Im Zuge der Digitalisierung von Produktionsbetrieben werden immer mehr Prozessparameter gesammelt, gespeichert und zur Analyse zur Verfügung gestellt. Für eine detaillierte Analyse von Produktionsparametern ist es aber unabdingbar, die in der Produktion vorherrschende Situation zu kennen, da es ansonsten sehr schwierig ist, sinnvoll auszuwerten ob hier Ansatzpunkte für Verbesserungen vorliegen oder nicht.
Wird beispielsweise der Massedurchsatz einer Produktionslinie über einen Zeitraum von mehreren Tagen betrachtet, so sieht man typischerweise eine schwankende Kurve, die grundsätzlich in verschiedene Bereiche unterteilt werden kann, je nachdem ob eine steigende, gleichbleibende oder fallende Tendenz aufgetreten ist. Damit anhand einer solchen Kurve aber eine Auswertung möglich wird, muss nun bekannt sein, warum der Massedurchsatz verändert wurde, bzw. nicht auf dem Wunschniveau liegt.
Zur Analyse einer Kurve wie der oben dargestellten, werden nun also weitere Aufzeichnungen – beispielsweise die handschriftlich geführten Schichtprotokolle der Maschinenbediener – herangezogen, worin herausgefunden werden kann, dass in der Nacht vom 12. Februar auf den 13. Februar eine Produktionsunterbrechung aufgrund eines Maschinenschadens eingetreten ist. Für die Reduktion der Produktionsgeschwindigkeit in der Nachtschicht vom 11. Februar auf den 12. Februar findet sich dort jedoch kein Hinweis, wodurch diese Situation schwer nachvollziehbar ist.
Gab es in dieser Nacht evtl. bereits ein sich abzeichnendes Problem, was dann letztendlich auch in dem Maschinenausfall am Folgetag mündete? Oder wurde hier aus anderen Gründen die Produktionsgeschwindigkeit gesenkt?
Wäre das obige Analysediagramm mit weiterführenden Informationen angereichert, ließe sich eine Auswertung erheblich vereinfachen. Genau hier setzt eine Funktion des virtuellen Assistenzsystems – Vipra(R) der SHS an, und ermöglicht die automatisierte Erfassung von Produktionsszenarien.
Informationen über die Produktionssituation sind zur Datenanalyse zwingend erforderlich.
Die Kenntnis über die aktuelle Produktionssituation ist für eine Datenanalyse eine wesentliche Vereinfachung wenn nicht gar Voraussetzung, insbesondere wenn die Datenanalyse automatisiert erfolgen soll. Noch mehr als bei einer manuellen Datenanalyse, muss aber ein softwarebasiertes Analysesystem (Assistenzsystem) wissen, ob die aktuellen Prozessparameter zu einem Stillstand, einem Anfahrprozess, einem Ramp-Up oder einem Produktionsprozess gehören, damit das System den Prozess sauber interpretieren kann und um das Risiko zu vermeiden, dass sinnbildlich „Äpfel mit Birnen“ verglichen werden.
Aus diesem Grund ist eine assistenzgestützte Situationserkennung eine wichtige Basisanforderung, die aber nicht nur für die automatisierte Datenanalyse, sondern zudem auch für die manuelle Datenanalyse eine enorme Erleichterung darstellt.
Durch die assistenzgestützte Situationserkennung wird es ermöglicht, dass eindeutig definierte Szenarien miteinander verglichen werden können, wodurch der Informationsgewinn daraus enorm erleichtert und beschleunigt wird. Beispielsweise lassen sich so vollständig identische Produktionssituationen, die zu beliebigem Zeitpunkt im Kalenderjahr aufgetreten sind, mit wenigen Klicks gegeneinander visualisieren und miteinander vergleichen.
Beispiel:
Der Systemanwender erhält damit die Möglichkeit, im System zu definieren: Zeige mir alle Situationen in denen der Fehler „Verzug“ aufgetreten ist, so dass ich sämtliche Prozessparameter von jeder beliebigen Anlage (Ist-Werte UND Soll-Werte) vergleichen kann, die in Kombination mit diesem Fehler anlagen.
Graphische Analyse und Vergleiche von Situationen
Jede automatisiert vom System erfasste Situation wird wie oben beschrieben separat gespeichert und kann gegen jede andere Situation in graphischer Weise verglichen werden. Die unten dargestellten Ansichten, zeigen zwei Möglichkeiten zur Detailanalyse und zum Vergleich solcher Prozesse.
Dashboard zur Visualisierung unterschiedlicher vom System erkannter „Situationen“.
Links im Bild zu sehen: Es sind insgesamt drei solcher Situationen erkannt worden. Zwei dieser Situationen wurden aktiviert und zum Vergleich gegeneinander herangezogen.
Rechts im Bild zu sehen: Für beide Zeiträumen, werden beliebige Detailkurven der Prozessparameter dargestellt und es werden Bereiche farblich markiert, die hervorgehoben werden (Problem occured). In der Kurvenscharanalyse lassen sich beliebige Situationen gegeneinander vergleichen.
Unten dargestellt: vergrößterte Darstellung
Eine derartige Analyse wird realisiert, indem vom Assistenzsystem die Situation automatisiert erkannt wird. Dazu werden beliebige Kombinationen von Ereignissen vom Assistenzsystem automatisiert überwacht. Die Definition von Bedingungen ist dabei vollständig frei und quasi beliebig kombinierbar. Zu unterscheiden ist dabei in direkte und indirekte Situationserfassung.
Direkte Situationserfassung:
Bei der automatisierten Situationserfassung werden eindeutige Signale herangezogen, die Aufschluss über die Situation geben können.
Eindeutige und direkte Signale können beispielsweise sein:
- Geometriesensor kommuniziert an das Assistenzsystem, dass die Geometrie ausserhalb der Sollmaße ist.
