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EF 2016

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Einkaufsführer Produktionsautomatisierung - Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Kommunikation/Steuer-

Kommunikation/Steuer- und Datentechnik Bild 3: Extraktion von höherwertigen Information bzw. Mustern bei einem Fertigungsprozesses. Im oberen Bild sind die Prozessdaten dargestellt und im unteren Bild das Ergebnis der Klassifikationsalgorithmen. erlernen, ohne explizit dafür programmiert zu werden - es ist kein physikalisches Modell erforderlich. Die Leistungsfähigkeit, und die Möglichkeit der Erfüllung der gestellten Aufgaben, hängen von der Struktur und Anordnung der Verfahren ab. Die Herausforderung bei der Entwicklung derartiger Algorithmen besteht darin, die Struktur für bestimmte Aufgabenstellungen zu finden und zu optimieren. Ist diese einmal für eine bestimmte Problemklasse bzw. Sensortyp definiert, können die Verfahren diese Struktur automatisch durchführen und dessen Parametrierung und somit Verhalten selbstständig erlernen. • Principal Component Analysis (PCA), Hauptkomponentenanalyse, ist ein Verfahren aus der multivariaten Statistik. Basierend auf einer mittels Trainingsdaten gelernten Linearkombination von Daten kann z. B. ein erwarteter Messwert und somit die Abweichung zum tatsächlichen Messwert berechnet werden. • Künstliche Neuronale Netze (KNN) sind mathematische Beschreibungen welche versuchen, die Struktur und Informationsarchitektur eines Nervensystems von Tieren oder Menschen näherungsweise abzubilden. Die besondere Eigenschaft der künstlichen Neuronalen Netze ist ihre selbstständige Lernfähigkeit, d. h. basierend auf einen Trainingsdatensatz können diese selbstständig bestimmte Aufgaben erlernen ohne explizit dafür programmiert zu werden. • Self-Organizing Maps (SOM) sind eine besondere Art von künstlichen neuronalen Netzen für das unüberwachte Lernen von Merkmalen bezogen auf abgegrenzte Datengruppen. Die gelernten Merkmale können zur Überprüfung der Plausibilität der Mess- und Erfassungsdaten, d. h. der Erkennung von Auffälligkeiten genutzt werden. • Generative Topographic Mapping (GTM) kann als probabilistische Erweiterung von SOMs gesehen werden. Unsicherheiten in Mess- und Erfassungsdaten und dem gelernten Modell können systematisch berücksichtigt werden. In der Praxis findet die Datenverarbeitung typischerweise in zwei Phasen statt: Der Lernphase, und der Erkennungsphase. In der Lernphase wird vollautomatisch ein Modell der Messdaten generiert. Hierbei werden Lernverfahren eingesetzt, um das Normalverhalten des Systems zu lernen. Dieses Normalverhalten wird im Verfahren so repräsentiert, dass Aspekte der zeitlichen und örtlichen Abhängigkeit kodiert werden. Sobald die Lernphase abgeschlossen ist, ist das Verfahren in der Erkennungsphase in der Lage, Abweichungen vom gelernten Modell in Echtzeit zu erkennen. Abweichungen des Modells werden dem Benutzer als Anomalie-Indikatoren zur Verfügung gestellt. Anwendungsbeispiele Der Hauptnutzen von Industrie- 4.0-Anwendungen ist die Qualität der Produkte und die Effizienz der Produktion zu erhöhen. Eine intelligente Datenverarbeitung trägt an unterschiedlichsten Stellen der Wertschöpfungskette erheblich dazu bei dieses Ziel zu erreichen.Zur Qualitätssicherung können aus den Prozessdaten fehlerhafte Produkte automatisch detektiert und frühzeitig aus dem weiteren Produktionsprozess genommen werden. Dies reduziert einmal den Ressourcenbedarf und trägt zu einer höheren Qualität der Produkte bei. Spezielle Algorithmen zur Anomalie-Erkennung detektieren automatisch Veränderungen von einem Nominalzustand eines Prozesses mittels den aufgezeichneten Prozessdaten und deren Verarbeitung. Durch