Softwarewerkzeuge unterstützen die Datenauswertung, Visualisierung und Kommunikation von Fertigungsdaten

Produktionsdaten weiterverarbeiten: Diese IT-Tools helfen

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Apps und IT-Tools spielen im Zeitalter von Industrie 4.0 in der Produktion eine wichtige Rolle. Sie helfen dem Anwender, Daten zu erfassen, auszuwerten und intelligent weiterzuverarbeiten. Das Fraunhofer IPA entwickelt solche Anwendungen und implementiert sie mit Industriepartnern. Beispiele sind „Analytics Apps“ zur Auswertung heterogener Datenmengen, „Inside Out“ zur Visualisierung von Maschinendaten oder „Flex Note“ zur Kommunikation von Beobachtungen.

Immer mehr Maschinen verfügen heutzutage über eine IT-Schnittstelle. Dadurch fallen in der Produktion große Datenmengen an. Diese bergen für Unternehmen vielseitige Potenziale, zum Beispiel Fehler frühzeitig zu erkennen oder die Gesamtanlageneffektivität zu steigern. Dennoch arbeiten Unternehmen nur wenig mit den Daten, weil sie sie nicht auswerten und interpretieren können.

Die webbasierte Anwendung „Analytics Apps“ ruft Produktionsdaten ab und kann sie mit Data-Mining-Algorithmen benutzerdefiniert analysieren. Über das Dashboard wählt der Anwender die Datenquellen, Analysen und Visualisierungsmethoden aus. Jetzt lassen sich verschiedene Berechnungen durchführen, beispielsweise numerische Prognosen wie Umsatz- oder Qualitätsbewertungen oder die 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 „Analytics Apps“ 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. Über die Umsatzprognosen-Funktion lässt sich die Amortisationszeit ausgeben. Auch Instandhaltungen oder Sicherheitsbestände ermittelt die App per Knopfdruck.

In einem gemeinsamen Projekt mit dem Softwareunternehmen Flexis AG wird die Anwendung derzeit getestet und weiterentwickelt. Ab Projektende im Jahr 2019 ist sie über den Marktplatz verschiedener Cloud-Anbieter, unter anderem der am IPA entwickelten Plattform „Virtual Fort Knox“, erhältlich. Die Wissenschaftler rechnen aber schon in den nächsten Monaten mit Ergebnissen und möchten Industriepartnern die App früher zur Verfügung stellen.

Werkzeug macht Maschinendaten sichtbar

Digitale Anwendungen helfen auch, die Informationen aus der Produktion zu interpretieren. Mit Inside Out haben die IPA-Forscher ein Tool entwickelt, das Maschinendaten kontextbezogen visualisiert. Hierfür greift ein hochperformanter Konnektor die Daten aus der Maschinensteuerung ab und stellt sie der Anwendung direkt oder über eine Cloud zur Verfügung. Im nächsten Schritt verknüpft Inside Out die Steuerungsdaten mit dem CAD-Modell. Der Betrachter sieht ein animiertes Maschinenmodell, das sich echtzeitnah bewegt.

Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Live-Stream ist es bei Inside Out möglich, mit dem Modell zu interagieren und Zusatzinformationen abzurufen. Bei einem 3D-Drucker kann man zum Beispiel auf das Heizbett klicken und sich die Temperatur anzeigen lassen. Das gleiche gilt für den Füllstand oder die Koordinaten des Druckkopfs. Visualisiert wird das Maschinenmodell auf einem beliebigen Endgerät wie einem Touchmonitor oder einem Smartphone.

Das Tool eröffnet Anwendern zahlreiche Potenziale. Zum Beispiel muss der Mitarbeiter nicht neben der Maschine stehen, um den Prozessfortschritt zu prüfen. Außerdem ist es möglich, Informationen zu filtern und bedarfsgerecht anzuzeigen. Dadurch sind weniger Rückfragen notwendig. Zukünftig sei auch denkbar, einen Alarm einzubauen und den Nutzer zu warnen, wenn bestimmte Grenzwerte über- oder unterschritten werden.

Weniger Rückfragen, mehr Transparenz

Des Weiteren unterstützen IT-Tools bei der Kommunikation auf dem Shopfloor. Deutlich wird das mit Flex Note, 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 kann er den Fehler in der Aufnahme markieren, schriftlich oder mündlich eine Nachricht dazu verfassen und die Priorität festlegen. Da er sich zuvor mit dem Endgerät an der Maschine anmelden muss, wird auch deren Position exakt ermittelt. Die gesamte Meldung – der Anwender, das markierte Bild, die Nachricht, der Standpunkt – werden gebündelt gespeichert und automatisiert weitergegeben.

Im nächsten Schritt erhalten der Mitarbeiter selbst und der Maschinenverantwortliche automatisiert eine Benachrichtigung. Somit wird eine verteilte oder parallele Bearbeitung möglich. 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. Zuletzt geht die Kommunikation schneller vonstatten, da alle relevanten Informationen gebündelt aufgenommen und weitergegeben werden.

Seit 2017 erlaubt es Flex Note auch, Daten aus der Maschinensteuerung in einer Notiz abzuspeichern. Möglich macht dies der hochperformante Konnektor, der auf alle gängigen Steuerungssysteme zugreift. 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 auch Meldungen in Flex Note einpflegen, wenn ein Fehler im Ablauf vorkommt. 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.

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik
und Automatisierung IPA
www.ipa.fraunhofer.de


Anwendungspartner gesucht

Die Anwendungen Analytics Apps, Inside Out und Flex Note haben die IPA-Wissenschaftler bereits als Demonstratoren realisiert. Zu sehen sind sie im Applikationszentrum Industrie 4.0 der Stuttgarter Forschungseinrichtung. Außerdem suchen die Forscher noch nach Industrieunternehmen, die die Innovationen in gemeinsamen Projekten testen und bedarfsgerecht weiterentwickeln.

Im Applikationszentrum Industrie 4.0 zeigt das Fraunhofer IPA zahlreiche IT-Tools zur intelligenten Weiterverarbeitung von Produktionsdaten. Bild: Fraunhofer IPA, Rainer Bez


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