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Schritt für Schritt zu cloudbasierten OEEs Smarte Messdatenerfassung

02.11.2017

Der Datenaustausch aller in der Produktion beteiligten Gewerke sowie die statistische Prozessdatenanalyse gewinnen immer mehr an Bedeutung. Lesen Sie, wie sich selbst alte Anlagen mit einer zeitgemäßen Datenerfassung ausstatten lassen und somit die unternehmerische Prozessführung digitalisiert werden kann.

Nicht immer bieten installierte Maschinen aufgrund ihrer Bauart oder ihres Alters die nötigen Voraussetzungen für einen Datenaustausch und eine statische Prozessdatenanalyse. Unternehmen laufen daher Gefahr, den Anschluss an die Konkurrenz zu verlieren. Ein Maß für die Produktivität und Effizienz von Anlagen sind die sogenannten Key Performance Indicators (KPI). Dabei handelt es sich um aggregierte, auf Basis verschiedener Messgrößen berechnete Werte, von denen einige in der Norm ISO 22400 definiert sind. Dazu gehört mit der Gesamtanlageneffektivität (OEE) ein wichtiger Kennwert, mit dem auf einen Blick sowohl die Produktivität einer Anlage als auch deren Verluste dargestellt werden können. Die Gesamtanlageneffektivität hängt ihrerseits wieder von drei Faktoren ab, nämlich von Verfügbarkeit, Leistung und Produktqualität. Unter dem Gesichtspunkt einer wirtschaftlichen Optimierung sind am Ende nur diese verdichteten Informationen gefragt. Trotzdem ist es unerlässlich, dass die primäre Erfassung sowohl von diskreten Eingangssignalen der Sensorik als auch von Qualitäts- und Prozessdaten aus der SPS schnell und hochaufgelöst erfolgt. Auch sollten diese Rohdaten zumindest für einen gewissen Zeitraum zur Verfügung stehen, um bei festgestellten Abweichungen der KPIs eine Ursachenanalyse zu ermöglichen.

Transparente Datenbasis

Der Ausgangspunkt im Konzept der Iba AG ist ein Datenaufzeichnungssystem, das sowohl hardware- als auch softwareseitig sehr flexibel und anpassungsfähig ist. Das heißt, dass es in seinem Umfang skalierbar ist, eine umfangreiche Konnektivität zu Sensoren und Automatisierungssystemen bietet und gleichzeitig die schnelle, deterministische Erfassung analoger und digitaler Messsignale ermöglicht.

Mit dem System ibaDAQ-S bietet sich eine wirtschaftliche Lösung an, neue und alte Anlagen mit einer modernen Datenerfassung auszustatten und die unternehmerische Prozessführung Schritt für Schritt zu digitalisieren. ibaDAQ-S im Zusammenspiel mit der auf ihm laufenden Software ibaPDA agiert als Edge-Device und erledigt prozessnah wesentliche Aufgaben wie Messwerterfassung und Echtzeit-Vorverarbeitung der Rohdaten, bevor verdichtete Daten zur weiteren Verarbeitung ins Netzwerk beziehungsweise in die Cloud eingespeist werden.

Für die Prozessanbindung stehen Softwareschnittstellen zu den Steuerungen unterschiedlichster Hersteller wie Siemens, Rockwell, ABB, Beckhoff, B&R oder Sigmatek zur Auswahl. Hardware-Signale können beispielsweise über das I/O-System 750 der Firma Wago eingelesen werden. Im Ergebnis entsteht eine Datenbasis, auf die sich alle individuellen Vorverarbeitungen immer wieder beziehen können – transparent, nachvollziehbar und ohne dass Daten verloren gehen.

Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn weitere Kennwerte definiert werden. Mit den noch vorhandenen Rohdaten steht dann auch zu einem späteren Zeitpunkt ein historischer Verlauf der neuen Kennwerte zur Verfügung.

Spezifische Datenformate

Neben den Einrichtungen zur Erfassung und Aufzeichnung der Daten verfügt das Gerät ibaDAQ-S auch über die nötige Software zur Vorverarbeitung der Daten. Prinzipiell werden die Rohdaten zunächst lokal auf dem SSD-Speicher des Geräts abgelegt. Ereignis-, zeitgesteuert oder auf Abruf („on demand“) startet die Analyse-Software ibaAnalyzer und verarbeitet die Daten entsprechend einer konfigurierten Analysevorschrift. Die Ergebnisse, also die KPIs, werden anschließend in eine Datenbank extrahiert. Diese Datenbank kann auf dem Gerät selbst oder auf einem Datenbankserver im Anlagennetzwerk liegen. Optional kann die Datenbank auch cloudbasiert etwa auf Microsoft Azure oder auf der Siemens Mindsphere zur Verfügung gestellt werden.

Für Betreiber großer Maschinenparks oder geografisch verteilter Anlagen ist dies eine große Hilfe, um Maschinen oder Standorte miteinander vergleichen zu können. Sollte nun bei einem der KPIs eine ungewöhnliche Abweichung festgestellt werden, dann kann per drill-down auf die gespeicherten Rohdaten der betreffende Zeitabschnitt wieder so dargestellt werden, dass anhand der dann sichtbaren Details die Ursache für die Abweichung gefunden werden kann.

Die Flexibilität und freie Skalierbarkeit des Systems erleichtern es dem Anwender mit einer kleinen Applikation zu beginnen und das System nach und nach zu erweitern. Insbesondere bei der Erschließung bestehender Anlagen oder Maschinenparks (Brownfield-Projekte) macht es Sinn, zunächst nur eine oder wenige Maschinen mit dem System zu verbinden.

Dank der kompakten Bauform der Einheit ibaDAQ-S lässt sich das System auch bei beengten Platzverhältnissen unterbringen, denn es benötigt nur wenige Zentimeter Platz auf einer Standard-Hutschiene. Mit einer solchen Erstanwendung kann der Anwender den aktuellen Status der Maschinen erfassen, Erfahrungen sammeln und seine Analysevorschriften und Berichte optimieren, bevor das System im großen Stil installiert wird.

Bildergalerie

  • Das Messdatenerfassungsgerät ibaDAQ-S verfügt auch über die nötige Software zur Vorverarbeitung der Daten.

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  • Das System eignet sich gut als Edge Plattform, um Daten je nach Anwendungsfall zu aggregieren, ohne sich dabei die Möglichkeit einer detaillierten Analyse auf Basis der Originaldaten zu verbauen.

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