Ein zentrales Element von Industrie 4.0 ist der sogenannte »Digitale Schatten«. Die Idee dahinter ist, die Produktion in Echtzeit abzubilden. Dazu werden die Daten aller Maschinen, Bauteile oder Werkstückträger echtzeitnah erhoben und an ein zentrales IT-System übermittelt. Von hier aus können sie ausgewertet und intelligent weiterverarbeitet werden. Das Konzept ist aber nur dann hilfreich, wenn es Anwendungen gibt, die die heterogenen Datenmengen verwalten. »Man muss Funktionalitäten entwickeln, die auf dem Digitalen Schatten leben«, informiert Eduardo Colangelo, Projektleiter am Fraunhofer IPA. Dazu gehört die webbasierte Anwendung »Analytics Apps«.

Jede Maschine mit IT-Schnittstelle als Datenquelle nutzbar

Das Tool ermöglicht es, Daten aus verschiedenen Quellen abzurufen und mit integrierten Data-Mining-Algorithmen vielseitige Analysen durchzuführen. Über das Dashboard wählt der Nutzer die Datenquellen, Analysen und Visualisierungsmethoden aus. »Wir können prinzipiell jedes Produktionsmittel mit IT-Schnittstelle als Datenquelle verwenden. Vorhandene Datensätze lassen sich auch als Datei einlesen«, erklärt Colangelo. Im nächsten Schritt stehen dem Nutzer zahlreiche Analysen zur Verfügung. Möglich sind numerische Prognosen wie Umsatz- oder Qualitätsbewertungen oder die Berechnung der Durchlaufzeiten pro Station oder Produktvariante. Weiterhin verfügt die App über eine Preprocessing-Funktion, die die Daten nach bestimmten Kriterien aufbereitet. Zur Visualisierung kann man Balken- oder Kuchendiagramme, Koordinatenachsen, Tabellen oder Attributabhängigkeiten wählen. »Je nachdem, was der Nutzer sich wünscht, können wir die Funktionalitäten erweitern oder mit anderen Apps kombinieren«, betont Colangelo.

Das Fraunhofer IPA setzt die Anwendung derzeit bei einem 3D-Drucker ein, der auf Basis personenbezogener Daten personalisierte Brillen druckt. Als Datenquellen dienen unter anderem die Maschine, das Volumen, das Material oder die Bearbeitungszeit. Mit der numerischen Prognose lassen sich zum Beispiel Aussagen über die Druckqualität treffen. »Der Nutzer gibt die gewünschte Qualität ein. Anschließend berechnet die App, welche Maschine, welches Material und welche Durchlaufzeit nötig sind«, erklärt Coangelo. Über die Umsatzprognosen-Funktion kann er sich anschließend die Amortisationszeit ausgeben lassen. Auch Instandhaltungen oder Sicherheitsbestände lassen sich mit der App ermitteln. »So kann man sich schnell einen Entscheidungsbaum erstellen und die Produktion faktenbasiert planen«, hebt Colangelo hervor. Im Applikationszentrum »Industrie 4.0« des Fraunhofer IPA ist ein Demonstrator dazu errichtet.

Ab 2018 über offene Cloud-Plattformen erhältlich

Dank der standardisierten Schnittstellen läuft Analytics Apps auf allen offenen Cloud-Plattformen und lässt sich schnell implementieren. Zur Vermarktung sind verschiedene Modelle möglich, beispielsweise die Bezahlung pro Modul oder Pay per Use. In einem gemeinsamen Projekt mit dem Softwareunternehmen Flexis AG wird die Anwendung derzeit getestet und weiterentwickelt. Nach Projektende im Jahr 2018 ist sie über den Marktplatz verschiedener Cloud-Anbieter, unter anderem der am IPA entwickelten Plattform »Virtual Fort Knox«, erhältlich.