Erklärung und Definition

Was sind Prozessdaten in der Produktion?

In der Produktion werden immer mehr Prozessdaten erfasst und ausgewertet. Diese Daten geben Aufschluss über die Produktionsprozesse und können helfen, Fehler zu vermeiden oder zu beheben. In diesem Blogbeitrag erfahren Sie, was Prozessdaten sind und welche Bedeutung sie in der Produktion haben.

 

Was sind Prozessdaten?

Prozessdaten sind Informationen über die Art und Weise, wie ein Produktionsrozess abläuft. Diese Daten können sehr unterschiedlich von Produktionsprozess zu Produktionsprozess sein. Sie können entweder quantitativ oder qualitativ sein:

  • Quantitativ bedeutet, dass die Daten in Zahlen ausgedrückt werden können. Beispielsweise könnten dies Temperatur in der Maschine, Energieverbrauch oder Vibrationsdaten sein. Also in Summe Messwerte durch Sensoren oder Steuerungen in der Maschine.
  • Qualitativ hingegen bedeutet, dass die Daten nicht in Zahlen ausgedrückt werden können. Beispielsweise könnten dies Schichtinformationen, Auftragsnummern oder Produktversionsnummern sein. Diese Daten beschreiben die Messwerte und helfen bei der Interpretation.

Wie kann man Prozessdaten sammeln?

Prozessdaten können sowohl von Menschen als auch von Computern erfasst werden und unterscheiden sich häufig in der Art und Weise, wie sie erstellt werden. Menschliche Datenerfassung ist oft fehlerbehaftet und ungenau, was zu einer unsicheren Produktionsplanung führt. Computerbasierte Erfassung hingegen ist oft genauer und präziser, allerdings auch teurer und in manchen Fällen nicht verfügbar. Die beiden Gruppen lassen sich wie folgt beschreiben:

  • Manuelle Sammlung: Die manuelle Sammlung von Daten erfolgt über Formulare oder Checklisten. Dadurch kann jeder Mitarbeiter seinen Arbeitsablauf dokumentieren und so relevante Daten aufnehmen. Mit dem Trend zur papierlosen Fertigung werden immer weniger Daten auf Papier erfasst, in der Praxis ist die papierbasierte Erfassung noch oft etabliert.
  • Automatische Sammlung: Die automatische Sammlung von Daten kann entweder durch bereits bestehende IT-Systeme oder durch Zugriff auf Steuerungen beziehungsweise der Feldebene erfolgen. Existieren bereits Anwendungen wie Analysesysteme, MES, ERP oder CAQ können hier oft relevante Daten extrahiert werden. Ansonsten bleibt der Zugriff auf Steuerungen, welche mit der Feldebene kommunizieren. Mit Internet of Things Technologien werden auch immer mehr Sensoren dezentral zur automatisierten Sammlung eingesetzt. Diese Systeme sorgen dafür, dass alle relevanten Informationen in Echtzeit zur Verfügung stehen und so den Arbeitsablauf verbessern können.

Welche Vorteile bringt die Sammlung von Prozessdaten?

Neben der Erfüllung von regulatorischen Anforderung, wird in den Prozessdaten objektiv ersichtlich, was an der Anlage passiert (ist). Zum Beispiel können bei einer Waagen Einheit Minder- oder Mehrdosierungen identifiziert oder bei einer Regeleinheit Fehlregelungen analysiert werden. Oder die Performance von verschiedenen Chargen Rohmaterialien auf der Maschine verglichen werden. So können Zahlen, Daten und Fakten generiert werden, welche für die Planung und Validierung von Verbesserungsmaßnahmen herangezogen werden können.

Die Analyse von Fehlerursachen ist oft ein komplexer Prozess – Ishikawa Diagramme, Workshops und Gesprächsinterviews benötigen Zeit und viel Erfahrung. Die Prozessdaten können hierbei erste Hinweise liefern, was zu einer Qualitätsabweichung geführt haben könnte. So können Fehlerursachen schneller gefunden werden und Analysezeit in der Bearbeitung von Reklamationen eingespart werden.

