-
Die Erfindung betrifft eine Analysevorrichtung zur Erfassung von Fertigungsanlagen und Fertigungsprozessen und zur Vorabüberprüfung der Adaptierbarkeit einer Prozessüberwachung, einschließlich einem Analyseverfahren, um Zukunftsprognosen und Fehlererkennung in Prozessen und bei Prozessergebnissen treffen zu können, insbesondere bei der Herstellung von Bauteilen bei einer komplexen Fertigung in mehreren Prozessebenen einer Fertigungsanlage.
-
Im Stand der Technik sind bereits diverse Verfahren bekannt, um Diagnosen und Vorhersagen zur Fertigungsmaschinen oder Produktionsanlagen zu treffen. Die Anlagenverfügbarkeit einer Maschine, wie z. B. eines Drehtisches stellt einen wichtigen Faktor für die wirtschaftliche Nutzung dieser Einrichtung dar. Ein ganz wesentlicher Nachteil besteht aber darin, dass man dazu die Anlagen bereits kennen muss und möglichst einen detaillierten digitalen Zwilling benötigt. Andernfalls steht man vor eine Black-Box.
-
Die Hauptaufgabe eines Verfahren zur Überwachung des Zustandes von Maschinen besteht darin, möglichst ohne Betriebsunterbrechung eine Beurteilung des aktuellen Maschinenzustandes, der Belastung der Maschine und jeglicher Veränderungen des Maschinenzustandes zu ermöglichen. Unter Maschinenzustand versteht man dabei die Bewertung des technischen Zustandes der Maschine auf der Basis der Gesamtheit der aktuellen Werte aller Schwingungsgrößen und Betriebsparameter.
-
Durch vorbeugende Instandhaltung und Erfahrungswerte können die Verfügbarkeiten der Produktionsanlagen verbessert und gleichzeitig die Ausfallzeiten der Anlagen sowie die Kosten der Instandhaltung reduziert werden. Nachteilig ist dabei, dass es selten möglich ist, genaue Vorhersagen über den Zustand und den Zeitpunkt des Ausfalls von Maschinenteilen, Lager oder Verschleißteilen zu treffen. Ferner ist es bei der vorbeugenden Instandhaltung immer wieder der Fall, dass Teile ausgetauscht werden, die noch über eine hohe Reststandzeit verfügen.
-
Eine alternative Form der Instandhaltung kann in der zustandsbezogenen Instandhaltung gesehen werden. Die zustandsbezogene Instandhaltung setzt eine zuverlässige und regelmäßige Ermittlung des Maschinenzustands voraus. Die dafür entwickelten und im Stand der Technik verfügbaren Mess- und Auswerteverfahren dienen der Überwachung und Auswertung von Prozess-parametern und Maschinenkennwerten, wie z. B. Temperatur, Druck, Drehmoment oder elektrische Stromdaten. Häufig wird auch die Schwingungsanalyse zur Maschinendiagnose eingesetzt. Mit einer derartigen Analyse ist es möglich, Schäden bereits im Frühstadium zu erkennen und zu diagnostizieren, um Folgeschäden zu vermeiden.
-
Ein Bedürfnis der Anwender von mehrstufigen komplexen Fertigungsanlagen besteht darin, eine vollständige System-Architektur zu schaffen bei der eine Lösung zur Verfügung steht, zur Digitalisierung eines Herstellungsprozesses (digitaler Zwilling) zur Herstellung eines komplexen Bauteils sowie einer Prozesssteuerung und Prozessüberwachung mit einer integrierten Prognostizierung von Trends oder Vorhersagen von Systemmerkmalen, Fehlererkennungsmerkmalen und/oder Prozessmerkmalen einer solchen Fertigungsanlage in der die Teilfertigungsschritte, in mehreren Prozessebenen gegliedert werden, um diese nach einem intelligenten Modell auszuwerten. Besonders wünschenswert sind Lösungen, die sich integral in bestehende komplexe Fertigungsanlagen implementieren lassen, so dass Nutzer solcher Fertigungsanlagen eine Motivation haben, Kosten und Aufwand auf sich zu nehmen, entsprechende Industrie 4.0 Lösungen in ihre bestehenden Anlagen zu integrieren.
