Zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA hat iFakt ein Forschungsprojekt zum Thema ‚Digitaler Wertstrom‘ durchgeführt. Ziel dieses durch das baden-württembergische Innovationsförderungsprogramm InvestBW geförderte Forschungsprojektes ist die Weiterentwicklung der Wertstrommethode. Das Projekt Ecowert steht für eine echtzeitorientierte Wertstromanalyse zur Produktionsoptimierung. Gegenstand des Projekts ist die Realisierung eines Quasi-Standards für die Erschließung vorhandener Datenlieferanten in der Produktion wie Sensoren, Aktoren, Maschinendaten und Datenbanken. Das Ergebnis ist ein Ansatz, mit dem sich Wertstromanalysen fast in Echtzeit erstellen lassen. Eine Erweiterung des Kennzahlensystems um Energiewertstromdaten ermöglicht die Integration von Nachhaltigkeitskennzahlen, zum Beispiel die Energieintensität von Produktionsprozessen als Energieäquivalent.
Datenbereitstellung
Für den Modellaufbau einer Kennzahlenpyramide ist ein systematisches Vorgehen erforderlich, um einen strukturierten Aufbau des Datenmanagements zu erhalten. Um die Daten für die Wertstromanalyse digital zu erfassen, werden als erstes einige Kennwerte festgelegt, für die dann Daten digital erzeugt werden. Anschließend wird geprüft, welche Eingangsdaten des Wertstroms bereits digital verfügbar sind. Gibt es bereits Sensoren in den Maschinen und Anlagen, die ausgewertet werden könnten? Müssen neue Sensoren installiert werden, um das passende Ereignis zu erzeugen? Bei ersten Projekten hat der Wertstrom-Spezialist iFakt festgestellt, dass die Nachrüstung von Maschinen und Anlagen mit einfachen Sensoren bereits ausreicht, um Daten zu generieren.
Daten kennzeichnen
Um die Daten eindeutig identifizieren zu können, muss eine zusätzliche eindeutige Kennzeichnung der Daten (einheitlicher Namensraum) definiert werden. Dabei sollten sich die Unternehmen, die eine Wertstromanalyse erstellen oder dies als Dienstleistung in Auftrag geben, auf eine einheitliche Lösung festlegen. Die Rohdaten von den Maschinen und Anlagen werden im JSON-Format über ein IIoT-Gateway versendet. Es stehen dafür Kommunikationsprotokolle wie OPC-UA, MTConnect, IO-Link oder MQTT zur Verfügung. Im Forschungsprojekt wurde MQTT mit einer Payloadspezifikation (Sparkplug) verwendet. Vom MQTT-Brocker gelangen die Daten über eine Schnittstelle (API) auf eine Zeitreihendatenbank. Gleichzeitig überprüft die API, ob der BSON (Binary JSON) Datensatz dem Schema entspricht.
Software erstellt Datenschnitte
Die Wertstromanwendung Polaris VSM von iFakt wird mit der Zeitreihendatenbank verknüpft. Wenn die Verbindung zur Datenbank aufgerufen wird, erfolgt der Abruf. Somit stehen Informationen für einen möglichen Datenschnitt (Auswahl von Zeitraum, Produkt oder Produktfamilie) der Datenquelle zur Verfügung. Sobald der Datenschnitt ausgeführt wurde, können gewählte Kennwerte übernommen und Kennzahlen über einen Kennzahlenbaum (KPI-Tree) ermittelt werden.