Datenintegration zur Prozessanalyse
Produkte, Anlagen und Umgebung analysiert
Automatische Prozessanalysen ermöglichen den genauen Blick auf die Produktion und ermöglichen es Werkern, schnell auf Veränderungen bei Produktqualität oder Anlagenzustand zu reagieren. Wenn dafür nicht nur das Produkt, sondern auch die Anlagen und die Produktionsumgebung überwacht werden sollen, könnte das BitmotecoSystem von Bitmotec helfen.
Bild: Bitmotec GmbHDie Integration von Prozessanalysen in neue oder bestehende Produktionsanlagen ist noch immer von hohem individuellen Anpassungsaufwand geprägt. Viele verschiedene Datenquellen, Maschinensteuerungen sowie Hersteller für industrielle Kameras und Sensoren machen eine Umsetzung für Integratoren und Anwender aufwendig. Zudem müssen solche Lösungen auf Betreiberseite hohen Datenschutzanforderungen gerecht werden. Das BitmotecoSystem soll solche Integrationen für beliebige Prozessanalysen erleichtern. Dazu stehen standardisierte und herstellerunabhängige Schnittstellen zu Maschinen und einer Vielzahl an Sensoren zur Verfügung, OPC UA Client/Server, MQTT Client/Bridge/Broker, Modbus und IO-Link. Eine GigE-Vision-Schnittstelle für den Anschluss von Kameras über die integrierten PoE-Buchsen soll im ersten Quartal 2021 hinzukommen. Auch für die Anbindung an IT-Netzwerke über Ethernet, Wlan, LoRaWAN oder 5G stehen Technologien zur Verfügung.
Bild: Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbHNodeRed erweitert
Für die Konfiguration der Datenverarbeitung ist ein funktionell erweitertes Node-Red (B.connect) integriert. Dies ermöglicht es, Rohdaten aus diversen Quellen zu vernetzen, individuell zu analysieren und weiterzuleiten. So können etwa Ergebnisse aus Vision-Anwendungen oder aus smarten Industriekameras mit Sensorwerten aus der Produktionsanlage kombiniert und weiterverarbeitet werden. Zusätzlich können Anwender und Integratoren eigene Funktionalitäten and Analysen mit Javascript-Funktionsblöcken im B.Connect selbst implementieren. Erweiterungen um Third-Party-Applikationen sind ebenfalls möglich. Hinzu kommt die Option, selbst komplexere KI-Anwendungen on-the-edge zu trainieren und auszuführen.
Visualisierung per Dashboard
Die Ergebnisse der Prozessanalysen lassen sich über das interne Dashboard-Tool B.Visualize ausgeben und über das interne Benachrichtigungs-Tool in verschiedenen Kanäle oder übergeordnete Systeme (ERP- oder MES-Software) senden. Das modulare Dashboard-Tool bietet Bausteine sowohl für Mitarbeiter auf dem Shopfloor als auch das Management. Die Benutzersteuerung steuert die personen- und rollenbezogene Anzeige der Dashboards über das firmeneigene Netzwerk an die angeschlossenen Computer. Ein Benachrichtigungssystem bspw. auf der Basis von Schwellwertüberschreitungen bietet das System ebenfalls.
Funktionen für die IT-Sicherheit
Bitmotec hat das System für den industriellen Einsatz auch mit Sicherheitsfeatures ausgestattet. Prozessdaten können zum Beispiel verschlüsselt abgespeichert werden. Für die Kommunikationswege zur Maschine und zum Nutzer stehen verschlüsselte und mit Zertifikaten abgesicherte Protokolle zur Verfügung. Nach einem Systemausfall werden die Prozessdaten aus einem verschlüsselten Backup wiederhergestellt. Die Benutzerverwaltung ermöglicht eine personen- und rollenspezifische Zugangssteuerung für die Lösung. Durch die lokale Datenverarbeitung des Systems bleiben die Daten die ganze Zeit im Firmennetz.
Beispiele für den Einsatz
Welchen Einfluss hat die Umgebungstemperatur oder Luftfeuchtigkeit auf die Produktqualität? Wann beeinflusst der Werkzeugverschleiß die Produktqualität? Wann kann durch einen Werkzeugwechsel die zu erwartende Ausschussrate gesenkt werden? Das sind nur einige Fragestellungen, für deren Beantwortung sich Produkt-, Maschinen und Umgebungsdaten korreliert analysieren lassen. Mit der noch recht jungen Lösung können Integratoren und Anwender aber auch Produkte zählen, Ist- und Soll-Vergleiche anstellen oder die Produktqualität, den Abnutzungsgrad von Werkzeugen, den Energieverbrauch von Produktionssystemen und die Umgebungsparameter überwachen. Zudem entwickelt Bitmotec zur Zeit an einem integrierten Prüfstand, mit dem Anwender und Integratoren künftig die automatisierte Objekterkennung sowie die Fehlererkennung bei Produkten leichter realisieren sollen. Dezentrale Machine-Learning-Algorithmen in Verbindung mit einer Industriekamera ermöglichen hierbei die industrietaugliche Bilderkennung und Signalverarbeitung vor Ort.
Effizienter Einsatz
Die Lösung zielt darauf ab, Anwendern durch einfache Bedienung und viele Features die Einrichtung von Prozessanalysen auch ohne aufwendige Programmierung zu ermöglichen. Die Vernetzung und Datenanalyse unter Einsatz von Internet of Things-Technologien und künstlicher Intelligenz könnte damit für immer mehr Unternehmen interessant werden.
