowe aplikacji. Jeśli zakończą się pozytywnie (a rokowania są dobre), to w ciągu najbliższych kilku tygodniu aplikacja zostanie pierwszy raz zainstalowana w jednej z fabryk GE Aviation. Kolejnym krokiem będzie wizyta w tej fabryce, aby sprawdzić jak aplikacja spisuje się w produkcji. Zespół developerów zbierze informację zwrotną od użytkowników i jeśli będzie to konieczne, przystąpi do nanoszenia zmian. Jeśli zebrany feedback będzie pozytywny, prace nad projektem będą zamykane.

Jeśli zainstalowana aplikacja będzie działała poprawnie, jej zastosowanie powinno przełożyć się na wzrost wydajności danej fabryki. Pozostanie zatem śledzić doniesienia, jak jej zastosowanie przełoży się na optymalizację kosztów procesu produkcyjnego i co za tym idzie, na wzrost dochodów danej fabryki.

Autor:
Przemysław Zych
Senior Software Engineer
Engineering Design Center