Um die Messdaten zu erfassen, wird eine sogenannte Messkette aufgebaut. Diese betrachtet den gesamten Weg von der Signalerfassung bis zur Signalausgabe. Am Anfang der Messkette steht ein Messwertaufnehmer bzw. Sensor. Dieser reagiert auf physikalische Veränderungen der Umgebung in einer bestimmten Art und Weise. Bei einem Temperatursensor zum Beispiel ändert sich der Widerstand eines Materials mit steigender Temperatur. Eine Wandlerelektronik wandelt diese Widerstandsänderung in ein Signal um.
Dieses Signal wird dann in einem Ausgabegerät aufgezeichnet und visualisiert. Früher war das ein Datenschreiber, der den Signalverlauf auf einem Stück Papier aufzeichnete. In der heutigen digitalen Welt werden die Daten digital gespeichert und oft direkt automatisiert ausgewertet.
Die einfachste Art der Messwerterfassung ist die Analoganzeige. Hier bewegt sich ein Zeiger auf einer festen Skala entsprechend der Änderung der Messgröße. Die Digitalanzeige wandelt das Messsignal in eine Zahl um, die oft direkt am Messgerät angezeigt wird. Datenlogger zeichnen ein anliegendes Messsignal kontinuierlich auf. Ältere Generationen schreiben das Signal auf ein Endlospapier. Neuere Modelle speichern die Daten digital und können sie oft als .csv-Datei exportieren. Wird der Messwert direkt digital erfasst, d.h. in ein Softwaresystem übertragen, kann das Messergebnis direkt ausgewertet und dezentral visualisiert werden.
Tabellenkalkulationsprogramme eignen sich so ziemlich für alles. Hier können auch Prüfvorlagen erstellt und Messdaten erfasst werden. Ein großer Vorteil ist die hohe Flexibilität und die niedrigen Kosten – eine Lizenz für Excel ist oft sowieso verfügbar. Doch im Vorteil der Flexibilität liegt auch der Nachteil: Fehlende Nutzerberechtigungen, keine direkte Versionierung oder integrierte Freigabeprozesse, von Manipulationssicherheit ganz zu schweigen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Tabellenkalkulationsprogramme für eine grundlegende Umsetzung vielleicht ausreichend sind, bei einem Serienbetrieb sollte der Umstieg auf andere Software in Erwägung gezogen werden.
Node-Red ist ein browserbasiertes Werkzeug zur Erstellung von Workflows. Per Drag & Drop werden einzelne Komponenten miteinander verbunden und so eine Messkette realisiert. Für die Schnittstellen stehen verschiedene Bibliotheken zur Verfügung. Mit dem Tool können schnell Prototypen erstellt werden. Soll jedoch ein stabiler Serienbetrieb gewährleistet werden, fehlt aus unserer Sicht die Möglichkeit der Versionsverwaltung. Auch das Testen nach einer Änderung im Code ist oft aufwändig. Um Daten dauerhaft zu speichern, muss eine externe Datenbank bereitgestellt und gepflegt werden.
SAP greift in verschiedenen Modulen auf Messdaten zurück. An erster Stelle ist hier das Modul QM zu nennen. Von Haus aus bringt SAP - sowohl in R3 als auch in S4 HANA - keine Anbindungsmöglichkeit zur Messdatenerfassung mit. Allerdings können in SAP Prüfpläne erstellt und verwaltet werden. Ebenso können Prüfaufträge angelegt und rückgemeldet werden. Um hier eine Erfassungsmöglichkeit anzubinden, wurde die SAP QM IDI Schnittstelle geschaffen. Über diese Schnittstelle können externe Systeme, wie z.B. die DatenBerg smartPLAZA, mit SAP kommunizieren. Die Integrationstiefe kann dabei variieren. Je nach Ausprägung können mehr oder weniger Funktionalitäten in SAP oder einem externen System abgebildet werden. Hier sollte individuell beraten und die Vor- und Nachteile abgewogen werden.