die Verwendung dieser Software kann eine permanente Überwachung der korrekten Funktionalität und das frühzeitige Erkennen von fehlerhaften Produkte sichergestellt werden. Weiter können Fehler und Verschleiß der eigentlichen Maschinen vor einem Ausfall erkannt und somit Wartungsintervalle optimal geplant werden. Damit werden die Prozesse zur Qualitätssicherung stetig verbessert und effizient gestaltet. Werden im Rahmen der automatischen Prozessüberwachung fehlerhafte Produkte erkannt, so kann in einem zweiten Schritt eine (automatische) Fehlerdiagnose durchgeführt werden. Dies beinhaltet, dass ähnlich auftretende Veränderungen zu einem gemeinsamen Ereignis zusammengeführt werden, welches darüber hinaus in der Trainingsphase zusätzliches Expertenwissen be inhalten muss. In der Einsatzphase bestimmen spezielle Algorithmen zur Fehlerklassifikation automatisch die Art und die Schwere des Ereignisses und ermöglichen es, ggf. Handlungsanweisungen abzuleiten. Durch diesen Ansatz ist eine automatische Prozessplanung, und -steuerung möglich. 10 Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2016 Fazit In diesem Artikel wurden Chancen und Herausforderung der Datenverarbeitung in Industrie-4.0-Anwendungen dargestellt. Neben vielen Chancen besteht nach Erfahrung der Autoren die größte Herausforderung in dem unterschiedlichen Verständnis und Sprache der informationstechnisch geprägten und der produktionstechnisch geprägten Unternehmen. In den meisten Fällen ist es so, dass die Unternehmen aus dem Produktionsumfeld zwar die eigenen Produktionsanlagen bis ins letzte Detail kennen und auch eine sehr gute Vorstellung davon haben, welche zusätzliche Prozessinformation das Potential für weitere Effizienzsteigerung besitzen, aber nicht wissen wie sie aus der Vielzahl an Prozessdaten die gewünschten Information extrahieren können. Hier besteht großes Potential in der der engen Kooperation mit spezialisierten, informationstechnisch geprägten Anbietern, die verschiedenste Algorithmen entwickeln und softwaretechnisch umsetzen können. • Knowtion UG www.knowtion.de

Kommunikation/Steuer- und Datentechnik Innovationen, die die Produktivität erhöhen Belden Inc. wird auf der SPS IPC Drives neue industrielle Lösungen präsentieren erweitert die Einsatzmöglichkeiten, verringert Installationsrisiken und vereinfacht die Inbetriebnahme. Durch Integration der einzigartigen Tofino Deep-Packet-Inspection-Technologie (DPI) kann der Datenverkehr auf Applikationsebene anhand des Inhalts der Pakete gefiltert werden. Dank der neuen LTE/4G-fähigen Mobilfunk-Schnittstelle werden die Sicherheitslösungen der industriellen Firewall-Familie Eagle 20/30, die zur Minimierung von Netzausfällen beitragen und die Produktivität erhöhen, weiter verbessert. Für weltweite Verbindungen unterstützt die Schnittstelle neben LTE auch GSM und UMTS. Industrieller Mobilfunkrouter OWL 3G LioN-Power So heißt eine Serie kompakter, vollständig vergossener E/A-Module für fast alle Anwendungen. Sie haben entweder eine 7/8-Zoll- oder M12-Spannungsverorgung sowie ein 60- oder 30-mm-Gehäuse und eignen sich für Multiprotokoll, IO-Link, Profinet oder Ethernet/IP. Die Serie verfügt über neueste Technologien, wie Diagnose, Konfiguration und Fehlersuche in Echtzeit. Zu den Vorteilen zählen eine kompakte Bauform für maximale Flexibilität, eine leichte Handhabung, die Reduzierung des Verkabelungsaufwands und eine standardisierte Anschlusstechnologie. Industrieller Mobilfunkrouter Der OWL 3G verbindet Layer-3-, Securityund Remote-Access-Funktionalität in einem Gerät. Dadurch sorgt diese Lösung für einen sicheren und zuverlässigen Fernzugriff in einer zunehmend vernetzten Welt. Dank der Remote- Access-Fähigkeit können Netzwerkprobleme schnell gelöst und