Sensordaten als Grundlage für Industrie 4.0

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Erfasste Sensordaten richtig interpretieren

Ob eine Erfassung der Sensordaten in Echtzeit nötig ist, entscheidet der konkrete Anwendungsfall. „Man muss die Frage stellen, bis an welche Stelle Echtzeit benötigt wird. Dazu kommt die Frage, wie die Daten synchronisiert werden. Und wichtig ist aber auch, welche Abtastraten für eine ausreichende Prozessbeschreibung nötig sind“, erklärt Dr. Jörg Stahlmann, Geschäftsführer der Consenses GmbH in Roßdorf. Das Unternehmen liefert Industriemesstechnik und Digitalisierungslösungen. Der Einsatz und die Entwicklung geeigneter Sensoren sowie die Interpretation der Daten gehört vor diesem Hintergrund zu den Kernkompetenzen von Consenses. „Wir nutzen 3D-Step-Modelle, um die Konstruktionen unserer Kunden zu verstehen. Das ist notwendig, um die sensorisch erfassten Daten korrekt einordnen zu können, so beispielsweise die zu erwartenden Kraft- und Temperaturflüsse oder Kinematiken. Das Verständnis dieser Zusammenhänge ist wichtig, um Sensordaten überhaupt interpretieren zu können“, beschreibt Stahlmann eine Vorgehensweise bei Consenses.

Fleischer unterstreicht das: „Dank Simulationen von Komponenten, Baugruppen und Maschinen können wir unser Verständnis für mechanische Effekte in der Produktionsanlage erweitern. Dieses Wissen setzen wir ein, um Sensoren gezielt anzubringen und die erfassten Daten effizient zu interpretieren.“

Nicht jede Anwendung erfordert eine Echtzeiterfassung

Zum Thema Echtzeit erläutert Stahlmann: „In jedem Fall ist es ein Irrglaube, anzunehmen, dass dann, wenn das Label Echtzeit an Daten steht, auch die bestmögliche Qualität erreicht wird. Echtzeitdaten werden oft von Steuerungen geliefert, die sie ursprünglich erhoben haben, um bestimmte Aktionen von Maschinen zu kontrollieren.“ Diese Zielsetzung decke sich mitunter nicht mit Anforderungen an eigentliche Sensordaten. Daher sei es wichtig, im konkreten Fall zu verstehen, welches Signal wie entsteht, bevor weitreichende Analysen oder Entscheidungen von diesen Daten abgeleitet werden.

Fleischer erläutert an einem Beispiel, wann Echtzeiterfassung überflüssig ist: „Für die zu- standsorientierte Instandhaltung ist eine schnelle Reaktion auf erfasste Daten nicht erforderlich. Hier ist auch eine Bereitstellung der Ergebnisse der Datenauswertung mehrere Stunden nach der Datenerfassung zulässig. Allerdings kommen häufig Sensoren zum Einsatz, deren Signale sich sehr dynamisch verändern, zum Beispiel Körperschallsignale. Die Aufnahme solcher Signale erfordert eine hohe Abtastrate und eine besonders schnelle, echtzeitfähige Datenerfassung. Dann können die erfassten Daten aber in einem Puffer gespeichert werden, um diese zu einem späteren Zeitpunkt gebündelt auszuwerten. Die Auswertung kann in diesem Fall auch an einen leistungsfähigen Server ausgelagert werden.

Dr. Thomas Päßler, Gruppenleiter Umformmaschinen am IWU, ergänzt: „Alles, was wirtschaftlich nicht begründbar ist, erfordert keine Echtzeit. So ist beispielsweise bei Trendanalysen über einen längeren Zeitraum eine Echtzeiterfassung nicht notwendig. Dabei müssen nicht alle Daten behalten werden, sondern es werden nur einzelne Kenngrößen generiert und archiviert. Produktionskenngrößen wie Ausbringung oder Energiedaten sind zwar echtzeitfähig, es ist aber nicht nötig, sie in Echtzeit vorliegen zu haben. Bei Energiedaten reicht es beispielsweise in bestimmten Fällen, alle 15 Minuten einen Wert zu nehmen. Außerdem ist es wenig sinnvoll, Daten in Echtzeit zu erheben, die für die Geschäftsleitung nötig sind, zum Beispiel bestimmte Kenngrößen zur Wirtschaftlichkeit der Produktion, etwa wie viele Bauteile einer Sorte auf einer Anlage hergestellt wurden.“

In ihrem Standpunktpapier Industriearbeitsplatz 2025 hat sich auch die Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP) mit der Frage nach sinnvoller und angemessener Automation auseinandergesetzt. Dazu heißt es: „Die Gestaltung des wirtschaftlichen Wertschöpfungsprozesses soll unter Ausnutzung aller technischen Möglichkeiten erfolgen. Das bedeutet, dass nicht immer der höchste Grad an Automatisierung notwendig oder sinnvoll sein wird.“

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