-
Der Begriff Industrie 4.0 leitet sich aus den großen industriegeschichtlichen Umbrüchen ab. Industrie 4.0 wird in dieser Entwicklung als der vierte große technologische Durchbruch betrachtet. Die Digitalisierung bietet den Zugang zu einer branchen- und technologieübergreifenden Integration von Prozessen und Systemen, die alles miteinander vernetzt - Produktion, Dienstleistungen, Logistik, Personal- und Ressourcenplanung. Virtuelle Welt und reale Welt interagieren nach diesem Gedanken.
-
Problematisch ist bisher, dass es keine ganzheitliche Lösung gibt, die das Konzept Industrie 4.0 auch mit bestehenden Fertigungsanlagen und bestehenden Fertigungstechnologien ermöglicht. Der Anmelder dieser Erfindung hat ein solches ganzheitliches Konzept (im Folgenden Architekturlösung genannt) entwickelt.
-
Nachteilig an einer solchen ganzheitlichen Architekturlösung ist, dass die finanzielle und organisatorische Eintrittshürde für die Implementierung einer solchen Lösung oftmals vom Nutzer gescheut wird, da es zunächst an einem Nachweis des Grades der Nutzbarkeit und Tauglichkeit einer solchen Lösung für die fragliche Fertigungsanlage gibt.
-
Es besteht insgesamt ein Bedarf der praktischen Überprüfung der Nutzbarkeit einer intelligenten Industrie 4.0 Konzeption, die Trends und Prognosen ermöglicht.
-
Zu aufwändig ist es allerdings, eine solche Anlage nur deshalb vollständig zu virtualisieren oder einen digitalen Zwilling zu erzeugen, um für einen Lösungsanbieter den Nachweis antreten zu können, welche Vorteile bei der Fehler- und Trendanalyse eine vom Lösungsanbieter angebotene Systemarchitekturlösung zur trendbezogenen Prozessüberwachung bietet. Die Anbieter von solchen Lösungen als auch Anwender und Kunden haben daher ein Bedürfnis danach, zunächst anhand einer Vorabprüfung festzustellen, ob denn eine solche am Markt verfügbare Systemarchitektur zur trendbezogenen Prozessüberwachung auch für die eigene Fertigungsanlage den gewünschten Nutzen bringt und überhaupt das hält, was sie verspricht.
-
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft das Identifizieren und Analysieren einer unbekannten Fertigungsanlage, die zunächst als unbekannte Black-Box wahrgenommen wird. Ziel ist eine einfache, kostengünstige, ressourcenschonende Art und Weise einer Systemidentifikation und der Systemkomponenten und deren Wechselwirkung untereinander (d.h. der Kenntnis des Beziehungsnetzwerks der beteiligten Komponenten).
-
Diese Aufgabe wird folgendermaßen gelöst, und zwar mit einer Analysevorrichtung aufweisend zumindest eine Datenschnittstelle zur Anbindung an ein (zunächst unbekanntes) Fertigungssystem bestehend aus einer Mehrzahl an strukturell und funktional miteinander interagierenden Systemkomponenten, wobei die Analysevorrichtung ausgebildet ist, zunächst Daten des zu Fertigungssystems über die Datenschnittstelle zu erfassen, um daraus die Systemkomponenten des Fertigungssystems in Bezug auf Komponentenmerkmale zu identifizieren und auf Basis einer in der Analysevorrichtung hinterlegten Ontologie und/oder semantischer Regeln und Strukturen für solche Komponentenmerkmale ein Beziehungsnetzwerk, insbesondere die strukturellen und/oder funktionalen Beziehungen der Systemkomponenten zueinander abzuleiten und insbesondere im Ergebnis eine digital auswertbare Beschreibung der zuvor unbekannten Fertigungseinrichtung zu erhalten.
-
Somit kann man mithilfe der Idee der Erfindung und der Methodik der Ontologie und der Semantik aus einer zunächst als Black-Box wahrgenommenen Fertigungseinrichtung, eine vollständige Beschreibung der Fertigungseinrichtung in einer bestimmten Beschreibungstiefe vorzunehmen.
