Integration von Maschinendaten in das Product Lifecycle Management

Projektinhalt

In der Produktentwicklungsphase führen die zunehmende Nutzung externer Engineeringleistungen und die Erstellung domänenspezifischer Modelle zu heterogenen Datenbeständen, die auf verschiedenen Verwaltungsebenen und -systeme verteilt sind. In der Betriebsphase von Maschinen verursachen unterschiedliche Datenquellen, darunter Sensoren und eingebettete Systeme, mehrheitlich verteilte und ebenfalls heterogene Datenbestände. Stetig komplexer und intelligenter werdende Produkte sowie deren Vernetzung führen zu einem rasanten Anwachsen der Datenmenge.

Ein gemeinsames Management von Produkt- und Maschinendaten in der Entwicklungs- und der Betriebsphase existiert nicht. Insbesondere ist auch kein barrierefreier und konsistenter Datenaus-tausch zwischen Maschinenherstellern und -betreibern möglich. Maschinenherstellern fehlt der Zugang zu Informationen realer Maschinen. Maschinenbetreiber können nicht auf das Produktmodell und auf die damit verbundenen Entwicklungsergebnisse und aktuellen Änderungen zugreifen. Dieser Umstand ist gerade in Anbetracht vernetzter Maschinen problematisch. Zum einen lassen sich die Eigenschaften und das Verhalten derartiger cyber-physischer Systeme nur unzureichend modellieren. Der Modellierungserfolg ist durch die dynamische und ereignisabhängige Kommunikation zwischen unterschiedlichen Maschinen und anderen, während der Produktentwicklung noch unbekannten, Systemkomponenten begrenzt. Zum anderen verhindern vorrangig organisatorische Defizite einen koordinierten, multidirektionalen und reproduzierbaren Datenaustausch.

Die Strategien des Product-Lifecycle-Managements müssen durch die ordentliche Integration von Maschinendaten erweitert werden: Die Verknüpfung von Produkt- und Maschinendaten ist durch einen Integrationsansatz zu realisieren, welcher die grundlegenden Anforderungen zur Anwendung statischer Methoden und moderner Algorithmen zur Datenanalyse erfüllt. Die Qualität der Analyseergebnisse als präzise Aussagen über Wechselwirkungen zwischen Maschinenkomponenten und deren Parameter steigt. Das beantragte Projekt schafft eine Datenbasis, welche von Entwicklungsingenieuren, Servicetechnikern, Datenanalysten, Maschinen und andere Akteuren bzw. Objekten aus der Entwicklungs- und der Betriebsphase von Maschinen gemeinsam nutzbar ist.

Im Projektmittelpunkt stehen die Betrachtung und die grundlegende Entwicklung des Feldmodells. Das Feldmodell ist eine übergeordnete Verwaltungs- und Steuerungseinheit und liefert die Basis für einen wechselseitigen Datenaustausch. Eine im Feldmodell verankerte Feldstruktur dient der modellbasierten und datengetriebenen Zusammenführung von Produkt- und Maschinenparametern. Die Abbildung der Feldstruktur auf konkrete Maschinen erfordert die Unterstützung durch Feldmethoden und Feldprozesse, welche ebenfalls Gegenstand des Feldmodells sind und im Projekt entwickelt werden. Feldmethoden dienen der Auswahl der für den Anwendungsfall richtigen Produkt- und Maschinenparameter. Feldprozesse realisieren die Ableitung der Feldstruktur anhand des Produktmodells. Das Feldmodell und seine Elemente stellen eine, für die korrekte Anwendung statistischer Methoden und moderner Algorithmen, qualifizierte und konsistente Datenbasis bereit. Werkzeuge wie das Maschinelle Lernen werden für den Maschinenbau nutzbar gemacht.

Die notwendigen Produkt- und Maschinendaten, für die mit dem Projektziel verbundene Datenbasis, stammen aus dem Produktdatenmanagement, dem Maintenance, Repair and Operations sowie als Livedaten von den maschineneigenen und vernetzten Informationsobjekten wie Sensoren und Aktoren. Speziell dafür geeigneter Algorithmen halten die Datenbasis aktuell und konsistent, indem