Industrie 4.0 geht davon aus, dass für alle Prozesse, von jeder Anlage und zu jedem Produktionsschritt jederzeit eine Vielzahl von Daten vorliegen und ausgewertet werden können. Das bedeutet dass von allen Produktions- und Fertigungsprozessen sehr kleinteilige und hochfrequente Messdaten von Temperaturen, Drücken, Durchflüssen und sonstige Zählern und Sensoren erfasst und aufbereitet werden müssen. Wenn zum Beispiel ein Mischprozess, der nur 20 Sekunden dauert, genauer analysiert werden soll, bringt es nicht sehr viel, die oftmals verfügbaren ¼ h Werte zu betrachten. Auch vielleicht vorhandene Minutenwerte sind für eine solche Prozessbetrachtung bei Weitem nicht ausreichend. Es ist unabdingbar, dass für solche Analysen Daten in den entsprechend kleinen Intervallen (bis zu Millisekunden) zu Verfügung stehen.
Diese für Industrie 4.0 benötigte Datenqualität stellt jedoch höchste Anforderungen an die Datenerfassung, die Datenübernahme aber auch die kurz-, mittel- und langfristige Speicherung sowie Aufbereitung der Daten. Viele unserer Kunden werden sich eher früher als später mit genau dieser Problematik konfrontiert sehen, falls sie es nicht jetzt schon sind.
Um unsere Kunden bei diesen Fragestellungen zu unterstützen, haben wir im Rahmen einer Forschungszusammenarbeit mit der ETA-Fabrik der TU Darmstadt verschiedene Methoden entwickelt und getestet.
Für das direkte Auslesen von Zählern, Sensoren oder Maschinen direkt im Feld, verwenden wir die sogenannte WiriBox HF – einer Spezial-WiriBox auf Basis des Raspberry Pi. Hierfür haben wir unsere jahrelange Erfahrung in der Datenerfassung mit modernster IT-Hardware gepaart, um eine hochfrequente und dabei kostengünstige Datensammlung zu ermöglichen. Die Software der WiriBox HF ist speziell auf die Hochfrequenz-Sensorik abgestimmt damit die Daten auch in den entsprechenden Intervallen erfasst werden können. Sofern zusätzliche Sensorik an den Maschinen und Anlagen benötigt wird, greifen wir auf am Markt verfügbare Technik zurück. Da sich auf dem Feld der Sensorik in den letzten Jahren sehr viel getan hat, sind inzwischen eine Vielzahl an industrietauglichen und dabei kostengünstigen Sensoren und Messgeräten verfügbar.
Die WiriBox HF leitet erfasste Daten direkt weiter an eine hochspezialisierte Zeitreihen-Datenbank, die auf das Handling von vielen Werten im Millisekunden Bereich ausgelegt ist. Um auch den Bestandsinstallationen im Feld Rechnung zu tragen, können selbstverständlich schon vorhandene Datenquellen oder Protokolle ohne den Umweg über die WiriBox HF direkt an diese Zeitreihen-Datenbank angeschlossen werden.
Die Verarbeitung der Daten innerhalb der Zeitreihen-Datenbank gliedert sich in zwei Bereiche auf. Die Originalwerte werden in den Intervall in den sie aus dem Feld übernommen worden sind für einen definierten Zeitraum vorgehalten. Diese sehr kleinteiligen Werte werden normalerweise für die Dauer von 30 bis 60 Tage vorgehalten – eine längere Speicherung ist zwar technisch kein Problem jedoch werden so kleinteilige Werte oftmals nur kurzfristig benötigt. Darüber hinaus werden die Daten in regelmäßigen Intervallen verdichtet um Minuten oder ¼ h Werte zu bilden, die dann dauerhaft im WiriTec Messdaten-Server gespeichert werden. Die bewährten Chart-Methoden der WiriTec können auf beide Datenquellen zugreifen. So kann der Anwender beispielsweise, sobald Auffälligkeiten in den Minutenwerten auftreten, die Daten aus der Zeitreihen-Datenbank nachladen und sich in dem Chart die Millisekunden-Werte betrachten. Wenn kleinteilige Datensätze über den definierten Vorhaltezeitraum aufbewahrt werden sollen, um zum Beispiel als Referenzdatensatz zu dienen, können diese entsprechend markiert und archiviert werden, damit sie dauerhaft zu Verfügung stehen.
Dies ist unser erster Beitrag zu Industrie 4.0 – weitere werden in nächster Zeit folgen.