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„Intelligente Objekte“ ebnen den Weg für intelligentere Maschinen

Als Maschinen- und Anlagenbauer benötigen Sie keinen Datenwissenschaftler, um zu wissen, dass die Nachfrage nach intelligenteren, IoT-fähigen Geräten steigt. Sie stehen an vorderster Front und müssen den Kundenbedarf an Ausrüstung erfüllen, die nicht nur mehr Daten sammeln, sondern diese auch nutzbringend mit Informationssystemen austauschen kann.

Die schnelle und kosteneffiziente Integration intelligenter Maschinen am Standort des Endkunden ist eine zentrale Aufgabe vieler Maschinen- und Anlagenbauer. Auch die Informationsanbindung steht seit Jahrzehnten im ständigen Fokus der technologischen Entwicklung.   

Eine wichtige Frage, die in diesem Zusammenhang beantwortet werden muss, lautet: Wie können wir die Informationsanbindung in den Steuerungssystemen verbessern, um die Integration zu erleichtern und die Lösungen, die intelligente Maschinen bieten, zu optimieren?

Unorganisierte, nicht auffindbare Daten sind der Kern des Problems

Die heutigen intelligenten Maschinen erzeugen mehr Daten als je zuvor. Aber die Daten, die von typischen Maschinensteuerungssystemen produziert werden, sind unorganisiert, undefiniert und daher für Informationssysteme nicht auffindbar.

Vom zeitlichen Ablauf betrachtet, ist die Auffindbarkeit von Maschineninformationen ein Aspekt, der während der Integration der Informationssystemplattform zu berücksichtigen ist. Um nützliche Informationen zu sammeln, müssen Sie zunächst den Datensatz aufbauen und definieren, indem Sie nacheinander nach jedem Datenpunkt suchen. Im nächsten Schritt muss definiert werden, wie die Informationsanwendungen die Daten abfragen und sammeln.

Als die Maschinendatenpunkte noch im zweistelligen Bereich lagen, war dies zwar nicht effizient, aber die Vorgehensweise war eindeutig. Die aktuelle Nachfrage nach anspruchsvollen Analysen – und robusten Maschinen mit Tausenden von möglichen Datenpunkten pro System – hat den Prozess komplexer und kostspieliger gemacht.

Dabei ist die Erstellung eines auffindbaren Datensatzes nur ein Teil des Puzzles. Hinzu kommt, dass die Datenpunkte je nach ihrer Gruppierung eine unterschiedliche Bedeutung erhalten. Ein weiterer zeitaufwendiger und kritischer Bestandteil des Prozesses besteht also in der Definition eines Beziehungsmodells für die Daten.

Neue Voraussetzungen auf Steuerungsebene

Zurzeit werden innovative Design-Tools für Steuerungssysteme entwickelt, die zum Ziel haben, neue Voraussetzungen für die Maschinenintegration zu schaffen.  

Wie? Maschinen- und Anlagenbauer sollen die Möglichkeit erhalten, auffindbare Datenpunkte und das Datenbeziehungsmodell weit vor der Systemintegration zu definieren, und zwar auf der Steuerungsebene im Rahmen der Maschinenprogrammierung.

Den Kern dieser neuen Funktionalität bilden Befehle für das System-Design, mit denen sich „intelligente Objekte" konfigurieren lassen, die Teil der Tag-Struktur werden. In Übereinstimmung mit den Anforderungen der Informationssystemanwendung legen intelligente Objekte fest, welche Daten zu erfassen sind – und wie und wann diese Daten erfasst werden.

Ein zweiter Satz von Befehlen legt die Organisation um die Daten herum fest und bestimmt, wie die Daten gruppiert werden. Wenn z. B. sechs Datenpunkte zusammen eine Sinneinheit ergeben, definiert der Befehl ein einzelnes „Elternteil“, das die Datenpunkte synchron erfasst.

Die Informations-Gateway-Software, die zur Maschinensteuerungsplattform hinzugefügt wird, findet die erfassten Daten zusammen mit dem Organisationsmodell und bildet sie automatisch in einer Datenbank ab. Um die benötigten Daten abzurufen, kommunizieren Informationssystemanwendungen mit dem Gateway, über das die gesammelten Daten und das Datenmodell in Datenbankform zugänglich sind.

Von Anfang an eine intelligentere Maschine

Dieser neue Ansatz für das Design intelligenter Maschinensteuerungssysteme rationalisiert einen der mühsamsten Teile des Integrationsprozesses, bevor Ihre Maschine im Fertigungsbereich ankommt. Denn zur Konfiguration der Funktionalität in der Steuerungsplattform können Ihre Mitarbeiter auf vorhandene Kenntnisse mit der Verwendung von SPS-Befehlen zurückgreifen. 

Doch nicht nur die Optimierung der Integration ist ein wichtiges Ziel, sondern es ist uns daran gelegen, dass ein auf intelligenten Objekten basierender Ansatz während des gesamten Lebenszyklus einer Maschine zusätzliche Vorteile bietet: 

  • Bessere, synchrone Daten.
    • In modernen Anlagen fragen Informationsanwendungen in vorgegebenen Zeitintervallen Maschinensteuerungssysteme nach einzelnen Datenpunkten ab. Die mit diesen asynchronen Daten erstellten Beziehungsmodelle sind oft unvollständig. Dies ist abhängig von der Reihenfolge der gesammelten Variablen und davon, ob ein Zustand, der eine Analyse erfordert, erkannt wird. 
    • Intelligente Objekte lösen automatisch die Datenerfassung auf der Grundlage der im Steuerungssystem erkannten Bedingungen aus. Alle Daten, die sich auf die Bedingung beziehen, werden synchron gesammelt, wenn das Ereignis eintritt, und dann an das Informationsgateway geliefert. 
    • Kurzfristig sind synchrone Daten optimal geeignet, um die Gründe für eine Änderung des Maschinenzustands, z. B. von „Betrieb“ zu „Störung“, zu ermitteln. Längerfristig liefern sie nützliche Erkenntnisse über Möglichkeiten zur Verbesserung der Gesamtanlageneffektivität.  
  • Kleinere Datensätze, die weniger Verarbeitungsleistung benötigen.
    • Verschiedene Informationsanwendungen suchen oft nach denselben Maschinendaten. Heute fragt in der Regel jede Anwendung das Maschinensteuerungssystem ab, erstellt einen Datensatz und erweitert den Datenbestand der Anlage.
    • Intelligente Objekte minimieren Abfragen durch mehrere Anwendungen, die oft nach der gleichen Sache suchen. Das Ergebnis sind deutlich weniger Datensätze, was sich in niedrigeren Kosten für Datenmanagement, Analyse und Speicherung niederschlägt. Darüber hinaus verringert die synchrone Erfassung von Daten falsche Eingaben oder „Rauschen“ in den Datensätzen. Damit ist weniger Verarbeitungsleistung notwendig, um das Rauschen zu identifizieren und vor der Verwendung der Daten in Informationssystemanwendungen zu beseitigen.    

Erfahren Sie mehr darüber, wie Maschinen- und Anlagenbauer mit unserer Technologie intelligentere Anlagen konzipieren können.

Evan Kaiser, OEM Segment Manager, hat diesen Beitrag mitverfasst.


Dan Seger
Dan Seger
Sr. Principal Engineer, Rockwell Automation
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