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Cosmino Digital Twin für das methodische Erfassen von Prozessmerkmalen

Die Digitalisierung ermöglicht es immer häufiger, dass von Maschinen und Anlagen auch Prozessdaten zur Verfügung stehen. Eine Analyse dieser Daten verspricht Optimierungspotenziale für den gesamten Materialfluss, wenn dadurch zum Beispiel schlechte Qualität früher erkannt und Störungen vermieden werden.

Ein sinnvolles Konzept für Prozessdaten erfordert eine für „Big Data“ ausgelegte Systemarchitektur und das Erzeugen einer Semantik beim Speichern der Werte. Genau das bieten Cosmino MES und der Digitale Zwilling:

Nutzen 1: Leistungsfähige Systemarchitektur, ausgelegt auf Big Data

Selbst wenn für jede Produktionsanlage nur eine zweistellige Anzahl unterschiedlicher Prozessmerkmale erfasst wird, fallen dadurch bereits enorm viele Daten an. Eine relationale Datenbank wie MSSQL oder Oracle SQL ist für solche Massedaten dann nicht ideal. Besser geeignet sind Zeitreihendatenbanken (englisch: time series database, TSDB) – das sind sogenannte NoSQL Datenbanken – die mit großen Datenmengen deutlich schneller arbeiten können.

Die COSMINO AG setzt bei Big Data auf solche Zeitreihendatenbanken, neben Leistungsvorteilen können diese oft sogar kostenfrei verwendet werden. Ob dabei eine lokale Datenbank oder eine Cloud-Anwendung eingesetzt wird, ist unerheblich und kann frei entschieden werden.

Damit die Prozessdaten erst gar nicht mit der relationalen Datenbank des MES in Berührung kommen, funktioniert das Erfassen und Darstellen der Prozessmerkmale im Shopfloor optimal über den Cosmino Digital Twin. Dieser Digitale Zwilling der Maschine übernimmt deren Prozessdaten und hält sie temporär vor. So können MES-Anwendungen in der Fertigung darauf zugreifen, um Werte zu visualisieren oder gegen Grenzen zu prüfen. Anschließend gibt der Digitale Zwilling die Prozessdaten an die Zeitreihendatenbank ab.

Nutzen 2: Semantik:

Ohne die semantische Verbindung mit einem Auftrag, Produkt, Maschine, Maschinenstatus, Werkzeug, Teile-ID, Grenzwerte, Qualität etc. fehlt einem erfassten Prozessmerkmal jeglicher Nutzen für weitere Analysen. Cosmino MES erzeugt die nötige Semantik daher durch Verknüpfen des Merkmalswertes mit den ebenfalls erfassten Betriebsdaten. So können mit den in der Zeitreihendatenbank gespeicherten Prozessparametern sinnvolle Analysen erfolgen.

Zusammenfassung:

Prozessdatenerfassung benötigt MES und Digitale Zwillinge:

    1. Übernahme der Maschinenwerte auf die Digitalen Zwillinge.
    2. Anreichern der Prozesswerte mit weiteren relevanten Daten wie z. B. Produkt, Maschinenstatus, Qualität etc., die mit anderen MES-Funktionen erfasst werden.
    3. Möglichkeit, die erfassten Merkmalswerte samt Semantik im Shopfloor-Dialog des MES anzuzeigen.
    4. Möglichkeit, die erfassten Werte mit den Grenzwerten aus dem MES abzugleichen und ggf. eine Alarmierung anzustoßen. Dies ist aktuell noch nicht implementiert.
    5. Möglichkeit, im MES benötigte Werte, Ausreißer oder Mittelwerte zu Merkmalen in die MES Datenbank zu übernehmen (z. B. für Auswertungen, Rückverfolgbarkeit …).
    6. Übergabe aller erfassten Prozessmerkmale an eine Zeitreihendatenbank, die für Prozessdaten optimiert ist. Die Datenbank kann hierbei lokal installiert oder in einer Cloud liegen.
    7. Zugriff und grafische Darstellung von Prozessdaten in der Zeitreihendatenbank, z. B. über die Open-Source-Anwendung Grafana (lokal und in der Cloud verfügbar). Auswerte-Cockpits können im Projekt durch Reportspezialisten der COSMINO AG vorbereitet werden.
    8. Data Mining, KI-basierte Datenanalysen etc. mit den erfassten Daten (nicht im MES enthalten).

Durch diese Konstellation greifen die Erfassungsfunktionen von Cosmino MES und die Analyse der Prozessdaten außerhalb von Cosmino MES konsistent ineinander. Weder müssen Daten doppelt erfasst oder gespeichert werden noch gehen semantische Informationen verloren.