Support-Kosten deutlich reduziert werden. M12-Steckverbinder Der neuste Leistungssteckverbinder für Fabrikautomatisierung, Antriebe und Gebäudeautomatisierung ist optimal geeignet für Anwendungen mit begrenztem Platz. Er sorgt für höchste Energieleistung und gewährleistet zugleich durch weltweite Zulassungen (UL, VDE, IEC etc.) funktionale und operative Zuverlässigkeit in allen industriellen Umgebungen. Fünfpolige M8-Leitungen Die B-codierten, umspritzten Verbindungsleitungen mit Snap-Anschluss ermöglichen Installationen auch in Anwendungen, in denen begrenzter Platz und geringes Gewicht eine Rolle spielen. Sie kombinieren bewährte M8-Technologie mit hoher Leistung und schneller Installation. Der Snap- Mechanismus ermöglicht einen raschen Anschluss. Durch Kombination mit einem Metallgewinde sind die neuen Stecker optimal geeignet für die Anbindung kleiner elektronischer Geräte und Sensoren. Outdoor WLAN Access Point Der BAT450-F für den Outdoor-Einsatz ist robust und einfach zu installieren und garantiert stabile WLAN-Verbindungen mit der Möglichkeit, verschiedene Schnittstellen, wie WiFi und WLAN-LTE, miteinander zu kombinieren. Als Teil der Hirschmann-BAT-Familie bietet er größtmögliche Mobilität, Flexibilität und Netzverfügbarkeit in industriellen Umgebungen. Neue Octopus-Produkte Der PoE-Switch und Router Octopus OS24/34 ist eine ideale Lösung für Netzwerkingenieure, die maßgeschneiderte Power-over-Ethernet-Switches (PoE+) für den Einsatz in rauen industriellen Umgebungen brauchen. Dieser innovative Switch erweitert die Möglichkeiten der Spannungsversorgung durch neue PoE-Managementfunktionen für eine bedarfsgerechte Energieverteilung, wodurch sowohl Platz als auch Gewicht eingespart werden. Der Octopus 8TX-EEC ist ein einfach zu installierender unmanaged 8-Port-Switch in einem kompakten Gehäuse für den Einsatz in rauen industriellen Umgebungen, in denen eine leicht zu implementierende Entry-Level-Netzwerklösung erforderlich ist, was insbesondere für das Transportwesen gilt. Eagle LTE und HiSecOS 3.0 Der neue Firewall-Lernmodus des Betriebssystems HiSecOS 3.0 der Eagle-20/30-Familie Spider III Die jüngste Erweiterung der unmanaged Entry-Level-Switches der Spider-Familie setzt bewährte Hirschmann-Technologie ein, um große Datenmengen zuverlässig und kostengünstig zu übertragen. Da diese Geräte außerdem für den Einsatz in rauen Umgebungen entwickelt wurden, sind sie ideal geeignet für den Einsatz in der Automatisierung und dem Maschinenbau sowie in Photovoltaikanlagen und Systemen für die Verkehrskontrolle. Sichere Remote-Access-Lösung Die neue Lösung von Hirschmann, die auch mit geringen IT-Kenntnissen installiert werden kann, ermöglicht ein sicheres Management lokaler Netzwerke via Fernzugriff. Das kombinierte Hardund Softwaresystem unterstützt Unternehmen dabei, die im Zuge von Industrie 4.0 stetig wachsende Vernetzung von Geräten effektiv zu nutzen. Die sichere Remote-Access-Lösung ist ein gemeinsames Projekt von Belden und Secomea. MarineTuff-Kabel Als vollständig zertifizierte Lösung für Kabelanwendungen im Küstenbereich und auf See umfasst MarineTuff ein breites Kabelsortiment, das neue Ummantelungs- und Panzerungsmöglichkeiten bietet, die sowohl internationale Zertifizierungen für Offshore- und Schiffsumgebungen als auch für den Öl- und Gasbereich erfüllen. Die MarineTuff-Familie bietet Industrial-Ethernet- und Glasfaserkabel sowie Ausführungen für Steuerung, Messtechnik, variable Frequenz-Antriebe, Datenbusse sowie Elektronik und Audio, die speziell konstruiert und zugelassen sind. SPS IPC Drives, Halle 10, Stand 120 • Belden Inc. www.belden.com www.beldensolutions.com Einkaufsführer Produktionsautomatisierung 2016 11

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