Data Acquisition Enabling Predictive Maintenance 4.0

Datenerfassung erklärt - der ANNEA-Ansatz ermöglicht Prädiktive Wartung 4.0

Wir leben in einer Ära, die von Daten bestimmt wird. Die Bedeutung von Daten nimmt von Tag zu Tag zu und bildet einen wesentlichen Teil des Kerns eines jeden Unternehmens. Bei ANNEA arbeiten wir jeden Tag mit riesigen Datenmengen und erstellen KI-Modelle, die mit physikalischen und normalen Verhaltensmodellierungsprinzipien kombiniert werden. Vor der Erstellung und dem Training der Modelle steht jedoch ein entscheidender Schritt: die Datenerfassung. Je nach Ihrer IT-Architektur und Datenpolitik kann die Datenerfassung zu einer echten Herausforderung werden. In dieser Lektüre erhalten Sie einen Einblick in den gesamten Prozess der Datenerfassung und -vorverarbeitung sowie in die Perspektive von ANNEA. Das Wichtigste zuerst! Lassen Sie uns mit den Grundlagen beginnen. ANNEA. First thing is first! Let’s start with the basics.

Was ist Datenerfassung?

Die Datenerfassung steht für den Prozess der Übertragung eines realen Phänomens in einen digitalen Zahlenwert. Das Phänomen im physikalischen Bereich, wie Wärme und Kälte (die beobachtbar sind); während der digitale Bereich als Computer, der Werte als digitale numerische Werte (Temperatur und Vibration) speichert. Mit anderen Worten: Es handelt sich um einen einfachen Übersetzungsprozess.  

Was ist ein Datenerfassungssystem?

Die Bedeutung von Datenerfassungssystemen (DAQ) hat in den letzten zehn Jahren erheblich zugenommen, da Daten immer wichtiger werden und diese Systeme Genauigkeit bieten. Datenerfassungssysteme sind definiert als jedes Instrument oder jeder Computer, der Daten von Sensoren über Verstärker, Multiplexer und alle erforderlichen Analog-Digital-Wandler oder das Internet erfasst. Das System selbst überträgt die Daten zur Verarbeitung an eine zentrale Stelle.

Wie beschafft man Daten?

Es gibt mehrere Möglichkeiten der Datenerfassung. Die Art der Erfassungstechniken hängt von der Art der zu erfassenden Daten ab. Die Art der Daten und die Beschaffungstechniken sind unterschiedlich, da die verschiedenen Arten von Daten spezifische Wege zur Erfassung benötigen. Je nach Bedarf und Vorgehensweise ist es am einfachsten, neue Daten zu sammeln, bereits vorhandene Daten zu verwenden, Daten anderer Unternehmen wiederzuverwenden, Daten zu kaufen und Daten aus offenen Quellen zu beschaffen. Im Folgenden stellen wir die gängigsten Methoden zur Erfassung neuer Daten durch digitale Komponenten vor, die wir bei ANNEA verwenden:

Sensoren

Ein Sensor, auch Messwertaufnehmer genannt, wandelt ein reales Phänomen, wie z.B. Wärme oder Kälte, in ein messbares elektrisches Signal wie Spannung oder Widerstand um. ANNEA stellt bei Bedarf die ANNEA-Sensorboxen zur Verfügung, die zusätzlich zu den bereits vorhandenen Sensoren in Ihren Anlagen installiert werden können. Diese Sensoren wurden unter Verwendung der neuesten Generation von Vibrations- und Temperatursensoren speziell für den Zweck der vorausschauenden Wartung entwickelt. Die Vorteile des Einsatzes der hochmodernen Sensoren von ANNEA: - Vorhersage zukünftiger Probleme Ihrer Anlagen - Lokalisierung der Problemursache - Steigerung der Produktivität Ihrer Anlagen - Vermeidung ungeplanter Wartungsarbeiten und Ausfallzeiten - Senkung der OPEX und der Arbeitskosten