-
Ferner lassen sich mit der identischen Methodik unterschiedliche Systemstände einfach und schnell erfassen. Wurde zum Beispiel ein Roboter ausgetauscht oder ergänzt, wir dies auf einfache Weise mit der Idee der Erfindung erkannt.
-
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Systemkomponenten anhand Komponentenmerkmalen, insbesondere auf Basis hinterlegter Systemkomponenten detektiert werden, insbesondere auf Basis von komponentenspezifischen Daten aus der Fertigungssteuerung des Fertigungssystems.
-
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn eine Ontologie hinterlegt und/oder verwendet wird, die zumindest aus Metadaten oder der Beschreibungen der Daten des Fertigungssystems sowie der Regeln für diese Fertigungseinrichtungen umfasst, um daraus deren Zusammenhang zu ermitteln, optional Rückschlüsse aus den vorhandenen Daten zu ziehen, weiter optional logische Widersprüche in den Daten zu erkennen und fehlende Daten auf Basis dafür eingerichteter logischer Regeln zu ergänzen.
-
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Lösung vorzuschlagen, mit der dann ein Vorab-Check für die Bewertung einer trendbasierte Prozesssteuerung einer solchen Fertigungsanalage zur Verfügung steht und zwar insbesondere zur Prüfung, ob sich eine solche Lösung effizient in eine bestehende Fertigungsanlagen zur Herstellung komplexer Bauteile implementieren lässt.
-
Im Folgenden wird zunächst eine Begriffsdefinition vorgenommen, wobei die meisten Begriffe eine für den Fachmann bekannte Bedeutung haben. Zur Klarstellung werden diese Begriffe dennoch kurz erläutert.
-
Architekturkonzept zur trendbasierten Prozessüberwachung einer komplexen Fertigungsanlage:
- Hierbei handelt es sich in der allgemeinsten Form gerade nicht um ERP-Systeme (wie SAP oder dergleichen) oder bekannte Produktionsplanungslösungen, sondern um eine technische Lösung, bei der komplexe Fertigungsprozesse in Teilfertigungsprozesse zerlegt werden, in hierarchisch organisierte Prozessebenen gegliedert werden, Prozessparameter analysiert werden, Fehlerklassen typisiert werden und aus den Analysedaten Vorhersagen, insbesondere Trends abgeleitet werden und diese auch bei der Ressourcenplanung berücksichtigt werden.
-
Ontologie
-
Ontologien sind in der Datenverarbeitung sprachlich (textualisierte) gefasste und formal geordnete Darstellungen einer Menge von Begriffen oder Merkmalen und der zwischen ihnen bestehenden Beziehungen in einem bestimmten Gegenstandsbereich. Sie werden dazu genutzt, Informatione in digitalisierter und formaler Form zwischen Anwendungsprogrammen und Diensten auszutauschen. Ontologien enthalten Inferenz und Integritätsregeln, also Regeln zu Schlussfolgerungen und zur Gewährleistung ihrer Gültigkeit. Ontologien haben mit der Idee des semantischen Webs einen technische Anwendbarkeit erfahren und sind damit Teil der Künstliche Intelligenz. Im Unterschied zu einer Taxonomie, die nur eine hierarchische Untergliederung bildet, stellt eine Ontologie ein Netzwerk von Informationen mit logischen Relationen dar.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es allerdings nicht eine ganz bestimmte Ontologie zu entwerfen, sondern mit den bekannten Techniken der Ontologie eine technische Aufgabe zu lösen, nämlich eine unbekannte Fertigungsanlage auf einfache Weise beschreiben zu können.
-
Semantische Daten und semantisches Datenmodell:
- Ein semantisches Datenmodell (SDM) ist im Rahmen der Datenmodellierung eine abstrakte, formale Beschreibung und Darstellung eines Ausschnittes der in einem bestimmten Zusammenhang (z. B. eines Projekts) „wahrgenommenen Welt“. Zur Formulierung semantischer Datenmodelle existieren verschiedene Modellierungssprachen, von denen das Entity-Relationship-Modell das im Stand der Technik bekannteste Modell ist.