Automatische Prozessanalysen ermöglichen den genauen Blick auf die Produktion und ermöglichen es Werkern, schnell auf Veränderungen bei Produktqualität oder Anlagenzustand zu reagieren. Wenn dafür nicht nur das Produkt, sondern auch die Anlagen und die Produktionsumgebung überwacht werden sollen, könnte das BitmotecoSystem von Bitmotec helfen.
Bild: Bitmotec GmbHDie Integration von Prozessanalysen in neue oder bestehende Produktionsanlagen ist noch immer von hohem individuellen Anpassungsaufwand geprägt. Viele verschiedene Datenquellen, Maschinensteuerungen sowie Hersteller für industrielle Kameras und Sensoren machen eine Umsetzung für Integratoren und Anwender aufwendig. Zudem müssen solche Lösungen auf Betreiberseite hohen Datenschutzanforderungen gerecht werden. Das BitmotecoSystem soll solche Integrationen für beliebige Prozessanalysen erleichtern. Dazu stehen standardisierte und herstellerunabhängige Schnittstellen zu Maschinen und einer Vielzahl an Sensoren zur Verfügung, OPC UA Client/Server, MQTT Client/Bridge/Broker, Modbus und IO-Link. Eine GigE-Vision-Schnittstelle für den Anschluss von Kameras über die integrierten PoE-Buchsen soll im ersten Quartal 2021 hinzukommen. Auch für die Anbindung an IT-Netzwerke über Ethernet, Wlan, LoRaWAN oder 5G stehen Technologien zur Verfügung.
Bild: Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbHNodeRed erweitert
Für die Konfiguration der Datenverarbeitung ist ein funktionell erweitertes Node-Red (B.connect) integriert. Dies ermöglicht es, Rohdaten aus diversen Quellen zu vernetzen, individuell zu analysieren und weiterzuleiten. So können etwa Ergebnisse aus Vision-Anwendungen oder aus smarten Industriekameras mit Sensorwerten aus der Produktionsanlage kombiniert und weiterverarbeitet werden. Zusätzlich können Anwender und Integratoren eigene Funktionalitäten and Analysen mit Javascript-Funktionsblöcken im B.Connect selbst implementieren. Erweiterungen um Third-Party-Applikationen sind ebenfalls möglich. Hinzu kommt die Option, selbst komplexere KI-Anwendungen on-the-edge zu trainieren und auszuführen.
Visualisierung per Dashboard
Die Ergebnisse der Prozessanalysen lassen sich über das interne Dashboard-Tool B.Visualize ausgeben und über das interne Benachrichtigungs-Tool in verschiedenen Kanäle oder übergeordnete Systeme (ERP- oder MES-Software) senden. Das modulare Dashboard-Tool bietet Bausteine sowohl für Mitarbeiter auf dem Shopfloor als auch das Management. Die Benutzersteuerung steuert die personen- und rollenbezogene Anzeige der Dashboards über das firmeneigene Netzwerk an die angeschlossenen Computer. Ein Benachrichtigungssystem bspw. auf der Basis von Schwellwertüberschreitungen bietet das System ebenfalls.
Funktionen für die IT-Sicherheit
Bitmotec hat das System für den industriellen Einsatz auch mit Sicherheitsfeatures ausgestattet. Prozessdaten können zum Beispiel verschlüsselt abgespeichert werden. Für die Kommunikationswege zur Maschine und zum Nutzer stehen verschlüsselte und mit Zertifikaten abgesicherte Protokolle zur Verfügung. Nach einem Systemausfall werden die Prozessdaten aus einem verschlüsselten Backup wiederhergestellt. Die Benutzerverwaltung ermöglicht eine personen- und rollenspezifische Zugangssteuerung für die Lösung. Durch die lokale Datenverarbeitung des Systems bleiben die Daten die ganze Zeit im Firmennetz.
Beispiele für den Einsatz
Welchen Einfluss hat die Umgebungstemperatur oder Luftfeuchtigkeit auf die Produktqualität? Wann beeinflusst der Werkzeugverschleiß die Produktqualität? Wann kann durch einen Werkzeugwechsel die zu erwartende Ausschussrate gesenkt werden? Das sind nur einige Fragestellungen, für deren Beantwortung sich Produkt-, Maschinen und Umgebungsdaten korreliert analysieren lassen. Mit der noch recht jungen Lösung können Integratoren und Anwender aber auch Produkte zählen, Ist- und Soll-Vergleiche anstellen oder die Produktqualität, den Abnutzungsgrad von Werkzeugen, den Energieverbrauch von Produktionssystemen und die Umgebungsparameter überwachen. Zudem entwickelt Bitmotec zur Zeit an einem integrierten Prüfstand, mit dem Anwender und Integratoren künftig die automatisierte Objekterkennung sowie die Fehlererkennung bei Produkten leichter realisieren sollen. Dezentrale Machine-Learning-Algorithmen in Verbindung mit einer Industriekamera ermöglichen hierbei die industrietaugliche Bilderkennung und Signalverarbeitung vor Ort.
Effizienter Einsatz
Die Lösung zielt darauf ab, Anwendern durch einfache Bedienung und viele Features die Einrichtung von Prozessanalysen auch ohne aufwendige Programmierung zu ermöglichen. Die Vernetzung und Datenanalyse unter Einsatz von Internet of Things-Technologien und künstlicher Intelligenz könnte damit für immer mehr Unternehmen interessant werden.
Bitmotec GmbH
Dieser Artikel erschien in IT&Production 1 (Februar) 2021 - 08.02.21.Für weitere Artikel besuchen Sie www.it-production.com