Sensor-Kalibrierung

Bei der Sensorkalibrierung geht es um die Bestimmung des Verhältnisses zwischen den Werten einer Messung und der Ausgabe durch ein Messgerät unter definierten Bedingungen. Durch die Kalibrierung wird die Präzision und Reproduzierbarkeit von Messinstrumenten, wie z. B. Sensoren und Messsystemen, überprüft. Die Sensorkalibrierung ist der Schlüssel für eine präzise und zuverlässige Messung. Außerdem ermöglicht sie die Reproduzierbarkeit der Messungen und sorgt so für Effizienz und Qualität.

SCADA-System

Überwachungs-, Steuerungs- und Datenerfassungssysteme (SCADA) werden im Allgemeinen in Industrieanlagen eingesetzt. SCADA ist ein fortschrittliches Computersystem, das Echtzeitdaten sammelt und analysiert. Die Einführung von SCADA in Ihren Anlagen bietet Ihnen folgende Vorteile:

- Steuerung industrieller Prozesse vor Ort oder aus der Ferne - Überwachung, Erfassung und Verarbeitung von Echtzeitdaten - Direkte Interaktion mit Geräten, wie z. B. Sensoren - Human Machine Interface (HMI)-Software - Aufzeichnung von Ereignissen

Meteorologische Daten

Meteorologische Daten stehen für die von der Atmosphäre verursachten meteorologischen Phänomene, wie Wind, Temperatur, Luftdichte usw., die sich auf den Zustand von Industrieanlagen auswirken können. Wir analysieren die Echtzeit-Wettervorhersage in einer detaillierteren Weise, um Ihre Anlagen effizienter zu machen.

Zustandsüberwachungssystem (CMS)

Wie der Name schon sagt, sammelt ein Zustandsüberwachungssystem Daten von implementierten Sensoren, um den Zustand der Anlage(n) zu überwachen. Nach der Erfassung der Daten kann eine vorausschauende Wartung durchgeführt werden. Die Zustandsüberwachung hilft, die Betriebskosten und die Gesamtarbeitskosten zu senken, die Produktivität zu erhöhen und ungeplante Wartungsarbeiten zu vermeiden. Letztendlich wird Ihre Anlage(n) dadurch produktiver sein.

Gateway

Ein Gateway ist eine Software- oder Hardwarelösung, die einen einzigen zentralen Zugangspunkt für die Verbindung mit dem/den Zielgerät(en) bei der Verbindung mit mehreren Datenquellen bietet.

Es gibt zwei Arten von Gateways, die sich auf die Richtung des Datenflusses konzentrieren:

• Unidirektionale Gateways: Sie lassen den Datenfluss nur in eine Richtung zu. Sie können als Archivierungstools verwendet werden.

• Bidirektionale Gateways: Erlauben den Datenfluss in beide Richtungen. Sie können als Synchronisierungstools verwendet werden.

Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Gateways, die sich in ihren Funktionen unterscheiden. Wir haben die Arten von Gateways hervorgehoben, die wir bei ANNEA verwenden:

Netzwerk-Gateway: Die häufigste Art von Gateways. Er bietet eine Schnittstelle zwischen zwei unterschiedlichen Netzen, die mit verschiedenen Protokollen arbeiten. Wenn ein Gateway ohne seinen Typ erwähnt wird, handelt es sich im Allgemeinen um ein Netzwerk-Gateway.

Cloud-Speicher-Gateway: Es handelt sich um einen Netzwerkknoten oder Server, der Speicheranfragen mit verschiedenen Cloud-Speicherdienst-APIs übersetzt. Es erleichtert die Integration von privatem Cloud-Speicher in Anwendungen, ohne dass die Anwendung in eine öffentliche Cloud übertragen werden muss, und vereinfacht so die Datenkommunikation.

