Die Engineering-Oberfläche von Twincat Analytics mit OEE-Berechnung und Scope-Interaktion (Quelle: Beckhoff Automation)
Zum Erreichen der genannten Ziele unterstützt Beckhoff seine Kunden unter anderem mit seiner Software Twincat Analytics. Sie bildet den vollständigen Workflow ab: von der Datenakquisition und -kommunikation, über die Datenspeicherung, -sichtung und -analyse bis hin zur kontinuierlichen Analyse von Maschinen- und Anlagendaten über ein web-basiertes Dashboard. Die beiden wesentlichen Akteure, welche einen Nutzen aus diesem Workflow ziehen, sind auf der einen Seite die Maschinenbauer und Systemintegratoren. Für sie sind vor allem die Schritte Akquisition, Kommunikation, Speicherung und Datenanalyse wichtig. Auf der anderen Seite steht der Endanwender, für den ebenso die Analyse relevant ist, jedoch zusätzlich deren Aufbereitung in Form von Dashboards mit entsprechenden Benachrichtigungssystemen.
Offenheit und Einfachheit im Workflow
Die Software kann branchenunabhängig über das produzierende Gewerbe hinaus zur Anwendung kommen, indem beispielsweise auch Gebäudedaten mit in die Analyse einfließen. Die teils signifikanten Unterschiede in der Abtastrate von wenigen Mikrosekunden bis zu einigen Sekunden sind in einer Analyse kombinierbar. Durch entsprechende Gateways lassen sich dabei ergänzend zu PC-based Control von Beckhoff auch Daten aus Systemen von Drittanbietern akquirieren. Als Schnittstelle nach unten dient hier OPC UA. Zusätzlich können durch die Offenheit von Twincat neben Ethercat viele andere Bussysteme an Analytics angebunden werden. Dadurch wird der ganzheitliche Blick auf eine Produktion erst möglich. Untereinander kommunizieren die Twincat-Analytics-Teilnehmer sehr flexibel über das IoT-Kommunikationsprotokoll MQTT.
Das Wichtigste für die fundierte Analyse sind die zuverlässig abgespeicherten Maschinen- und Produktionsdaten. Diese Sicherung kann direkt auf dem Steuerungsrechner der Maschine, auf einem on-Premises laufenden Edge-Device oder Server-Rechner sowie in einem Cloud-System erfolgen. Maschinenbauer und Endanwender entscheiden also selbst, wo die Daten abgelegt werden sollen. Um insbesondere für hochabgetastete Daten die maximale Performance zu erzielen, werden die Informationen in einem Binär-Format kommuniziert und abgelegt. Natürlich wird hier die Offenheit bewahrt. Die Daten können über Tools manuell oder automatisch in lesbare Datenformate wie csv konvertiert werden. Für noch anspruchsvollere Aufgaben steht den Applikateuren der Datenservices eine Daten-API zur Verfügung. Diese kann nicht nur Daten aus dem Analytics-Workflow in Klartext zur Verfügung stellen, sondern auch beliebige Daten in den Workflow einspeisen. Mit diesen Funktionen lassen sich die Informationen bei Bedarf an Dritte ausleiten, beispielsweise wenn direkt von Zulieferern selbst gewisse Maschinenkomponenten genauer analysiert werden sollen.
Beim Engineering kann eine Vielzahl von Algorithmen durch wenige Klicks für die Analyse der kommunizierten Daten genutzt werden. Das Feld ist dabei von einfach bis komplex weit gespannt. Simple Stückzahlzähler und Taktzeit-Überwachungen oder Kennzahlen, wie Overall Equipment Effectiveness (OEE), lassen sich genauso berechnen, zum Beispiel Frequenzspektren, Clustering-Verfahren oder Dynamic Time Warping zum Auffinden von Korrelationen. Die Integration von Machine-Learning-Modellen ist ebenfalls möglich. Hierzu dienen die Inference-Produkte von Twincat Machine Learning. Alle Algorithmen und Modelle können in Netzwerken strukturiert werden, wodurch sich Hierarchien von einzelnen Bauteilen, Maschinenmodulen sowie gesamten Maschinen, Anlagen und Produktionsstätten bis hin zu mehreren Standorten abbilden lassen. Zudem sind Analysenetzwerke als Template abspeicherbar, um sie auf diese Weise schnell von Applikation zu Applikation wiederzuverwenden. Diese Funktion ist besonders nützlich, wenn eine Analyse für wiederkehrende Bauteile oder Maschinenmodule entwickelt wurde, beispielsweise für eine Energiemessung oder ein Condition Monitoring für eine Antriebsachse, einen Lüfter oder eine Spindel.