Datenerfassung und -analyse Exakte Testdaten für mehr Effizienz in Forschung, Entwicklung und Produktion

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Die Datenerfassung und -analyse spielt in der industriellen Fertigung eine zentrale Rolle. Mit modernen Systemen und Softwarelösungen können Unternehmen die Effizienz steigern, die Qualität verbessern und die Wirtschaftlichkeit erhöhen.

Die industrielle Fertigung steht vor der Aufgabe, nicht nur effizient zu produzieren, sondern gleichzeitig die Qualität und Zuverlässigkeit der Produkte zu gewährleisten. Dazu werden Mess- und Prüfverfahren eingesetzt, mit denen die Kontinuität eines Fertigungsprozesses überwacht werden kann. Daten werden erfasst, gespeichert und ausgewertet. Je nach Einsatzgebiet und Anforderung kommen unterschiedliche Hard- und Softwarekomponenten zum Einsatz.

Bei der Auswahl und Integration in die Testumgebung sind fundierte Kenntnisse der Mess- und Prüftechnik sowie der verfügbaren Techniken erforderlich. Unter Datenerfassung versteht man das systematische Sammeln von Informationen. Die einfachste Hardwarekomponente zur Datenerfassung ist zunächst ein Messgerät zur Erfassung von elektrischem Strom und Spannung. Daraus lassen sich weitere elektrische Größen wie Leistung, ohmscher Widerstand, Kapazität und Induktivität ableiten. Für die Ermittlung nichtelektrischer Größen werden Sensoren eingesetzt, die das erfasste Signal in eine elektrische Größe umwandeln.

Die wichtigsten Sensoren für industrielle Anwendungen sind:

• Drucktransmitter und Druckmessumformer

• Positionssensoren (Drehwinkelgeber zur Winkelmessung (RVDT, Rotary Variable Differential Transformer) und Differentialtransformator zur Längenmessung (LVDT, Linear Variable Differential Transformer)

• Dehnungsmessstreifen zum Aufbau von Kraftaufnehmern (Wägezellen)

• Temperatursensoren, Thermoelemente und Widerstandstemperaturfühler (RTD, Resistance Temperature Detector)

• Beschleunigungssensoren zur Messung von Vibrationen, Erschütterungen, Schwingungen und Stößen

• Messmikrofone zur Akustik- und Schallpegelmessung

• Lichtsensoren

Sensoren erfassen die Messdaten

Die von den Sensoren erfassten Daten bilden die Grundlage für die weitere Verarbeitung und Analyse. Daher ist die Qualität und Genauigkeit der Daten von entscheidender Bedeutung. Moderne Datenerfassungssysteme verfügen über digitale Ausgabeoptionen, die das Streaming zu Clouds und Datenbankservern oder den Export zu lokalen Datenerfassungs-PCs mit Datenbanken oder Testsequenzern erheblich vereinfachen. Das DAQ-9600 von GW Instek ist ein modular aufgebautes Datenerfassungssystem zur Erfassung von 14 verschiedenen physikalischen Eingangsgrößen. Das Gerät verfügt über drei Modulsteckplätze auf der Rückseite. Für unterschiedliche Messanforderungen stehen fünf verschiedene Module zur Verfügung.

Die Module können beliebig gemischt und kombiniert werden. Dadurch lässt sich das System problemlos in jede Prüfumgebung integrieren. Die Messkanäle jedes Moduls sind unabhängig voneinander konfigurierbar. Die Software DAQ-Data Logger ermöglicht es dem Anwender, Tests einfach und schnell einzurichten, Messdaten zu erfassen und zu speichern sowie Echtzeitbeobachtungen und -analysen während des Messvorgangs durchzuführen. Zur schnellen Überprüfung der Ergebnisse können die Messdaten in verschiedenen Formaten dargestellt werden,

beispielsweise als numerische Werte, Balkendiagramme oder Histogramme.

Datenanalyse für tiefergehende Informationen

Die Datenanalyse (Data Mining) ist die Phase, in der aus den gesammelten Daten weitergehende Informationen und Erkenntnisse gewonnen werden. Dabei werden mathematische und statistische Methoden eingesetzt, um Muster zu erkennen, Trends vorherzusagen und Probleme zu identifizieren. In der Industrie wird die Datenanalyse zur Qualitätskontrolle, Produktverbesserung und Prozessoptimierung eingesetzt. Die Analyseergebnisse können visualisiert und beispielsweise in Diagrammen dargestellt werden.