-
Abweichende Bezeichnungen: Für semantische Modelle werden in der Praxis, geprägt von unterschiedlichen Methodenansätzen oder betrieblichen Gewohnheiten, auch andere Begriffe benutzt, zum Beispiel: konzeptionelles (Daten-)Modell, konzeptuelles Datenbankschema, Konzeptmodell, logisches Modell, Informationsstruktur.
-
Um für ein Prozess Informationen und Detailangaben zu sammeln und in die verschiedenen Stufen der Entwürfe zu übertragen, können in dem jeweils entsprechenden Datenmodell die Datenklassen (Datenkategorien) festgelegt werden und die Beziehungen zueinander hergestellt werden. Das Festlegen der Datenklassen, oder synonym der Entitätsmengen, und Beziehungen werden in dieser Stufe völlig unabhängig von dem später zu verwendenden Hardwaresystem vorgenommen. Unter dem Hardwaresystem ist in diesem Zusammenhang die Rechnerarchitektur und das Datenbanksystem zu verstehen.
-
Die Modellierung erfolgt vorzugsweise in den folgenden Schritten. Auf die erste Datenanalyse erfolgt die Festlegung der Entitätsmengen mit dem Entwurf des Entitäten-Beziehungsmodells. Anschließend wird dieses Modell in das konkrete Datenbankschema überführt.
-
Die semantische Ebene beschreibt also Objekte (Entitäten), die im z. B. in einem Data Warehouse bzw. einer Systemarchitektur einer Automatisierungsanlage behandelt werden, unabhängig von der logischen Repräsentation und ihrem physischen Speicher. Gegenstand der semantischen Datenmodellierung in Form semantischer Daten nach dem Konzept der vorliegenden Erfindung ist ein (formales) Abbild des darzustellenden realen Prozessausschnitts. Dies soll in formalen Ausdrücken, abgeleitet aus erfassten Prozessdaten (Maschinendaten, Massenrohdaten) dargestellt werden, um die Betrachtung und Interpretation des Modells zu realisieren. Mit der semantischen Datenmodellierung kann dann das zu verwendende Datenbank-System bestimmt werden.
-
Fehlercodendatensatz:
-
In den semantischen Daten sollte ein Datensatz als Abbild der Fehlerentwicklung enthalten sein. Das bedeutet, dass aus den Rohdaten bzw. Maschinendaten, die von Sensoren und anderen Messeinrichtungen im Fertigungsprozess erfasst werden, eine Systematisierung vorgenommen wird.
-
Ausgehend von einer Basiskurve, welche im Prozess mittels einer Systemarchitektur überwacht wird, (z. B. eine Kraft-Weg-Kurve, die diese beispielhaft in der 1 gezeigt ist) bei der die Kraft über einen bestimmten Nietweg überwacht wird, werden eine untere und obere Hüllkurve definiert, die eine jeweilige Warngrenze widerspiegelt. Ferner wird eine obere und untere Grenzlinie für die Kraft als Abschaltfenster definiert. Die Kraft-Wege-Kurve verläuft in das Abschaltfenster. Liegt aber der tatsächlich erfasste Wert der Kraft am Ende des Nietprozesses nicht im gewünschten Abschaltfenster, sondern außerhalb, so kann anhand der Kurve ein Fehler detektiert werden und die Nietanlage in der Fertigungsanlage einen Abschaltbefehl erhalten. So kann lange vor dem Auftreten eines sichtbaren Nietfehlers bereits eingegriffen werden, da der Prozess sozusagen auf dieser Prozessebene digital isoliert und erfasst ist, aber dennoch im Gesamtprozess digital implementiert bleibt, da die Prozessebenen in der komplexen Systemarchitektur hierarchisch organisiert sind. Ergänzend wird auf die 2 hingewiesen. Liegt die Nietkraft nicht im Zielfenster, kann daraus eine Prognose getroffen werden. Die Nietkraftkurve zeigt in diesem Beispiel eine Veränderung über den Zeitraum von 24h. Ein Trend wird somit frühzeitig erkennbar. Es können vorbeugende Instandhaltungsmaßnahmen rechtzeitig getroffen werden, bevor eine wie im Stand der Technik bekannte Prozessüberwachung eine Störung detektiert.
