INDUSTRIELLE ANALYTIK

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  • Datenintegration aus mehreren Produktionslinien und Betrieben.
  • Ausfallstatistiken und Voraussagen zu Störungen an den Produktionslinien.
  • Vergleiche zwischen Brigaden und Schichten.
  • Operatives und analytische Berichterstattung.

INDUSTRIELLE ANALYTIK

Heutzutage sind große Produktionsanlagen vorwiegend und weitgehend automatisiert. Der Lauf von Maschinen und Produktionslinien wird von industriellen Spezialtreibern kontrolliert, ein Mensch erfüllt hier lediglich die Aufgabe eine Aufsicht zu leisten und zusätzliche Tätigkeiten auszuüben (Umrüstung, Nachschub von Materialien, Reagieren auf Problemfälle, Pannenbeseitigung). Im Laufe der Maschinensteuerung werden von den Treibern laufend mehrere wesentlichen Kenndaten gespeichert, die die Produktionsprozesse beschreiben und sie an andere Applikationen weitergeben können.

Die im Speicher der Treibern zugänglichen Informationen können wertvolle Kenntnisse über Abläufe des Produktionsprozesses, seine Qualität, Effizienz, Effektivität und Ausfallzeiten (darunter auch Kurzausfälle) liefern. In manchen Betrieben werden solche Daten zu einem gewissen Grad einer Analyse unterzogen, in anderen geschieht das gar nicht.

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Prozessdaten aus einer Maschine tragen Informationen lediglich über einen kleinen Ausschnitt aus dem Produktionsprozess. Das Zusammenbringen von Informationen aus allen Maschinen an einer Stelle lässt eine Analyse des gesamten Ablaufs des Prozesses zu. Als ein Beispiel kann hier eine Analyse des maximalen Strombedarfs im gesamten Betrieb mit einer viertelstündlichen Genauigkeit genannt werden. Wenn in einem Betrieb ein gutes Dutzend von Maschinen eingesetzt wird, würde eine solche Analyse ohne einer entsprechenden Datenintegration einen erheblichen Zeitaufwand nach sich ziehen.

Die über eine längere Zeit gespeicherten Prozessdaten lassen die Verfolgung von allmählichen Änderungen innerhalb des Produktionsprozesses zu. Einige von ihnen können einen Einfluss auf die Qualität und Verlässlichkeit der Fertigung haben. Analysen von solchen Daten erlaubt potentiell einen bevorstehenden Ausfall vorherzusehen.

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Beispiel: Eine Kühlmittelpumpe im Kraftwerk wird von einem Elektromotor angetrieben. Der Motor ermöglicht die Lagertemperaturmessung und an der Stromversorgungsleitung ist ein unabhängiger Stromzähler installiert. Diese Daten werden laufend an den OPC Server geleitet und weiteren Analysen zugeführt. Die Beobachtung von Änderungen der maximalen Lagertemperatur und des tagesdurchschnittlichen Stromverbrauchs zeigt eine allmähliche, aber konsequente Steigerung der beiden Werten um ca. 1-2% monatlich auf. Das kann ein Zeichen für ein beginnendes Fressen der Lager sein, wodurch ihre Temperatur und der Stromverbrauch ansteigen. Es empfiehlt sich auf die Panne nicht zu warten, sondern eine Wartung zu einem günstigen Zeitpunkt einzuplanen.

Eine Prozessdatenintegration von Maschinen aus dem gesamten Betrieb kann wertvolle Kenntnisse liefern. Mit einem Bedarf an Datenanalysen im Rahmen des gesamten Unternehmens mit mehreren räumlich zerstreuten Standorten soll auch gerechnet werden. Dann empfiehlt es sich die notwendigen Daten an einer Stelle, auf die berechtigte Personen einen Zugriff haben können, zusammenzubringen.

Das Ansammeln von Prozessdaten aus mehreren Standorten lässt eine Durchführung von Vergleichsanalysen mit der Einbeziehung von sämtlichen Standorten zu. Es kann sich zeigen, dass in einem Betrieb, trotz einer identischen Ausstattung, die Fertigungseffizienz montags bis 12 Uhr 15% geringer ausfällt als in den sonstigen Werken. Es lohnt sich die Ursachen zu erforschen. In einem anderen Betrieb steigt die Anzahl der Produkte, die die Qualitätsnormen nicht erfüllen, regelmäßig in der letzten Betriebsstunde an. Die Anzahl der machbaren Zusammenstellungen ist lediglich durch die Anzahl der verfügbaren Daten (Variablen) und …unsere Vorstellungskraft eingeschränkt.