Datenauswertungs- und Analysesoftware

Passende Softwarekomponenten von LXinstruments helfen bei der Datenerfassung, -auswertung und -analyse. Magpie 2 Datenauswertungs- und Analysesoftware: Die Datenauswertungs- und Analysesoftware Magpie von LXinstruments ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur Verwaltung und Analyse von Messdaten. Die auszuwertenden Daten können vom zentralen Datenbankserver oder von einer dezentralen Testdatenbank zur Verfügung gestellt und über einfach konfigurierbare Filter vorselektiert werden. Häufig verwendete Filter können zur schnellen Wiederverwendung gespeichert werden.

Typische Merkmale für Filter sind zum Beispiel: Serien- oder Auftragsnummer, Produktrevision, Testzeitraum, Standort, Testpläne oder Testspezifikationen etc. Auf der Grundlage der ausgewählten Daten können Berichte und Trendanalysen erstellt und statistische Untersuchungen sowie Maschinen- und Prozessfähigkeitsanalysen vorgenommen werden. Für die Weiterverarbeitung der Daten mit anderen Softwaretools steht eine offene Schnittstelle zur Verfügung, über die die Daten als .csv- und .xml-Dateien exportiert werden können. Durch die 64-Bit-Architektur erreicht Magpie eine hohe Auswertegeschwindigkeit.

Lückenlose Rückverfolgbarkeit der Prüfhistorie

TSCOE (Test Sequencer Common Operator Environment): Als Ergänzung steht die Bedienumgebung TSCOE zur Verfügung, die innerhalb der leistungsfähigen Softwarestruktur nicht nur die grafische Benutzeroberfläche, sondern auch die Bedienoberfläche für den Produktionsbetrieb darstellt. Die Verwaltung der Stamm- und Prüfdaten erfolgt über eine MySQL-Datenbank. Damit stehen alle notwendigen Daten für eine lückenlose Rückverfolgbarkeit der Prüfhistorie zur Verfügung. Durch den vollständig modularen und im Quellcode offen gelegten Aufbau kann TSCOE leicht an das jeweilige Automatisierungsszenario angepasst werden.

• Messkurvenerfassung und -darstellung: Manche Anwendungen fordern die Aufzeichnung und Speicherung beispielsweise von kompletten Signalformen. Die Daten beinhalten Informationen über den Verlauf von Messkurven inklusive Achsenbeschriftung und Kurvenfarbe. Neben den Kurvendaten können auch Grafiken oder Texte abgelegt und mit dem Reporting-Tool Magpie 2 ausgewertet werden.

• OPC-UA-Schnittstelle: Die OPC-UA- (Open-Platform-Communications-United-Architecture-)Schnittstelle ermöglicht für alle Testsysteme standardisierte Anbindungen an Automatisierungs- und Handling-Systeme. Außerdem lassen sich Parameter wie Temperatur, Druckluft und Energieversorgung sowie Systemstatus überwachen.

• Adapterverwaltung: Die optionale Adapterverwaltung ermöglicht die Zuordnung von Prüfadaptern und Produkten und stellt sicher, dass ein Prüfling nicht versehentlich mit einem falschen Adapter getestet und im schlimmsten Fall beschädigt wird. Verschiedene Adaptertypen können definiert und wahlweise für einen Prüfstand aktiviert oder deaktiviert werden.

Der von LXinstuments entwickelte Testsequenzer TMS Test Management Software erfüllt alle Kriterien für einen reibungslosen Testablauf. Über die grafische Oberfläche können Prüfpläne und Prüfabläufe erstellt werden. Dank der plattformübergreifenden Open-Source-Entwicklungsplattform .NET lässt sich die Software in bestehende Prozessstrukturen integrieren. Durch die offene Struktur können weitere Schnittstellen und Produkte ohne Einschränkungen integriert werden.

* Winfried Puschmann ist Technischer Redakteur bei LXinstruments.

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