- Drucksensor übermittelt einen kritischen Überdruck.
- Maschine kommuniziert eine Fehlermeldung.
- Mitarbeiter betätigt im virtuellen Assistenzsystem eine selbst definierte Schaltfläche „Produktionsproblem aufzeichnen“.
Der zuletzt genannte Punkt lässt sich dabei für jede beliebige Situation anpassen. Das Assistenzsystem bietet die Funktion, dass in frei konfigurierbaren Dashboards unterschiedliche und individuelle Schaltflächen konfiguriert werden können, so dass jede erdenkliche Situation in der Produktion vom Mitarbeiter mit einem einfachen Tastendruck (zum Beispiel auf einem Tablet PC an der Linie) erfasst werden kann.
Indirekte Situationserfassung:
Oftmals sind aber keine eindeutigen und direkten Signale in Produktionsumgebungen verfügbar, da beispielsweise die dafür notwendige Sensorik (aus Wirtschaftlichkeitsgründen) nicht installiert ist. Eine Situationserfassung die auf einen Tastendruck oder eine Benutzereingabe eines Maschinenbedieners erfolgt, kann dann eine Abhilfe sein, wenn diese jedoch unabhängig vom Faktor Mensch gestaltet sein soll, besteht die Möglichkeit der indirekten und automatisierten Situationserfassung.
In diesen Fällen können auch indirekte Signale zur eindeutigen Situationsbestimmung herangezogen werden, wodurch eine sehr gute Erfassungsqualität erreicht werden kann.
Beispiele für indirekte Signale, die eine eindeutige Situation beschreiben können:
- Wenn die elektrische Leistung an der Anlage auf Null sinkt, steht die Anlage still.
- Wenn der Materialdurchsatz an der Anlage Null ist, wird nicht produziert.
- Wenn der Massedruck zwischen 50bar und 100bar ist und wenn die Abzugsgeschwindigkeit größer als 30m/min ist und wenn der Drucker zur Bedruckung des Profils einen Energieverbrauch von mehr als 100 Watt hat, dann wird mit hoher Wahrscheinlichkeit Gutware produziert und diese auch als solche gelabelt.
Die obigen Beispiele zeigen, dass nicht immer nur direkte Signale zur Bestimmung einer Situation herangezogen werden können, sondern dass auch über Sensoren erfasste Informationen die sich beim Auftreten einer Situation zwangsläufig ergeben, eindeutig signalisieren können was gerade in der Produktion los ist.
Mit diesem Ansatz lassen sich oftmals – durch die Kombination beliebiger Bedingungen miteinander – Zustände erfassen, die mit direkter Sensorik kaum messbar wären.
Das Assistenzsystem bietet dabei die Besonderheit, dass diese Bedingungsbäume sehr einfach und intuitiv über den Webbrowser in einer graphischen Benutzeroberfläche konfiguriert werden können. So kann eine Situation auch nachträglich um weitere Bedingungen erweitert werden, wenn beispielsweise Sondersituationen bekannt werden, in denen die Erfassung nicht genau genug funktioniert hat.
Sobald eine derartige Bedingung im System einmal definiert ist, speichert das Assistenzsystem fortan sämtliche Situationen in denen diese Bedingungen erfüllt sind in separater Weise ab und berechnet auf Wunsch auf diese „Spezialsituationen“ unmittelbar und vollautomatisch frei konfigurierbare Kennwerte.
Typische Beispiele für automatisierte Produktionsszenarien und automatisiere Berechnungen am Live-Datenstrom
- Wenn Situation = „Ausschussproduktion“, berechne den Materialverbrauch für diese Zeiträume
- Zur Beantworgung der Frage: Wieviel Material haben wir verschwendet?
- Wenn Situation = „Qualitätsfehler tritt auf“, speichere von allen Soll-Werten des Extruders den Min, Max, Average, Modal sowie die Range und die Standardabweichung
- Zur Beantwortung der Frage: Was wird an der Anlage eingestellt um den Fehler zu beheben?
- Wenn Situation = „Material zu kurz getrocknet / Restfeuchte zu hoch“, zähle die Häufigkeit von Fehlermeldungen
- Zur Beantwortung der Frage: Treten bei einer verkürzten Trocknungszeit mehr Fehler auf?
Die obigen Beispiele zeigen welch unterschiedliche Möglichkeiten in der Datenanalyse zur Verfügung stehen, um situationsbasiert und vollautomatisiert Analysen am Live-Datenstrom zu realisieren, die sofort Informationen über die Prozessqualität geben können.
Jeder vom System automatisiert berechnete Wert wird anschließend dauerhaft gespeichert und steht zur weiteren Auswertung in beliebigen Dashboards, Graphen, Tabellen oder Kennzahlenfeldern zur Verfügung.
Bei Interesse an dieser oder den weiteren Möglichkeiten des virtuellen Produktionsassistenten bieten wir gerne – nach Terminabstimmung – eine individuelle Webkonferenz an, in der wir an einem einem Live-System die Funktionalität des Systems demonstrieren können. Gerne können Sie uns aber auch an unserem Standort in Dinslaken (BRD/NRW) besuchen, so dass wir Ihnen das System live, verbunden mit einem Extrusionssystem und einer Spritzgießmaschine in unserem Technikum demonstrieren können. Sofern Sie daran interessiert sind, schreiben Sie uns gerne eine E-Mail.
Melden Sie sich hier (kostenlos) als Premiummitglied an und erhalten Sie Zugang zu unserem Downloadbereich. Dort finden Sie verschiedene Excel-Tools sowie andere Hilfsmittel und Checklisten. Zudem bleiben Sie als Premium-User stets informiert über neue Beiträge.