Für die Speicherung und Analyse von industriellen Daten kann ein EDV-System iPLAS herangezogen werden. Es handelt sich um eine Plattform, die einer dynamischen Entwicklung unterliegt und deren Ziel in der Lieferung von umfassenden analytischen und Präsentationsmöglichkeiten für Daten aus Fertigungslinien besteht.

SKALIERBARKEIT DER LÖSUNG

Die vorgeschlagene Architektur der Lösung sichert die Möglichkeit zu, das System in Anpassung an die sich vergrößernden Kundenanforderungen auszubauen. In der Anfangsphase können die Daten nur von einer Maschine geschöpft werden (z.B. während der Pilotphase). Der Anschluss von weiteren Datenquellen kann beispielsweise durch das Hinzufügen deren Bedienung zum bestehenden OPC Server durchgeführt werden. Ein weiterer OPC Server kann auch in Betrieb genommen werden, an einen Gateway Modul angeschlossen, um die Kommunikation mit der Infrastruktur des Lieferanten sicherzustellen. Eine weitere Option besteht in der Inbetriebnahme eines weiteren Gateway-Moduls mit einer unabhängigen Datenquelle. (Beispielsweise ein unabhängiger OPC Server für Maschinen an einem anderen Standort). Die Systemarchitektur ermöglicht eine Datenübermittlung aus einer beliebigen Anzahl der Datenquellen. Daten im Rahmen der einzelnen Gateway-Module werden zu logischen voneinander unabhängig konfigurierbaren Bussen zusammengefasst. Ein Bus kann einer Maschine oder einer ausgegliederten Datenteilmenge aus mehreren Maschinen zugeordnet werden. Dieses hängt nur von Projektannahmen und Berichterstattungsbedürfnissen ab.

WO WERDEN DIE DATEN GESAMMELT?

Eine sehr wohl zum vorstehend dargestellten Szenario passende Lösung besteht in einem externen Server, auf eine Cloud gestellt. Daten werden dem externen Server des Lösungsanbieters zugeführt. Auf dem Server kann der Prozess der Datensammlung kontrolliert werden (Beobachtung des Zustands der beim Kunden installierten Module, Zustand des Versorgungsprozesses für das Berichtssystem, Konfigurationsänderungen). Auf demselben Weg kann auf vordefinierte Berichte, die sich auf die aus Betrieben übermittelten Daten stützen, zugegriffen werden, und, was wichtig ist, der Zugriff ist praktisch aus jedem Standort möglich.

WARUM EINE CLOUD?

Bei dieser Lösung braucht der Kunde keine übermäßigen Kosten zu tragen. Gegenwärtig stehen immer mehr Anbieter zur Verfügung, die zu erschwinglichen Pauschalpreisen die Möglichkeit geben, einen Server komplett oder teilweise zum eigenen Gebrauch zu haben. Dank dieser Lösung braucht der Kunde die kostspielige Hardware selbständig nicht zu unterhalten, sich um die Sicherheit oder Sicherheitskopien zu kümmern, sondern er nutzt die vom externen Anbieter zur Verfügung gestellte Infrastruktur. Im Rahmen der Systemeinführung werden beim Kunden nur Module installiert, die Prozessdaten sammeln und an den externen Service übertragen. Eine weitere Verarbeitung erfolgt auf dem externen Server und der Kunde hat einen Zugang zu fertiggestellten Berichten über einen Internetbrowser oder eine Telefon- bzw. Tablett-App.

ICH WILL NICHT, DAMIT MEINE PRODUKTIONSDATEN DEN BETRIEB VERLASSEN, EINE CLOUD-LÜSUNK KOMMT NIVHT IN FRAGE. GIBT ES ALTERNATIVLÖSUNGEN?

Wenn aus unterschiedlichen Gründen ein Kunde nicht wünscht, dass Daten in eine Cloud übermittelt werden, kann ein Server zur Speicherung und Verarbeitung von Daten in der Infrastruktur des Kunden untergebracht werden. Eine solche Lösung hat die gleiche Architektur wie eine cloudbasierte, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass die Daten das betriebliche Intranet nicht verlassen.

Es ist darauf zu achten, dass bei dieser Lösung der Kunde verpflichtet ist, die Instandhaltung des Servers (Service, Backup) sicherzustellen.