-
Um allerdings eine solche Vorhersagbarkeit mittels einer Systemarchitekturlösung einem Kunden zuvor glaubhaft zu demonstrieren, eignen sich die Rohdaten der Fertigungsanlage als solche nicht unmittelbar. Die Rohdaten müssen insofern in ein semantisches Datenmodell gewandelt werden, bei dem gewisse Datenstrukturen ausgewertet werden können. Insofern wird eine Analysevorrichtung vorgeschlagen, die mit der Schnittstelle einer Kundensteuerung verbunden werden kann. Es erfolgt dann ein automatisiertes Kontextualisieren der nicht sprechenden Massenrohdaten, mindestens in ein Format mit einer semantischen Grundstruktur, somit mindestens in ein einfaches semantisches Datenmodell. Insbesondere werden dann zunächst die nicht aussagefähigen Rohdaten erfasst bzw. ausgelesen. Diese werden z. B. in Datenklassen und Fehlerklassen semantisch abgebildet. Anders ausgedrückt erfolgt ein automatisches Übersetzen der Massenrohdaten durch die Analysevorrichtung in einen Fehlercodendatensatz in einer Meta-Semantik-Struktur, wodurch die nicht sprechenden Daten in ein auswertbares Datenforomat gewandelt werden, die einer Prognose- und Trendanalyse, analog der implementierten Möglichkeit mit einer vollständigen Systemarchitektur erfolgen kann. Auf Basis dieses vereinfachten Analysekonzeptes, kann ein Nutzer einer Fertigungsanlage sehen, wie die vollständige Systemarchitektur zur Prozessüberwachung zumindest diesen einen partiellen Prozess (z.B. das Nieten) bewerten würde.
-
Erfindungsgemäß wird daher eine Analysevorrichtung insbesondere zur Vorabbewertung der technischen Adaptierbarkeit einer Systemarchitektur zur trendbasierten Prozessüberwachung einer komplexen Fertigungsanlage basierend auf Zeitseriendaten und Ereignisdaten (gewonnen aus Massenrohdaten), die in einem systematisierten insbesondere semantischen Datenformat zur Vorhersage von Trends, vorliegen, wobei die Analysevorrichtung mit einer Schnittstelle zur Verbindung mit einer Steuerungseinrichtung der Fertigungsanlage ausgebildet ist, um in einem Datenspeicher der Fertigungsanlage abgespeicherte Massenrohdaten, die in einem Rohdatenformat vorliegen, die Prozessdaten der Fertigungsanlage sind, auszulesen, sowie einer Datenverarbeitungseinrichtung, die ausgebildet ist, ein für die Massenrohdaten mittels eines Kontextualisierungsvorgangs definiertes semantisches Datenformat zu erzeugen, welches zumindest eine Fehlercodendatensatz umfasst, sowie eine Auswerteeinrichtung, die auf Basis von hinterlegten Semantikstrukturen aus der Semantik der erzeugten Daten eine Fehleranalyse und/oder eine Prognose und/oder Fehlerprognose und/oder Trendanalyse zur Beurteilung der Entwicklung eines überwachten Prozessparameters.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung der Fertigungsanlage eingerichtet ist, zum kontinuierlichen Erfassen von Prozessdaten und /oder Ereignisdaten von verbundenen Automatisierungssystemkomponenten oder Fertigungskomponenten.
-
Weiter vorteilhaft ist es, wenn ein Datenspeicher vorgesehen ist, um die erfassten Massenrohdaten als historische Daten der Fertigungsanlage abzuspeichern, welche zumindest überwachte Prozessparameter und Daten für Prozessereignisse des Fertigungsprozesses beinhalten, wobei ein ontologisches Kontextmodell in dem Datenspeicher der Analysevorrichtung hinterlegt ist, sowie ein Kontextualisieren der abgerufenen Daten und/oder der Ereignissdaten unter Verwendung des ontologischen Kontextmodells erfolgt und Ausgeben von prognostizierten Prozessparametern aus den kontextualisierten Daten sowie Ableiten von prognostizierten Ereignissen des Automatisierungssystems oder der Fertigungseinrichtung erfolgt.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die abgespeicherten historischen Daten Massenrohdaten mindestens einer Automatisierungssystemkomponente oder einer Fertigungseinrichtung, insbesondere eines Sensorgeräts sind, wobei die gespeicherten Massenrohdaten Datenelemente umfassen, die jeweils mit einem entsprechenden Zeitstempel und einer Komponentenkennung der jeweiligen Automatisierungssystemkomponente versehen sind.