IoT-Gateway: IoT-Gateways nehmen Sensordaten von IoT-Geräten im Feld auf und übersetzen zwischen Sensorprotokollen, bevor sie an das Cloud-Netzwerk gesendet werden. Sie stellen die Verbindung zwischen IoT-Geräten, dem Cloud-Netzwerk und den Benutzeranwendungen her.

Sind die erhobenen Daten vertrauenswürdig?

Die Daten, die wir bei ANNEA sammeln, sind aufgrund unserer Werte präzise, genau und auf die Sicherheit und den Schutz der Privatsphäre unserer Kunden ausgerichtet. Daher führen wir spezielle Schritte durch, um Ihre Daten verlässlich zu machen, wie z. B. Vorverarbeitung, Primärdatenauswertung und Datenbereinigung, zu denen Sie unten ausführliche Informationen finden.

Wie werden die erfassten Daten verarbeitet (konvertiert und übertragen)?

Wie eingangs erwähnt, steht die Datenerfassung für den Prozess der Umwandlung eines realen Phänomens in einen digitalen numerischen Wert. Dieser Prozess erfolgt mit Hilfe einer Vielzahl von Sensoren und Signalaufbereitern. Die Ausgänge werden von Analog-Digital-Wandlern (ADC) abgetastet und dann in einem zeitbasierten Strom auf ein digitales Speichermedium geschrieben. Diese Systeme werden als Messsysteme bezeichnet.

Die Übertragung und die Datenumwandlung sind die wichtigsten Schritte, die es zu beachten gilt. Daten werden in einer digitalen Domäne auf unterschiedliche Weise kodiert. Die Datenkonvertierung ist der Prozess der Umwandlung von Daten aus dem digitalen Bereich von einem Format in ein anderes. Bei der Datenübertragung handelt es sich um die Übertragung von Daten über eine Punkt-zu-Punkt- oder Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung zum Ziel. Diese spezifischen Prozesse können, vereinfacht gesagt, als Übersetzung bzw. Kommunikation bezeichnet werden.

ANNEA ermöglicht es Ihnen, Ihre Daten mit unseren End-to-End-Lösungen zu verarbeiten. Ihre Messungen werden über Gateway(s) zu Ihrem Zielspeicher übertragen. Als Teil unserer einzigartigen Lösungen für unsere Kunden verarbeiten wir Ihre Daten mit der ANNEA Digital Twin-Technologie, die präzisere Ergebnisse für jedes Ihrer Assets liefert. Wir richten digitale Zwillinge (virtuelle Nachbildungen) Ihrer Anlagen ein, die es uns ermöglichen, den zukünftigen Gesundheitszustand der einzelnen Komponenten vorherzusagen. Darüber hinaus werden Ihre Daten immer präzise, sicher und vertraulich über die ANNEA Cloud übertragen.

Was ist Datenspeicherung?

Unter Datenspeicherung versteht man das Sammeln von Daten in einem Speichermedium. Heutzutage sind digitale Datenspeichersysteme für Unternehmen immer wichtiger geworden, da sie schneller und sicherer sind als analoge Optionen. Die Speicherung von Daten in einem digitalen, maschinenlesbaren Medium wird oft als digitale Daten bezeichnet. Die Digitalisierung ist der Hauptfaktor, der den Wandel in diesen Anwendungen vorantreibt.

Im Allgemeinen bevorzugen Unternehmen die Speicherung ihrer Daten auf Software-definiertem Speicher (SDS), Cloud-Speicher, Network-Attached Storage (NAS), Objektspeicher und Dateispeicher. Die Art der Datenspeicherung hängt davon ab, welche Art von Daten die Unternehmen erfassen wollen und wie sie die Daten speichern wollen. Die Lösung, die wir mit der ANNEA Cloud anbieten, ist eine gesicherte und private Übertragung Ihrer Daten auf unsere Server.

Was ist eine Datenanalyse?