Die smartPLAZA bietet sowohl die Möglichkeit, Prüfpläne zu verwalten und dabei Messgeräte anzubinden, als auch Messdaten kontinuierlich aufzuzeichnen. Je nach Anforderung kann die Software über eine No-Code-Oberfläche konfiguriert und die Messdaten manipulationssicher in einer Datenbank gespeichert werden. Über integrierte Analysefunktionen können direkt Statistiken berechnet und Messwertverläufe analysiert werden. Über Dashboards können die Messdaten in Echtzeit visualisiert und auf mobilen Endgeräten dargestellt werden. Die smartPLAZA integriert sich nahtlos in ERP-Systeme und kann Prüfdaten z.B. direkt in SAP schreiben
Ein Messdatenerfassungssystem besteht aus mehreren Komponenten. Wir zeigen hier zwei Beispiele für ein kontinuierliches und ein triggerbasiertes Messdatenerfassungssystem.
In zertifizierten Umgebungen ist es wichtig, das Erfüllen von kritischen Prozessfenstern nachzuweisen. In der Lebensmittelindustrie ist dies zum Beispiel die Hallentemperatur in kritischen Bereichen wie einem Kühlhaus. Hierzu kann eine SPS wie die S7-1500 mit angeschlossenen Temperaturfühlern Einsatz finden. Voraussetzung für die Zertifizierung ist jedoch die manipulationssichere Speicherung der Daten und die Aufbewahrung über einen definierten Zeitraum. Die manuelle Dokumentation der Messwerte auf Papier ist eine Möglichkeit. Dieser ist jedoch fehleranfällig, kann vergessen werden und schlimmstenfalls geht Papier - und damit die Datenaufzeichnung - verloren. Werden die Daten direkt in der Steuerung auf eine Speicherkarte geschrieben, kann diese überlaufen. Natürlich passiert dies sehr wahrscheinlich dann, wenn man die Daten benötigt. Egal ob Speicherkarte, USB-Stick oder auf Papier - ein Mensch muss diese immer auswerten. Wie kann dies automatisiert werden?
Mit Hilfe der smartPLAZA ist es möglich, die von der SPS erfassten Messwerte abzurufen und an zentraler Stelle zu speichern. Die Messdaten werden sicher in einer Datenbank abgespeichert, in einem Leitstand visualisiert und automatisiert auf hinterlegte Spezifikationsgrenzen geprüft. Liegt eine Abweichung vor, werden definierte Empfänger mit einer E-Mail oder SMS benachrichtigt.
Im Audit sind die Daten griffbereit – mit wenigen Klicks kann der durch den Auditor gewünschte Zeitbereich visualisiert und geprüft werden. Über einen monatlichen Report werden definierte Empfänger über die aktuelle Entwicklung der Messdatenverläufe benachrichtigt. Im Leitstand sind für die Schichtleitung nur die relevantesten Messwerte in Echtzeit visualisiert – mit einem Klick können diese jedoch tiefer eintauchen und schnellstmöglich agieren. Durch die automatisierte Benachrichtigung via E-Mail oder SMS sind die Kollegen jedoch sowieso oft direkt dann benachrichtigt, wenn ein Problem auftritt.
Neuere Messschieber zeigen den gemessenen Wert oft schon direkt digital an. Dieser muss dann abgelesen und übertragen werden. Dabei geht schnell einmal eine Nachkommstelle verloren oder das Komma sitzt falsch. Vor allem geht jedoch Zeit verloren.
Messdaten sollen zentral gespeichert und direkt ausgewertet werden. In der smartPLAZA können Prüfpläne erstellt und Eingabemasken direkt mit Prüfmitteln verknüpft werden. Dazu wird der Messschieber über eine Messmittelbox mit einem PC verbunden. In der digitalen Eingabemaske wählt der Prüfer das entsprechende Feld aus, prüft das Werkstück und betätigt den Übernahmetaster. Über eine hinterlegte Konfiguration wird der Messwert direkt im System an der richtigen Stelle abgelegt.
Die Verwendung einer Messmittelbox bietet mehrere Vorteile:
In einer Messkette sind verschiedene Bauteile miteinander verbunden, die alle Funktionen von der Umwandlung einer nichtelektrischen Größe in ein elektrisches Signal bis zur Anzeige des Messwertes in einer für den Menschen lesbaren Form übernehmen.
Die Messgröße ist die Größe, deren Wert durch die Messung bestimmt werden soll. Der Messwert ist der gemessene Wert einer Messgröße, z. B. die Anzeige eines Messgeräts.