Last but not least sind die Prozessdaten die Grundlage sowohl zur weiteren Automatisierung und bilden auch die Grundlage für datengetriebene Anwendung. So kann basierend auf den Prozessdaten eine Entscheidung herbeigeführt werden, wann die Qualität des Bauteils überprüft werden soll. So kann eine dynamische Messreduktion stattfinden.

Welche Standards existieren für Prozessdaten?

In der Produktion gibt es verschiedene Standards für Prozessdaten. Es gibt verschiedene Standards für die Erfassung von Prozessdaten. Oft wird das auch getrieben von regulatorischen Anforderungen wie zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie vom International Food Standard (IFS). In der Pharmabranche empfiehlt die amerikanische FDA, dass alle relevanten Daten über einen bestimmten Zeitraum gesammelt und aufbewahrt werden sollten.

Der häufigste Standard in der Kommunikation mit Maschinen ist OPC UA. OPC UA ist ein offener Standard für die Kommunikation von Prozessdaten, der von der OPC Foundation entwickelt wurde. Hierfür gibt es sogennante OPCUA Companion Specifications. Diese sind branchenindividuell definierte Informationsmodelle. Darin wird definiert, welche Daten wie benamst werden und durch Steuerungen via OPCUA bereitgestellt werden sollen. Damit soll ein herstellerübergreifender Austausch ermöglicht werden. Zwei bekannte Standards haben wir für Sie aufgelistet:

  • Weihenstephaner Standards: Beinhalten die Domänen Backen, Brauen, Verpacken, Süßigkeiten und fleischverarbeitende Lebensmittelindustrie.
  • EUROMAP für Kunststoffspritzgussmaschinen (EUROMAP 77) oder Extrusionsmaschinen (EUROMAP 84)

Welche Menge an Prozessdaten macht Sinn?

Gerade zu Beginn einer Prozessdatenerfassung steht oft die Frage im Raum, wie viel Daten man braucht und wie viel sich ansammeln wird. Hängt hiervon auch die Auswertung ab. Wir haben für eine Produktion mit 20 Maschinen mit jeweils 200 Messwerten (z.B. Temperatur) die Datenmengen für verschiedene Messfrequenzen berechnet.
Messintervall Pro Messwert pro Tag [Megabyte] Pro Maschine pro Monat [Megabyte] Pro Werk pro Monat [Gigabyte]
Jede Sekunde 0,3910 2346 70,38
Jede   5 Sekunden 0,0782 469 14,08
Jede   5 Minuten 0,0013 7,82 0,23
Jede 60 Minuten 0,0001 0,65 0,02
Aus der Tabelle sieht man, dass eine sekündliche Aufnahme für alle Messwerte große Datenmengen erzeugen kann. Daher macht es Sinn für verschiedene Prozessdaten auch verschiedene Aufnahmefrequenzen zu überlegen. Eine Möglichkeit ist zum Beispiel:
Messintervall Empfehlung für Beispiel
Jede Sekunde Kritische Prozessparameter Werkzeuginnendruck
Jede   5 Sekunden Zähler Stückzahl
Jede   5 Minuten Umgebungsparameter Hallentemperatur
Jede 60 Minuten Condition Monitoring Körperschallüberwachung von Motoren
Bei Bedarf Alarm Events Störungsmeldungen

Fazit

Prozessdaten sind ein wesentlicher Bestandteil der Produktionsverbesserung und Teil auf dem Weg zur Digitalen Produktion. Zeigen diese doch ein objektives Bild auf die Lage der Produktion. Durch die automatisierte Erfassung und Analyse von Prozessdaten können Unternehmen ihre Produktivität steigern und die Qualität ihrer Produkte verbessern. Die richtige Erfassung dieser Daten ist jedoch oft eine Herausforderung, denn heterogene Analgenparks und Bestandssysteme müssen integriert werden. Wir von DatenBerg sind Experten auf diesem Gebiet und helfen Ihnen gerne bei der Erfassung Ihrer Prozessdaten. Melden Sie sich noch heute bei uns und erfahren Sie, wie wir Ihnen helfen können!



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