-
Insbesondere betrifft das vorliegende Konzept und die Vorhersage und Vorabanalyse einer Fertigungsanlage, um damit nachzuvollziehen, wie mittels einer durchgängigen Architektur daher eine Produktionsplanung auf Leitebene ermöglicht werden kann, die den dazu erforderlichen Personaleinsatz, den Anlagenproduktionszeitraum und das Ressourcenmanagement aus einem System ermöglicht.
-
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
-
Es zeigen:
- 1 Kraft-Weg-Kurve
- 2 erforderliche Nietkraft nicht im Zielfenster und
- 3 schematische Ansicht einer Analysevorrichtung.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der 1 bis 3 näher erläutert. Ausgehend von einer Basiskurve, welche im Prozess überwacht wird, (z. B. eine Kraft-Weg-Kurve, die diese beispielhaft in der 1 gezeigt ist) bei der die Kraft über einen bestimmten Nietweg überwacht wird, werden eine untere und obere Hüllkurve definiert, die eine jeweilige Warngrenze widerspiegelt. Ferner wird eine obere und untere Grenzlinie für die Kraft als Abschaltfenster definiert. Die Kraft-Wege-Kurve verläuft in das Abschaltfenster. Liegt aber der tatsächlich erfasste Wert der Kraft am Ende des Nietprozesses nicht im gewünschten Abschaltfenster, sondern außerhalb, so kann anhand der Kurve ein Fehler detektiert werden und die Nietanlage in der Fertigungsanlage einen Abschaltbefehl erhalten. So kann lange vor dem Auftreten eines sichtbaren Nietfehlers bereits eingegriffen werden, da der Prozess sozusagen auf dieser Prozessebene digital isoliert und erfasst ist, aber dennoch im Gesamtprozess digital implementiert bleibt, da die Prozessebenen hierarchisch organisiert sind.
-
Ergänzend wird auf die 2 hingewiesen. Liegt die Nietkraft nicht im Zielfenster, kann daraus eine Prognose getroffen werden. Krfatendpunkt wird beobachtet über die zeit und daraus erkennt man Trend wo dieser Punkt hinwandert. Das Verhalten wo dieser Punkt hinläuft wird ausgewertet und daraus eine Prognose hergeleitet. Die Nietkraftkurve zeigt in diesem Beispiel eine Veränderung über den Zeitraum von 24h. Ein Trend wird somit frühzeitig erkennbar. Es können vorbeugende Instandhaltungsmaßnahmen rechtzeitig getroffen werden, bevor eine wie im Stand der Technik bekannte Prozessüberwachung eine Störung detektiert.
-
Die 3 zeigt ein schematisches Ausführungsbeispiel einer Analysevorrichtung 1, insbesondere ausgebildet zur Erfassung des Fertigungssystems 100. Das Fertigungssystem 100 kann z.B. eine bislang unbekannte Fertigungsanlage mit einer Vielzahl von Fertigungssystemen und Einrichtungen, wie Handlingsmaschinen, Robotern, Schweißmaschinen, Transporteinrichtungen, Umformwerkzeuge usw. sein. In einem ersten Schritt ist eine solche Anlage eine Black-Box. Weder die Komponenten noch deren Wechselwirkung und Beziehungen zueinander sind bekannt.
-
Mangels Kenntnis der Fertigungsanlage und deren Einrichtungen ist es nicht möglich ein solches System einer Vorabbewertung zu unterziehen. Wenig hilfreich ist dann die gesamte manuelle Erfassung mithilfe von Softwarewerkzeugen zur Erstellung eines digitalen Zwillings, wozu alle Maschinendetails und Daten in einer erheblichen Datentiefe benötigt werden.
