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Maschinendatenerfassung

Moderne Produktionsanlagen sind komplexe Systeme, in denen vielerlei Maschinen bei der Fertigung von Produkten zusammenwirken. Eine kontinuierliche Überwachung des Produktionsprozesses soll eine reibungslose Fertigung und eine hohe Qualität der Produkte sicherstellen. Eine zentrale Rolle kommt dabei der Erfassung der vielfältigen Maschinendaten zu, die Auskunft über den Produktionsprozess geben können.

Arten von Maschinendaten

Maschinendaten sind alle Daten, die im Zusammenhang mit dem laufenden Betrieb einer Maschine entstehen. Sie lassen sich in Prozessdaten und Produktdaten unterteilen. Prozessdaten beziehen sich direkt auf die Maschine. Dazu zählen beispielsweise die Drehzahl einer Spindel, die Betriebsstunden einer Maschine oder der Verbrauch an Strom und anderen Betriebsstoffen. Auch Daten zum Verschleiß einer Maschine, zur Verfügbarkeit und zu aufgetretenen Fehlern fallen in diese Kategorie.

Produktdaten geben Auskunft über die Produkte, die eine Maschine bearbeitet oder herstellt. Das können Angaben zur Anzahl der produzierten Stücke sein oder zu den Eigenschaften der Produkte. Häufig werden beispielsweise im Rahmen der Qualitätskontrolle das Gewicht oder die Abmessungen von Produkten erfasst. Auch der Anteil fehlerhaft gefertigter Teile zählt zu den Produktdaten. Die Daten zu einem Produkt werden häufig automatisch durch Zuordnungsdaten wie die Auftrags- oder die Chargennummer ergänzt.

Einordnung der Maschinendaten

Die Quelle, von der ein bestimmtes Datum oder eine kleine Gruppe zusammengehöriger Daten stammt, wird manchmal auch als Datenpunkt bezeichnet. Jede Maschine verfügt meist über eine Vielzahl solcher Datenpunkte. Diese können bei Bedarf in eine Struktur eingeordnet werden, die oft einen hierarchischen Aufbau hat.

Maschinendaten werden nicht nur direkt erfasst und ausgewertet, sondern häufig auch für die Berechnung weiterer Werte und abgeleiteter Kennzahlen verwendet. Ein bekanntes Beispiel ist die sogenannte Gesamtanlageneffektivität oder GAE (englisch: Overall Equipment Effectiveness oder OEE). Diese Kennzahl gibt in einem zusammengesetzten Wert Auskunft über die Verfügbarkeit und die Leistung einer Anlage und über die Qualität der damit erzeugten Produkte.

Maschinendaten sind auch ein wichtiger Teil der sogenannten Betriebsdaten. Neben den Maschinendaten umfassen diese jedoch noch viele weitere Daten der betrieblichen Wertschöpfung. Dazu gehören etwa Daten zu einem Auftrag wie der Auftragsfortschritt oder Personaldaten wie die Arbeitszeit.

Rolle der Maschinendatenerfassung

Die Maschinendatenerfassung (kurz: MDE) beschreibt den Prozess der Verarbeitung von Maschinendaten. Das reicht von der eigentlichen Erfassung der Daten an der Maschine bis zu deren Weiterleitung an verschiedenste Systeme. Die Maschinendatenerfassung bildet somit das Bindeglied zwischen den Maschinen der Fertigung und den IT-Systemen eines Unternehmens.

In dieser Funktion liefert sie wichtige Daten für verschiedene betriebliche Bereiche. So gibt sie etwa Auskunft über die Qualität der erzeugten Produkte, über den Zustand des Maschinenparks oder über den Ressourcenverbrauch. Außerdem bildet sie die Grundlage für weiterführende Berechnungen. Dazu zählen etwa der geplante Fertigstellungstermin eines Auftrags oder die Betriebskosten einer Anlage. Durch eine systematische und regelmäßige Analyse der Maschinendaten lassen sich so wertvolle Hinweise auf Optimierungspotentiale in der Produktion gewinnen.

Ablauf der Maschinendatenerfassung

Die Erfassung der Daten erfolgt meist direkt an der Maschine. Bei einigen Anwendungen werden aber auch externe Sensoren verwendet. Auch eine manuelle Eingabe einzelner Maschinendaten ist oft grundsätzlich möglich. Die Daten aus der Produktion können kontinuierlich, in festgelegten Intervallen oder nur beim Auftreten bestimmter Ereignisse erfasst werden.

Nach der Erfassung werden die Daten entweder in einem sogenannten Datenlogger an der Maschine gespeichert oder direkt an übergreifende Systeme weitergeleitet. Die Weiterleitung der Daten erfolgt mittlerweile meist über standardisierte Protokolle wie OPC UA. Dank solcher Standards können Maschinen verschiedenster Hersteller gemeinsam an ein IT-System angebunden werden.

Empfänger der Maschinendaten ist in der Regel ein sogenanntes Manufacturing Execution System (MES), welches auch als Produktionsleitsystem bezeichnet wird. Diese Software steuert und überwacht die Produktion und die Ausführung der zugehörigen Produktionspläne. Die Daten können aber auch an das Enterprise Resource Planning (ERP) übermittelt werden, welches die Geschäftsprozesse eines Unternehmens steuert.

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