Forschung & Entwicklung

Komplexe Analysen auf Knopfdruck

Mit einem leistungsfähigen Konnektor können Daten aus der Maschinensteuerung hinterlegt und Fehler von der Maschine selbst in FlexNote eingepflegt werden. Foto: Fraunhofer IPA
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Mit Analytics Apps hat das Fraunhofer IPA eine App entwickelt, die Daten aus der Produktion abruft und benutzerdefiniert analysiert. Umsatzprognosen, Qualitätsbewertungen, Produktionszeiten oder Instandhaltungen lassen sich damit schnell voraussagen und übersichtlich aufbereiten. Ab Ende 2018 ist die Anwendung über den Marketplace verschiedener Cloud-Services erhältlich. Das IT-Tool FlexNote wurde nun erweitert: Mit einem leistungsfähigen Konnektor können Daten aus der Maschinensteuerung hinterlegt werden. Das optimierte Dashboard ermöglicht, Daten nach Bedarf zu filtern.

Ein zentrales Element von Industrie 4.0 ist der so genannte Digitale Schatten. Die Idee dahinter lautet, die Produktion in Echtzeit abzubilden. Dazu werden die Daten aller Maschinen, Bauteile oder Werkstückträger echtzeitnah erhoben und an ein zentrales IT-System übermittelt. Von hier aus können sie ausgewertet und intelligent weiterverarbeitet werden. Das Konzept ist aber nur dann hilfreich, wenn es Anwendungen gibt, die die heterogenen Datenmengen verwalten.

Jede Maschine mit IT-Schnittstelle als Datenquelle nutzbar

Das jetzt von Fraunhofer IPA vorgestellte Tool ermöglicht es, Daten aus verschiedenen Quellen abzurufen und mit integrierten Data-Mining-Algorithmen vielseitige Analysen durchzuführen. Über das Dashboard wählt der Nutzer die Datenquellen, Analysen und Visualisierungsmethoden aus. Dabei kann prinzipiell jedes Produktionsmittel mit IT-Schnittstelle als Datenquelle Verwendung finden. Auch vorhandene Datensätze lassen sich Datei einlesen. Im nächsten Schritt stehen dem Nutzer dann zahlreiche Analysen zur Verfügung. Möglich sind numerische Prognosen wie Umsatz- oder Qualitätsbewertungen oder die Berechnung der Durchlaufzeiten pro Station oder Produktvariante. Weiterhin verfügt die App über eine Preprocessing-Funktion, die die Daten nach bestimmten Kriterien aufbereitet. Zur Visualisierung kann man Balken- oder Kuchendiagramme, Koordinatenachsen, Tabellen oder Attributabhängigkeiten wählen.

Das Fraunhofer IPA setzt die Anwendung derzeit bei einem 3D-Drucker ein, der auf Basis personenbezogener Daten personalisierte Brillen druckt. Als Datenquellen dienen unter anderem die Maschine, das Volumen, das Material oder die Bearbeitungszeit. Mit der numerischen Prognose lassen sich zum Beispiel Aussagen über die Druckqualität treffen. Der Nutzer gibt die gewünschte Qualität ein, Anschluss berechnet die App, welche Maschine, welches Material und welche Durchlaufzeit nötig sind. Über die Umsatzprognosen-Funktion kann er sich außerdem die Amortisationszeit ausgeben lassen. Auch Instandhaltungen oder Sicherheitsbestände lassen sich mit der App ermitteln.

Ab 2018 über offene Cloud-Plattformen

Dank der standardisierten Schnittstellen läuft Analytics Apps auf allen offenen Cloud-Plattformen und lässt sich schnell implementieren. Zur Vermarktung sind verschiedene Modelle möglich, beispielsweise die Bezahlung pro Modul oder Pay per Use. In einem gemeinsamen Projekt mit dem Softwareunternehmen Flexis AG wird die Anwendung derzeit getestet und weiterentwickelt. Nach Projektende im Jahr 2018 ist sie über den Marktplatz verschiedener Cloud-Anbieter, unter anderem der am IPA entwickelten Plattform „Virtual Fort Knox“, erhältlich.