-
Die einer Analysevorrichtung 1 besitzt eine Schnittstelle 10, zur Anbindung an das (zunächst unbekannte) Fertigungssystem (100) bestehend aus einer Mehrzahl an strukturell und funktional miteinander interagierenden Systemkomponenten, wobei die Analysevorrichtung 1 ausgebildet ist, zunächst Daten des zu Fertigungssystems (100) über die Datenschnittstelle zu erfassen, um daraus die Systemkomponenten des Fertigungssystems in Bezug auf Komponentenmerkmale zu identifizieren und auf Basis einer in der Analysevorrichtung 1 hinterlegten Ontologie und/oder einer semantischen Struktur für solche Komponentenmerkmale ein Beziehungsnetzwerk, insbesondere die strukturellen und/oder funktionalen Beziehungen der Systemkomponenten zueinander abzuleiten.
-
Bevorzugt ist die Analysevorrichtung 1 auch ausgebildet, eine Vorabbewertung der technischen Adaptierbarkeit einer Systemarchitektur A zur trendbasierten Prozessüberwachung der Fertigungsanlage 100 basierend auf Zeitseriendaten ZD und Ereignisdaten ED vorzunehmen, und zwar auf Basis von Daten, die in einem systematisierten insbesondere semantischen Datenformat zur Vorhersage von Trends, vorliegen bzw. in ein solches Format gewandelt sind.
-
Die Systemarchitektur A zur Digitalisierung eines Herstellungsprozesses in einer Fertigungsanlage 100 sowie der Prozesssteuerung, Prozessüberwachung und zur Prognostizierung von Trends oder Vorhersagen von Systemmerkmalen und/oder Prozessmerkmalen einer Fertigungsanlage zur Herstellung eines komplexen Bauteils B bestehend aus wenigstens zwei Baugruppen B1, B2 in mehreren Teilfertigungsschritten, soll eine solche Architektur sein, bei der die Fertigung in mehrere Prozessebenen E0, E1, ... En aufgegliedert wird und in der Komponenten K1, K2, ... Kn und die Ressourcen R1, R2, ..., Rn implementiert sind, welche mittels einer Ressourcensteuerung die erforderlichen Ressourcen für den Herstellungsprozess des Bauteils steuert.
-
Die Analysevorrichtung 1 ist mit einer Schnittstelle 10 zur Verbindung mit einer Steuerungseinrichtung 20 einer solchen Fertigungsanlage 100 ausgebildet ist, um in einem Datenspeicher 21 der Fertigungsanlage 100 abgespeicherte Massenrohdaten M, die in einem Rohdatenformat DR vorliegen, die Prozessdaten PE und weitere Daten z.B. Ereignisdaten PP der Fertigungsanlage 100 sind, auszulesen, sowie einer Datenverarbeitungseinrichtung 30, die ausgebildet ist, ein für die Massenrohdaten M mittels eines Kontextualisierungsvorgangs definiertes semantisches Datenformat SD (z.B. durch eine eindeutige bijektive -> SD zu erzeugen). Der so erzeugte semantische Datensatz sollte vorzugsweise eine Fehlercodendatensatz (z.B. aus den Ereignisdaten wie Störungen PP) umfassen.
-
Ferner ist eine Auswerteeinrichtung 50 vorgesehen, die konfiguriert ist, auf Basis von abgespeicherten bzw. hinterlegten Semantikstrukturen aus der Semantik der erzeugten Daten eine Fehleranalyse und/oder eine Prognose und/oder Fehlerprognose und/oder Trendanalyse zur Beurteilung der Entwicklung eines überwachten Prozessparameters vorzunehmen und ein Trend- oder Prognoseergebnis E auszugeben oder bereit zu stellen.
-
Diesen zuvor erläuterten Schritt kann die Analysevorrichtung 1 vor der Erstellung einer kompletten Systemarchitektur z.B. für eine Prozessebene oder einen bestimmten Fertigungsschritt (wie in den 1 und 2 beispielhaft erläutert) durchführen. Erkennt dann der Nutzer die Wirksamkeit, kann er sich mit Hilfe dieser Analysevorrichtung 1 vorab ein Bild darüber machen, wie eine fertige Systemarchitektur dies für sämtliche an der Herstellung des Bauteils B durchgeführten Fertigungsschritten managen könnte.
-
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