In der Regel beginnen Unternehmen mit der Analyse der Daten, die sie bei der Speicherung erfasst haben. Unter Datenanalyse versteht man die Untersuchung, Umwandlung und Modellierung der erfassten Daten mit dem Ziel, nützliche Informationen zu entdecken und Schlussfolgerungen zu ziehen.

Bei der Analyse der erfassten Daten gibt es entscheidende Schritte, die in der Regel im Dunkeln bleiben, wie die Datenvorverarbeitung. Sie macht manchmal bis zu 80 % der gesamten Datenanalyse aus, selbst bei KI-Anwendungen. Datenwissenschaftler arbeiten an diesem entscheidenden Schritt, um die Daten in nützliche Formate zu bringen.

Bei der Datenvorverarbeitung führen wir eine primäre Datenauswertung durch, die die ursprüngliche Analyse widerspiegelt. Dazu gehört auch die Datenbereinigung, d. h. das Aufspüren und Korrigieren fehlerhafter oder ungenauer Daten und das anschließende Ändern oder Löschen "schmutziger" Daten, um die Daten genauer zu machen.

Die Herangehensweise von ANNEA an den Datenerfassungsprozess

Für uns bei ANNEA sind Daten das Herzstück unseres täglichen Lebens. Wir beschaffen, verarbeiten, analysieren und handhaben den gesamten Lebenszyklus von Daten mit Professionalität. Als Ergebnis bieten wir die nächste Generation einer automatisierten, vorausschauenden Wartungsplattform, die es Maschinen ermöglicht, ihren eigenen Gesundheitszustand zu analysieren und zu kommunizieren.

Heutzutage sind die meisten Anlagen mit Sensoren ausgestattet. Der Unterschied liegt darin, wie die Daten ausgewertet werden. Mit der autonom arbeitenden IoT-Plattform von ANNEA sind unsere Kunden bei der modernen Datenerfassung und -auswertung einen Schritt voraus.

Wir extrahieren, transformieren, laden (ETL) Daten aus verschiedenen Quellen und bauen eine Datenbank auf. Sie können Echtzeitdaten über das hochmoderne SCADA-System steuern, überwachen und analysieren, ob an Ihrer Anlage oder in Online-Plattformen.

Wir kombinieren verschiedene Datenquellen, darunter SCADA-, CMS- und meteorologische Daten, um einen Nutzen für unsere Kunden zu schaffen und künftige Ausfallereignisse (in welcher Komponente und wann und was die Ursache dafür sein wird) in ihren Anlagen vorherzusagen. Insbesondere bei Maschinen, die im Freien betrieben werden, spielen meteorologische Daten eine Schlüsselrolle in dem gesamten Prozess. Deshalb analysieren wir die meteorologischen Daten unter Einbeziehung aller Möglichkeiten und erarbeiten die bestmöglichen Lösungen, um die Effizienz Ihrer Anlage(n) zu maximieren.

Wir sehen Daten nicht nur als einen Wert, der Ihrem Unternehmen Effizienz bringt. Daten sind auch ein privates Gut. Sie sind ein wichtiger Teil der ID Ihres Unternehmens. Datensicherheit hat für ANNEA oberste Priorität. Wir halten uns immer an die Vorschriften, wie z.B. die DSGVO, egal ob wir Ihre Daten verarbeiten oder schützen. Außerdem behandeln wir Ihre Daten mit einem Höchstmaß an Diskretion. Sie können wählen, wie Ihre Daten gespeichert werden sollen, um ihre Privatsphäre zu gewährleisten.

Was kommt als nächstes?

Wir haben Ihnen einen Überblick über den Prozess der Datenerfassung gegeben. Wir werden Ihnen mehr darüber erzählen, wie wir die möglichen Probleme mit unseren Lösungen angehen. Unser nächstes Thema werden die IoT-Lösungen sein. Kontaktieren Sie uns auch auf LinkedIn, um weitere Einblicke von unseren Experten zu erhalten! Kontaktieren Sie uns also on LinkedIn to gain further insights from our experts!