Mit FlexNote können Anwender schon heute Beobachtungen in der Produktion zielgerichtet und echtzeitnah kommunizieren. Jetzt wurde die Anwendung erweitert, zum Beispiel um ein neues Dashboard oder ein Diskussionsforum. Bei FlexNote handelt es sich um eine Kombination aus einer mobilen Anwendung und einer Cloud-Anbindung. Sobald ein Mitarbeiter in der Produktion eine Schwachstelle, zum Beispiel eine Leckage oder ein fehlerhaftes Bauteil entdeckt, kann er mit seinem Smartphone oder Tablet ein Bild des betroffenen Bereichs aufnehmen. Gleichzeitig ist er in der Lage, den Fehler in der Aufnahme zu markieren, schriftlich oder mündlich eine Nachricht dazu zu verfassen und die Priorität festzulegen. Da er sich zuvor mit dem Endgerät an der Maschine anmelden muss, wird auch deren Position exakt ermittelt. Die gesamte Meldung – Daten des Anwenders, das markierte Bild, die Nachricht, der Standpunkt – werden gebündelt gespeichert.

Beobachtungen echtzeitnah im Team kommunizieren

Nach der Synchronisation werden diese Beobachtungen werden automatisch weitergegeben. Benachrichtigungen erhalten dann sowohl der Mitarbeiter selbst, als auch der Maschinenverantwortliche, was eine verteilte oder parallele Bearbeitung ermöglicht. Weiterhin ist bei jeder Maschine hinterlegt, welche Befunde bereits erfasst wurden. Diese Meldungen werden in einem zentralen IT-System, zum Beispiel auf einem sicheren Server des Unternehmens oder in einer externen Cloud, gespeichert. Auf diese Weise ist es allen Mitarbeitern möglich, Beobachtungen echtzeitnah im Team zu kommunizieren. Die Gefahr von Mehrfachmeldungen sinkt ebenso wie das Risiko, dass Informationen beim falschen Ansprechpartner landen und untergehen. Da das Live-Bild in Verbindung mit der digitalen Text- oder Sprachnachricht und dem exakten Maschinenstandpunkt weitergegeben wird, sind weniger Rückfragen nötig.

Drei Zusatzfunktionen integriert

 Mit der aktuellen Erweiterung erlaubt es FlexNote, Daten aus der Maschinensteuerung in einer Notiz abzuspeichern. Möglich macht dies ein am IPA entwickelter leistungsfähiger Konnektor, der auf alle gängigen Steuerungssysteme zugreifen kann. Da die Meldungen im zentralen IT-System hinterlegt sind, lassen sich Fehlerzusammenhänge über einen längeren Zeitraum hinweg noch präziser ermitteln und standortunabhängig Erfahrungen von einer Anlage auf eine andere übertragen. Die Maschine selbst kann Meldungen in FlexNote „einpflegen“, wenn ein Fehler im Ablauf vorkommt.

Außerdem wurde das Dashboard der Anwendung optimiert. Der Nutzer kann sich nun die gewünschten Leistungskennzahlen (Key Performance Indicators, kurz KPI) nach Bedarf ausgeben lassen. Beispielsweise ist es möglich, die häufigsten Fehler einer bestimmten Maschine in einem ausgewählten Zeitraum herauszufiltern. »Nachhaltige, ganzheitliche Analysen sind damit kein Problem mehr«, hebt Gutjahr hervor. Neu ist auch eine Forumsfunktion, mit der sich die Mitarbeiter echtzeitnah über die Beobachtungen austauschen können. Dabei können sie nicht nur über Lösungsmöglichkeiten diskutieren, sondern auch nach ähnlichen Fragestellungen und Vorkommnissen suchen. Intrinsisches Mitarbeiterwissen wird so für alle Berechtigten zugänglich gemacht.

FlexNote kann entkoppelt von der IT-Infrastruktur des Unternehmens laufen. Dadurch erhalten Nutzer keinen Zugriff auf sensible Unternehmensdaten. Weiterhin müssen Maschinen- und Anlagen nicht erst angebunden werden. „Die Anwendung lässt sich somit auch von Dienstleistern als Service nutzen. Außerdem ist kein hoher Installationsaufwand erforderlich“, schildert Gutjahr. Aktuell suchen die Forscher nach Probanden, die FlexNote in gemeinsamen Projekten testen und weiterentwickeln möchten. (ig)

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